В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















МВ и ССО РФ

Санкт-Петербургский Государственный технический университет

Гидротехнический факультет

Кафедра гидравлики



ЗАДАНИЕ № 2 по курсу гидравлики Дюкер





Студент Е(&^ко Ирина 3016/I группы ______________

Зачтено Преподаватель Лаксберг А.И. "______" ________________ 199 г.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1996

Cодержание

1. Определение диаметра труб дюкера ( для случая , когда работает только одна труба дюкера )................................................................................................................................................................3

2. Построение напорной и пьезометрической линии ( для случая , когда работает только одна труба дюкера ) ..........................................................................................................................................5

3. Нахождение разности уровней воды в подводящем и отводящем участках канала ( для случая , когда работают обе трубы дюкера ) .................................................................................................7

Литература ...............................................................................................................................................10

1. Определение диаметра труб дюкера ( для случая , когда работает только одна труба дюкера ) .

Свяжем уравнением Бернулли сечения 1-1 и 2-2 нашей системы . В общем виде оно выглядит следующим образом :

где , - превышения над плоскостью сравнения 0-0 сечения 1-1 и 2-2 соответственно , м ; , - гидродинамические давления в сечениях 1-1 и 2-2 соответственно , Па ; - удельный вес жидкости , Н/м3 ; , - коэффициенты ( коррективы ) кинетической энергии ( коэффициенты Буссинеска ) для сечения 1-1 и 2-2 соответственно ; , - средние скорости в сечениях 1-1 и 2-2 соответственно , м/с ; - ускорение свободного падения , м/с2 ; - полная потеря напора , м .

В нашем случае отдельные члены , входящие в это уравнение имеют следующие значения : ; ; ; ,

где - наибольшая допустимая разность уровней воды в подводящем и отводящем участках канала , м .

Подставляя наши данные в уравнение ( 1.1 ) , получаем :

( 1.2 ) Полная потеря напора может быть выражена иначе :

, ( 1.3 ) где - полный коэффициент сопротивления трубы; - скорость в трубе, м/с .

Подставим в выражение ( 1.2 ) выражение ( 1.3 ) , имеем : ( 1.4 )

и , следовательно ,

, ( 1.5 ) откуда

, ( 1.6 ) где - расход жидкости в трубе , м3/с ; - коэффициент расхода ; - площадь поперечного сечения трубы , м2 .

Полный коэффициент сопротивления трубы равен : , ( 1.7 )

где - сумма местных коэффициентов сопротивления; - коэффициент сопротивления по длине .

В нашем случае имеют место следующие местные коэффициенты сопротивления :

, ( 1.8 ) где - коэффициент сопротивления входной решетки ; - коэффициент сопротивления при резком повороте ; - коэффициент сопротивления выхода .

Коэффициент сопротивления по длине равен : , ( 1.9 )

где - коэффициент гидравлического трения ; - длина трубы , м ; - диаметр поперечного сечения трубы , м .

Подставляем формулы ( 1.8 ) и ( 1.9 ) в выражение ( 1.7 ) , имеем :

( 1.10 ) Найдем значения местных коэффициентов сопротивления :

а) коэффициент сопротивления входной решетки ищем по формуле Киршмера : , ( 1.11 )

где - средняя скорость перед решеткой , м/с ; - потеря напора решетки , м ; - коэффициент, принимаемый по таблице 4-22 /1, с.202/ , в зависимости от формы поперечного сечения стержней решетки ( принимаем тип стержней - №1 , соответствующее ему значение = 2.34 ) ; , - толщина стержней и ширина просвета между ними соответственно ( принимаем =1 ) ; - угол наклона стержней решетки к горизонту ( принимаем = 90 ) .

По формуле ( 1.11 ) получаем : ;

б) коэффициент сопротивления при резком повороте ищется по формуле :

, ( 1.12 )

где и - эмпирические коэффициенты , принимаемые по таблице 4-6 и 4-7 /1, с.196/ , в зависимости от угла поворота трубы ( для заданного в задании угла поворота трубы = 45 , = 1.87 и = 0.17 ) .

По формуле ( 1.12 ) получаем :

; в) коэффициент сопротивления выхода принимаем равным 1 :

Диаметр поперечного сечения трубы находится графическим способом , поскольку от величины зависят : площадь живого сечения ; коэффициент гидравлического трения , ReD )

( где - относительная шероховатость и число Рейнольдса ReD =v ( - кинематический коэффициент вязкости , м2/с )) , а также некоторые коэффициенты местных сопротивлений . График зависимости диаметра поперечного сечения трубы от известного произведения строится по результатам вычислений , выполненных в таблице 1.1 .

Таблица 1.1 " Параметры трубопровода "

Пример расчета одной строки таблицы ( для м ):

а) площадь поперечного сечения трубы ищется по формуле :

= м2 ; ( 1.13 )

б) средняя скорость жидкости рассчитывается по формуле :

, ( 1.14 ) где Q - расчетный расход дюкера ( из задания Q = 2.8 м3/ с ) ;

в) число Рейнольдса считается по формуле :

ReD= , ( 1.15 )

где - кинематический коэффициент вязкости , принимаемый по таблице 4-1 /1, с.138/ в зависимости от температуры жидкости , м2/с ( принимаем температуру воды t =10 C , соответствующее этой температуре значение ) ;

г) относительную шероховатость считаем по формуле : , ( 1.16 )

где - шероховатость трубы , принимаемая по таблице 4-2 /1, с.166/ в зависимости от качества трубы , м ( принимаем качество трубы " грубое " , соответствующее значение ).

