Задача №5

По стальному трубопроводу длиной L, диаметром d и толщиной стенок σ перекачивается вода с расходом Q.

1. Определить повышение давления в трубопроводе, если время закрывания задвижки равно Т_3.

2. Найти максимально допустимое давление для данного трубопровода, если допускаемое напряжение стенок на разрыв G_доп=150 МПа

Дано:

d=250 мм=0,25 м;

σ=6,5 мм=0,0065;

Q=160 л/с=0,06 м³/с;

L=1200 м

Т₃=3 с

p=1000 кг/м³

G_доп=150 МПа

Р_max= ?

Решение:

Вычислим скорость движения потока до его остановки:

v=Q/W=1,22 м/с

Определить скорость распространения ударной волны:

С= =1211,02 м/с

Соответствующей этой скорости фазы ударной волны:

Т=2*L/c=1,98 с

Т₃= 3 с

Следовательно гидравлический удар будет непрямой

Повышение давления:

=1000*1,22*1211,02*(1.98/3)=0,95 МПа

Отсюда искомое максимально допустимое давление для данного трубопровода:

3,9 МПа

Задача № 6

Водосточный коллектор из сборного железобетона прямоугольного сечения шириной (b), проложен с уклоном (l). Коэффициент шероховатости стенок коллектора n = 0,015.

1. Определить глубину наполнения коллектора (h) при пропуске расхода (Q).

2. Определить скорость движения (v) и создания потока (спокойное или бурное).

Дано:

B = 1 (м)

i = 0,00352

Q = 1 м³/с

n = 0,015

Решение:

Искомая глубина накопления (h) определяется методом подбора по формуле Шези:

- площадь живого сечения потока;

- гидравлический радиус.

Х – длина смоченного периметра русла;

С – коэффициент Шези.

Задаваясь различными значениями (h), вычисляем последовательно величины (w, x, R, C, K). Вычисления сводим в таблицу.

h, (м)	, (м2)	R, (м)	х, (м)	, (м1/2)	k, (м3/с)
0,5	0,5	0,25	2,0	0,5	13,23
1	1,0	0,33	3,0	0,57	31,8
1,5	1,5	0,34	4,0	0,58	48,67
2	2,0	0,4	5,0	0,63	72,31

Строим кривую связи k= f(h)

Определим заданное значение модуля расхода:

Искомая глубина пополнения коллектора (h=0,5), соответствующая К_зад .

W = 0,5; X = 2,0; R = 0,25; C = 13,23;

Определим скорость движения живого сечения потока:

Определим состояние потока:

поток находится в спокойном состоянии.

Число Фруда определим по формуле:

Поток находится в бурном состоянии т.к. F_r < 1.

Задача №7

Самотечный канализационный трубопровод (n = 0,013) диаметром (d) должен пропускать расчетный расход (Q) при скорости движения сточной жидкости не менее самоочищающей (V_min) .

1. Определить возможный минимальный уклон трубопровода(i_min), обеспечивающий минимальную скорость движения сточной жидкости.

2. Степень наполнения (h/d) трубопровода.

3. Допустимую максимальную пропускную способность данного трубопровода (Q_max).

4. Скорость движения сточной жидкости (v) при максимально допустимом расходе (Q_max).

Дано:

d = 800(мм)=0,8 м

Q = 326(л/с)=0,326 м³/с

n = 0,013

К_n = 13220(л/с)=13,22 м³/с

W_n = 26,31(м/с)

Решение:

Скорость движения сточной жидкости и расхода в самотечном канализационном трубопроводе определим по формуле:

M – безразмерные величины, характеризующие отношения модулей скорости и расхода при заданной глубине наполнения к модулям скорости и расхода при полном наполнении трубопровода N=M=1

При d = 800 (мм) V_доп = 2(м/с) - допустимая максимальная способность трубопровода при данном уклоне соответствует скорости движения не более:

По найденному значению (h/d) определим величины М и N:

Находим искомое значение минимального уклона: i_min=0,032.

Определим скорость движения сточной жидкости при минимально возможном уклоне: