4. Примерный тематический план занятий по дисциплине «Основы гидравлических расчетов систем водоснабжения и водоотведения»
|
№ п/п |
Наименование темы |
Количество часов |
||
|
для студентов оч. формы обучения |
для студентов заоч. формы обучения |
|||
|
Лекции |
||||
|
1. |
Общие сведения о системах водоснабжения и водоотведения. Гидравлические формулы для определения диаметров труб и потерь напора воды в них. Типы задач и методики их решения. |
2 |
2 |
|
|
2. |
Особенности расчета скважинных систем водоснабжения, в том числе и распределительных линий. |
2 |
||
|
3. |
Основы гидравлического расчета канализационных трубопроводов |
2 |
2 |
|
|
4. |
Теоретические основы осветления воды осаждением. Технологическое моделирование процесса осаждения. |
2 |
||
|
5. |
Теоретические основы очистки воды фильтрованием. |
2 |
||
|
|
Итого |
10 |
4 |
|
|
Практические занятия |
||||
|
1. |
Определение гидравлического удара и кавитации в трубах. |
2 |
2 |
|
|
2. |
|
2 |
||
|
3. |
Гидравлический расчет трубопроводов. Построение пьезометрических линий. Расчет прогноза пропускной способности трубопроводов. |
2 |
||
|
4. |
Расчет параметров фильтрования. |
2 |
||
|
|
Итого |
8 |
2 |
|
|
|
Общее количество аудиторных часов |
18 |
6 |
|
5. Вопросы к зачету
-
Перечислите основные физические свойства жидкостей.
-
Свойство гидростатического давления.
-
Равновесие несжимаемой жидкости в поле земного тяготения.
-
Давление жидкости на плоские стенки.
-
Давление жидкости на криволинейные стенки.
-
Основные уравнения кинематики и динамики невязкой жидкости.
-
Движение вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса.
-
Уравнение Бернулли для различных жидкостей.
-
Уравнение импульсов.
-
Основное уравнение равномерного движения.
-
Основной закон вязкостного сопротивления.
-
Режимы движения жидкости.
-
Методика расчета трубопроводов.
-
Истечение через различные отверстия.
-
Истечение через насадки.
-
Истечение при переменном напоре.
-
Уравнение баланса воды в резервуаре.
-
Общие принципы подобия физических явлений.
-
Условия подобия гидродинамических явлений.
-
Теорема подобия и подобное преобразование дифференциальных уравнений.
-
Подобие преобразование Навье-Стокса.
-
Основные критерии гидродинамического подобия.
-
Модифицированные и производные критерии подобия. Автомодельность.
-
Основные принципы метода анализа размерностей.
-
Процесс кавитации.
-
Гидравлический удар в трубах.
6. Контрольные задачи
Задача №1
При движении жидкости в горизонтальном трубопроводе диаметром d, мм расход Q, л/с. Разность пьезометрических высот на участке длиной L, м составляет h, м. Определить кинематическую вязкость жидкости, полагая ламинарный режим движения.
Таблица заданий к задаче №1
|
Предпоследняя цифра шифра |
d, мм |
Q, л/с |
Последняя цифра шифра |
L, м |
H, м |
|
0 |
300 |
40 |
0 |
70 |
0,25 |
|
1 |
200 |
30 |
1 |
50 |
0,2 |
|
2 |
600 |
60 |
2 |
80 |
0,3 |
|
3 |
150 |
25 |
3 |
88 |
0,35 |
|
4 |
250 |
28 |
4 |
96 |
0,45 |
|
5 |
350 |
48 |
5 |
45 |
0,4 |
|
6 |
400 |
45 |
6 |
35 |
0,54 |
|
7 |
450 |
50 |
7 |
76 |
0,26 |
|
8 |
500 |
80 |
8 |
98 |
0,5 |
|
9 |
800 |
170 |
9 |
56 |
0,22 |
Задача №2
Определить эквивалентную длину местного сопротивления в трубопроводе диаметром d, мм из новых стальных труб. Коэффициент местного сопротивления вентиля ζв = 3,5. Расход воды Q, л/c при t=20°С.
Таблица заданий к задаче №2
|
Предпоследняя цифра шифра |
d, мм |
Последняя цифра шифра |
Q, л/с |
|
0 |
100 |
0 |
14,5 |
|
1 |
150 |
1 |
9,0 |
|
2 |
125 |
2 |
10,0 |
|
3 |
50 |
3 |
11,0 |
|
4 |
65 |
4 |
12,0 |
|
5 |
25 |
5 |
14,0 |
|
6 |
32 |
6 |
15,0 |
|
7 |
200 |
7 |
8,5 |
|
8 |
250 |
8 |
10,5 |
|
9 |
300 |
9 |
12,5 |
Задача №3
Для ограничения расхода воды в трубопроводе диаметром d, мм установлена диафрагма. Избыточные давления до диафрагмы и после неё постоянны и соответственно равны P1, кПа и P2, кПа. Определить необходимый диаметр отверстия диафрагмы d, мм при условии, что расход Q, м3/с.
Рис.1 Диафрагма для трубопроводов
Таблица заданий к задаче №3
|
Предпоследняя цифра шифра |
d, мм |
Р1, кПа |
Последняя цифра шифра |
Q, м3/с |
Р2, кПа |
|
0 |
50 |
70 |
0 |
0,0215 |
25 |
|
1 |
32 |
75 |
1 |
0,0205 |
27 |
|
2 |
20 |
65 |
2 |
0,0225 |
29 |
|
3 |
25 |
80 |
3 |
0,022 |
30 |
|
4 |
40 |
91 |
4 |
0,021 |
33 |
|
5 |
20 |
95 |
5 |
0,022 |
35 |
|
6 |
32 |
97 |
6 |
0,020 |
36 |
|
7 |
50 |
98 |
7 |
0,023 |
37 |
|
8 |
25 |
100 |
8 |
0,0235 |
38 |
|
9 |
40 |
110 |
9 |
0,0195 |
40 |
Задача №4
На водоводе между точками В и С установлены три параллельных трубопровода (см. рис. 2). Расход в водоводе до разветвления Q, м3/с Длины и диаметры трубопроводов: L1, м; L2, м; L3, м; D1, мм; D2, мм; D3, мм. Определить расходы в отдельных стальных трубопроводах и потери напора между точками В и С.
Рис. 2 Схема параллельного соединения трех трубопроводов
Таблица заданий к задаче №4
|
Предпоследняя цифра шифра |
Q, м3/с |
L1, м |
L2, м |
L3, м |
Последняя цифра шифра |
D1, мм |
D2, мм |
D3, мм |
|
0 |
0,1 |
100 |
150 |
200 |
0 |
100 |
150 |
200 |
|
1 |
0,2 |
150 |
200 |
250 |
1 |
150 |
200 |
300 |
|
2 |
0,4 |
200 |
250 |
300 |
2 |
200 |
250 |
300 |
|
3 |
0,33 |
180 |
200 |
220 |
3 |
250 |
300 |
350 |
|
4 |
0,6 |
200 |
240 |
280 |
4 |
300 |
350 |
400 |
|
5 |
0,5 |
252 |
280 |
300 |
5 |
400 |
300 |
350 |
|
6 |
0,7 |
300 |
350 |
380 |
6 |
350 |
250 |
300 |
|
7 |
0,8 |
100 |
170 |
180 |
7 |
250 |
200 |
150 |
|
8 |
0,9 |
250 |
270 |
300 |
8 |
300 |
400 |
500 |
|
9 |
0,1 |
120 |
150 |
170 |
9 |
400 |
350 |
300 |
Задача №5
По чугунному трубопроводу диаметром dмм подается вода расходом Q, л/с. Толщина стенки трубы δ=15 мм. Начальное, избыточное давление у затвора трубопровода P0 = 1,5 ат. Определить значение повышения давления у затвора при внезапном его закрытии.
Таблица заданий к задаче №5
|
Предпоследняя цифра шифра |
d, мм |
Последняя цифра шифра |
Q, л/с |
|
0 |
500 |
0 |
100 |
|
1 |
400 |
1 |
200 |
|
2 |
350 |
2 |
300 |
|
3 |
100 |
3 |
400 |
|
4 |
100 |
4 |
500 |
|
5 |
150 |
5 |
550 |
|
6 |
150 |
6 |
450 |
|
7 |
200 |
7 |
350 |
|
8 |
250 |
8 |
250 |
|
9 |
300 |
9 |
150 |
Задача №6
Два резервуара, напоры в которых поддерживаются постоянными и равными соответственно Н1, м и Н2, м, соединены между собой короткой трубой длиной L, м. Расход воды, протекающий из одного резервуара в другой, Q ,л/с. Температура воды t= 20 °С. Определить диаметр трубы, приняв λ = 0,025.
Рис. 3. Резервуары с постоянным напором воды.
Таблица заданий к задаче №6
|
Предпоследняя цифра шифра |
H1, м |
H2, м |
Последняя цифра шифра |
L, м |
Q, л/с |
|
0 |
14 |
10 |
0 |
0.4 |
11,5 |
|
1 |
16 |
12 |
1 |
0.45 |
12,0 |
|
2 |
18 |
14 |
2 |
0.5 |
12,2 |
|
3 |
20 |
16 |
3 |
0.3 |
12,8 |
|
4 |
22 |
18 |
4 |
0.5 |
13,0 |
|
5 |
26 |
22 |
5 |
0.42 |
13,5 |
|
6 |
30 |
26 |
6 |
0.47 |
11,2 |
|
7 |
24 |
20 |
7 |
0.5 |
11,9 |
|
8 |
20 |
16 |
8 |
0.55 |
12,1 |
|
9 |
16 |
12 |
9 |
0.6 |
11,6 |
Задача № 7
Определить нормальную глубину в земляном канале трапецеидального сечения, пропускающем расход Q, м3/с, с шириной по дну b, м. Заложение откосов m=1,5, коэффициент шероховатости стенок n=0,02, уклон дна канала i0.
Таблица заданий к задаче №7
|
Предпоследняя цифра шифра |
b, м |
i0 |
Последняя цифра шифра |
Q, м3/с |
|
0 |
5,0 |
0,0004 |
0 |
10 |
|
1 |
4,0 |
0,0005 |
1 |
20 |
|
2 |
3,5 |
0,0035 |
2 |
30 |
|
3 |
2,0 |
0,003 |
3 |
40 |
|
4 |
6,0 |
0,0002 |
4 |
50 |
|
5 |
4,5 |
0,00025 |
5 |
55 |
|
6 |
3,0 |
0,00045 |
6 |
45 |
|
7 |
2,7 |
0,0003 |
7 |
35 |
|
8 |
3,8 |
0,0004 |
8 |
25 |
|
9 |
3,0 |
0,0004 |
9 |
15 |