д) коэффициент гидравлического трения принимаем по графику Кольбрука ( рис. 4-25 /1, с.163/ ) в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости . Числу Рейнольдса ReD= = и относительной шероховатости соответствует коэффициент гидравлического трения ;

е) коэффициент потери напора по длине ищется по формуле ( 1.9 ) : ;

ж) cумму местных коэффициентов потери напора ищется по формуле ( 1.8 ) , применяя значения , найденные выше : ;

з) коэффициент расхода ищем по формуле : ,

( 1.17 ) где полный коэффициент расхода ищется по формуле ( 1.7 ) : ;

и) произведение коэффициента расхода и площади поперечного сечения находим : = м2 ;

По данным таблицы 1.1 строим график зависимости произведения коэффициента расхода и пло-щади поперечного сечения от величины диаметра поперечного сечения ( рис.1.1 ) .

По данным в задании величинам расхода жидкости и допустимой разности уровней можем найти необходимое значение произведения коэффициента расхода и площади поперечного сечения :

( )необх= = ( 1.18 )

По графику , изображенному на рисунке 1.1 , необходимому значению произведения коэффициента расхода и площади поперечного сечения соответствует значение диаметра поперечного сечения трубы .

2. Построение напорной и пьезометрической линии ( для случая , когда работает только одна труба дюкера ) .

Прежде чем строить напорную и пьезометрическую линии следует отметить , что найденное в результате расчета в п.1 значение диаметра трубы следует округлить до ближайшего большего сортаментного значения ( поскольку трубы выпускаются промышленностью только сортаментных диаметров ) . По таблице 6-2 /1, с.260/ принимаем ближайшее большее сортаментное значение - .

Так как мы приняли значение диаметра по сортаменту ( больший , чем требовалось по расчету ) , мы соответственно увеличиваем пропускную способность трубы . Это означает , что эта труба будет пропускать заданный расход , но при разности уровней , меньшей , чем заданная . Поэтому нужно рассчитать действительную разность уровней воды Zдейств по формуле : ( 2.1 )

для нахождения площади поперечного сечения и коэффициента расхода производим расчеты , аналогичные выполненным в таблице 1.1 , для диаметра поперечного сечения м :

а) площадь поперечного сечения трубы ищется по формуле ( 1.13 ) :

= м2 ;

б) средняя скорость жидкости рассчитывается по формуле ( 1.14 ) :

в) число Рейнольдса считается по формуле ( 1.15 ) :

ReD = ;

г) относительную шероховатость считаем по формуле ( 1.16 ) :

;

д) коэффициент гидравлического трения принимаем по графику Кольбрука ( рис. 4-25 /1, с.163/ ) в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости . Числу Рейнольдса ReD= = и относительной шероховатости соответствует коэффициент гидравлического трения ;

е) коэффициент потери напора по длине ищется по формуле ( 1.9 ) : ;

ж) cумма местных коэффициентов потери напора была найдена в п.1 по формуле ( 1.8 ) : ;

з) полный коэффициент расхода ищется по формуле ( 1.7 ) : ;

и) коэффициент расхода ищем по формуле ( 1.17 ) : .

Указанная выше величина будет равна : Zдейств=

Для построения пьезометрической и напорной линий вычисляем все потери напора .

Потери напора по длине вычисляются по формуле :

, ( 2.2 )

где lj - длина j-ого участка трубопровода , м .

Из задания :

Потери напора по длине на выше указанных участках будут равны :

Потеря напора на резкий поворот вычисляется по формуле :

Потеря напора на вход рассчитывается по формуле :

Потеря напора на выход рассчитывается по формуле :

Найденные величины потерь напора откладываются в масштабе и строится напорная линия Е-Е , которая начинается на уровне воды в питающем баке ( сечение 1-1 ) и заканчивается на уровне воды в нижнем бьефе ( сечение 2-2 ) . Пьезометрическая линия P-P всюду отстоит от напорной на величину скоростного напора ( рис. 2.1 ).

Величина скоростного напора ищется по формуле :

3. Нахождение разности уровней воды в подводящем и отводящем участках канала ( для случая , когда работают обе трубы дюкера ) .

Разность уровней воды в подводящем и отводящем участках канала находим по формуле ( 2.1 ) , учитывая , что в этом случае площадью поперечного сечения будет две площади поперечного сечения трубы :

Z =

Литература

1. Чугаев Р.Р. Гидравлика ( техническая механика жидкости ) . - Л.: Энергоиздат , 1982. - 672 с.

2. Кожевникова Е.Н. , Орлов В.Т. Методические указания по выполнению курсовых и расчетно-грвфических работ по курсу гидравлики . - Л. : Издание ЛПИ им. М.И. Калинина , 1985. - 48 с.