Рівномірний рух рідини у відкритих руслах

Інженерна гідравліка

Навчально-методичні вказівки до виконання

Розрахунково-практичних робіт

Для студентів 3-го курсу денної і заочної форм навчання

спеціальності 6.060103)

Чернігів - 2013

УДК

Інженерна гідравліка: Навчально-методичні вказівки до виконання розрахунково-практичних робіт (для студентів 3-го курсу спеціальності ВВ - 6.060103). Чернігів: ЧДІЕУ, 2013 - 90с.

Укладач: Я.В. Шевченко

Рецензент: Е.Ю. Сахно

Паралельно вивченню теоретичної частини, починається робота над виконанням практичних завдань на основі методичних вказівок в яких наведені основні рівняння інженерної гідравліки, довідкові дані, необхідним для вирішення задач за темами та індивідуальні завдання. Також приведені приклади розв’язків задач зі спеціальних курсів (водопостачання, водовідведення та насосних станцій) з тим, щоб максимально наблизити їх до практики. У додатках містяться довідкові дані та завдання для проведення контролю знань студентів.

Призначені для студентів, які вивчають дисципліни «Водопостачання та водовідведення». Рис. - 32. Табл. - 6. Бібліограф. - 8.

Рекомендовано кафедрою ВВ, протокол № ____ від _________20___ р.

© Шевченко Я.В., ЧДІЕУ, 2013

ВСТУП

Призначення навчально-методичних вказівок - допомогти студентам, які вивчають інженерну гідравліку, придбати навички для застосування теоретичних знань у вирішенні конкретних інженерних задач та засвоїти методику гідравлічних розрахунків.

Навчально-методичні вказівки містять різні за тематикою та ступенем складності розрахункові завдання та приклади, які відтворюють основні розділи курсу інженерної гідравліки. Наведено основні розрахункові рівняння та довідкові дані, необхідні для розв’язання задач інженерної гідравліки. У додатках представлено завдання для розрахунку задач, які використовуються для підсумкового контролю знань студентів.

Рівномірний рух рідини у відкритих руслах

1.1. Визначення елементів живого перерізу потоку і допустимих середніх швидкостей течії

У руслах трапецеїдального поперечного перерізу рис. 1.1, при однаковій крутизні відкосів площа живого перерізу визначається за виразом (1.1)

Рис. 1.1

, (1.1)

змочений периметр розраховують

, (1.2)

ширина русла по вільній поверхні рідини

, (1.3)

де в – ширина русла по дну; m – коефіцієнт закладення відкосів , h – глибина течії у даному перерізі.

При різній крутизні відкосів (рис. 1.2) площа живого перерізу визначається за виразом (1.4)

Рис. 1.2

, (1.4)

де , (1.5)

змочений периметр

. (1.6)

Ширина русла по вільній поверхні рідини

. (1.7)

При визначенні геометричних елементів русел прямокутного і трикутного поперечного перерізу (рис. 1.3) використовують ті ж залежності, що і для русел трапециїдального поперечного перерізу, маючи на увазі що m = 0 (для прямокутного), або в = 0 (для трикутного).

Рис. 1.3

Для русел криволінійного поперечного перерізу безпосереднє визначення елементів живого перерізу течії дуже складне. Для типових перерізів, таких як коло, коритоподібне, овоїдальне та інші складають допоміжні таблиці (додатки 27, 28, 29). У цих таблицях залежно від відносної глибини наповнення подаються: відносна площа живого перерізу рівна

,

відносний змочений периметр

,

відносна ширина русла по вільній поверхні рідини

,

відносний гідравлічний радіус

.

Гідравлічний радіус і середня в перерізі швидкість для русел будь-якого поперечного перерізу

. (1.8),

. (1.9)

Допустимі нерозмиваючі середні в перерізі швидкості протікання води V_доп залежить від характеру ґрунту або типу укріплення русла і глибини водотоку (додаток 30). Наведені у таблиці додатку 30 значення швидкостей інтерполювати не треба. Якщо на початку розрахунку глибина потоку невідома, приймають значення V_доп = 0, 4 м/с.

Допустимі незамулюючі середні в перерізі швидкості протікання води V_min залежать від кількості завислих речовин, їх розмірів, витрати і глибини течії. Для визначення цих швидкостей існує ряд залежностей і таблиць. Деякі з них наведені в додатках 31, 32.

Якщо насиченість течії насосами з діаметром часток, більшим за 0, 25 мм не перевищують 0, 01% за вагою, то

, (1.10)

де R - дано в метрах, а значення множника наведені в додатку 5.

Допустимі незамулюючі швидкості можна визначати за залежністю А.С. Гіршкана:

, (1.11)

де Q – витрата, м³/с; А – коефіцієнт, який залежить від гідравлічної крупності насосів (додаток 33).

Допустимі незамулюючі середні в перерізі швидкості V_min в м/с за даними В.Н. Гончарова (додаток 32).