Методические указания к решению задачи 3

Искомую глубину воды в канале при пропуске расхода можно определить двумя способами: методом подбора по фор­муле Шези и с помощью гидравлического показателя русла.

Первый способ

Задаваясь различными значениями , вычисляют последо­вательно:

- площадь живого сечения потока , м²

- длину смоченного периметра русла , м

- гидравлический радиус , м

- коэффициент Шези , м^0,5/с

- расходную характеристику , м³/с

- расход , м³/с

Все вычисления сводят в таблицу 4.

Таблица 4

, м	, м2	, м	, м	, м0,5/с	, м3/с	, м3/с
=	+	+	+	+	+	+
=	+	+	+	+	+	+
=	+	+	+	+	+	+
=	+	+	+	+	+	+
=	+	+	+	+	+	+
=	+	+	+	+	+	+

По данным таблицы 4 строится график , пользуясь кото­рым по заданному значению . Определяют искомое значение .

Второй способ

Способ заключается в использовании показательно­го закона, по которому

где и - некоторые произвольные глубины, м;

и - соответствующие этим глубинам расходные харак­теристики, м³/с;

х - гидравлический показатель русла, характеризую­щий поперечное сечение русла, определяемый по формуле

Величину гидравлического показателя русла, вычисленную для нескольких пар глубин (согласно таблице 5 для пяти пар), записывают в сводную таблицу, далее на основании произведенных вычислений определяют среднее значение гидравлического показателя русла по ко­торому, используя показательный закон, находят искомую глу­бину воды в канале

, м

где - любая произвольная глубина воды в канале, м;

- соответствующая глубине расходная характери­стика, м³/с;

-заданное значение расходной характеристики, м³/с

, м³/с,

где - заданное значение расхода, м³/с;

- заданное значение уклона дна русла.

Результаты расчета представляют в таблице 5.

Таблица 5

, м	, м2	, м	, м	, м0,5/с	, м3/с
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-

Предлагается сравнить результаты, полученные первым и вторым способами.

После нахождения глубины определяют ширину канала по верху

, м

Рассчитывают среднюю скорость движения воды в канале

, м/с

Состояние потока может быть определено по одному из двух параметров:

- по критической глубине ;

- по безразмерному числу Фруда ( ).

При глубине потока - поток находится в спокойном состоянии.

При глубине потока - поток находится в бурном состоянии.

При глубине потока - поток находится в критическом состоянии.

При критической глубине соблюдается равенство

,

где - площадь живого сечения потока при глубине , м²;

- ширина потока по свободной поверхности при глубине , м;

- коэффициент Кориолиса. ;

- заданное значение расхода, м³/с;

- ускорение свободного падения. м/с²

При некотором конкретном значении отношения в каналах прямоугольной и трапецеидальной форм поперечного сечения при заданных значениях:

- площади живого сечения потока ;

- коэффициента шероховатости поверхности откосов и дна канала;

- коэффициента заложения откосов ;

- уклона дна канала

формируется движение жидкости с максимальными значениями расхода и максимальной средней скорости движения жидкости , когда смоченный периметр принимает минимальное значение.

В этом случае такое сечение канала называется гидравлически наивыгоднейшим.

Относительная ширина канала прямоугольной и трапецеидальной форм поперечного сечения гидравлически наивыгоднейшего профиля определяется по формуле

Учитывая значение площади живого сечения потока , рассчитанной по найденной глубине , методом подбора находят значения ве­личин и , отвечающие гидравлически наивыгоднейшему сечению канала.

Зная и , по формуле Шези определяют пропускную спо­собность гидравлически наивыгоднейшего сечения.

Задача 4

Горизонтальный трубопровод из стальных труб, схема кото­рого показана на рисунке 6, имеет участок с параллельным со­единением труб, состоящим из двух линий длиной и и диа­метрами и . В точках , и заданы расходы воды , и .

Требуется:

1. Установить диаметры труб на участках и по пре­дельным расходам.

2. Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям параллельного соединения трубопроводов.

3. Определить необходимый напор в точке для обеспече­ния заданных расходов , и при заданном свободном напоре (превышении пьезометрической линии над поверх­ностью земли) в конце трубопровода если известны длины участков и .

4. Построить пьезометрическую линию по длине трубопро­вода.

Рис. 6 – Схема трубопровода и узлов разбора воды

Таблица 6

Исходные данные	Номер варианта
, м
, м
, м
, м
, мм
, мм
, л/с
, л/с
, л/с
, м

Продолжение таблицы 6

Исходные данные	Номер варианта
, м
, м
, м
, м
, м
, м
, л/с
, л/с
, л/с
, м

Окончание таблицы 6

Исходные данные	Номер варианта
, м
, м
, м
, м
, м
, м
, л/с
, л/с
, л/с
, м

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: