Геодезия, геология скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ тесты ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

Движение воды в русле канала скачать реферат

Открытые русла могут быть естественными или искусственными.
К естественным открытым руслам относятся реки и ручьи, к искусственным– каналы, безнапорные трубы (например, дренажные),гидротехнические тунели и т. д.
Особенность движения в открытом русле заключается в том, что поток здесь ограничен не со всех сторон, а име¬ет свободную поверхность, все точки которой находятся под воздействием одинакового внешнего давления (атмос¬ферного). Равномерное движение жидкости в открытых каналах или в трубопроводах с частично заполненным по¬перечным сечением устанавливается, когда геомет¬ри¬чес¬кий уклон трубопровода или дна канала имеет постоянное зна¬чение по всей дли¬не и форма поперечного сечения не ме¬няется. Шероховатость стенок канала также должна иметь постоянное значение.
При отмеченных условиях возможно существование равномерного движения. Однако для реализации равно¬мерного движения необходимо еще, чтобы попе¬реч¬ное сече¬ние потока в канале было также постоянным по всей длине канала.
Следует отметить, что безнапорное движение воды представляет значительно более сложное явление по срав¬нению с напорным движением, так как наличие сво¬бод¬ной поверхности потока приводит к изменению площадей живых сечений по длине последнего даже при незначительных препятствиях. Это требует рас¬смот¬ре¬ния процессов волно–образования, заставляет в некоторых случаях счи¬тать¬ся с влиянием сил поверхностного натяжения и т. п.
При гидравлических расчетах открытых каналов и без¬напорных трубо¬про¬во¬дов ставится задача определения ско¬рости движения жидкости в канале, площа¬ди сечения и наивыгоднейшей формы канала.
При равномерном движении жидкости в открытом рус¬ле гидравлический iг и пьезометрический iп уклоны, а так¬же уклон дна русла iп равны между собой:
iг ¬= iп = iд (5. 29)
С учетом равенства (5. 29) открытые каналы и безна¬порные трубопроводы рас¬считываются по формулам, ко¬торые были выведены ранее для напорных тру¬бо¬проводов (формулы Шези и Павловского). Значения коэффициента шеро¬хо¬ватости п для широкого диапазона условий приведе¬ны в приложении 2.
Как следует из формулы Шези, канал будет обладать наивыгоднейшей фор¬мой, если при заданной площади по¬перечного сечения он будет иметь наимень¬ший смоченный периметр. При этом канал будет обеспечивать наибольший расход. Наиболее выгодными профилями каналов являют¬ся круг и полукруг. На прак¬тике чаще применяются каналы трапецеидальной формы, поскольку в грун¬те полукруглое сечение достаточно трудно.
Более подробные сведения о движении воды в открытых руслах можно почерп¬нуть в специальной литературе.
Местные сопротивления
При движении реальной жидкости помимо потерь на трение по длине потока могут возникать и так называв мые местные потери напора. Причина последних, напри¬мер в трубопроводах, – разного рода конструктивные вставки: колено 3, трой¬ники 2, сужения и рас¬ширения трубопровода, задвижка 1, вентили и т. п., не¬обходимость применения которых связана с условиями сооружения и экс¬плу¬атации трубопровода.
Местные сопротивления вызывают изменение скорости движения жидкости по значению (сужение и расширение), направлению (колено) или значению и. Нап¬ра¬вле¬нию одновременно (тройник), поэтому часто указывают на некоторую ана¬логию между явлениями, наблюдаемы¬ми в местных сопротивлениях, и уда¬ром в твердых телах, который с механической точки зрения также характери¬зуется внезапным изменением скорости.
На практике местные потери hмп определяют по формуле Вейсбаха

где ζ («дзета») – безразмерный коэффициент, называе¬мый коэффициентом мест¬ного сопротивления (значение ζ устанавливают опытным путем); ν – сред¬няя скорость движения жидкости в сечении потока за местным сопро¬тивлением.
Если по каким-либо соображениям потерю напора же¬лательно выразить через ско¬рость перед местным сопро¬тивлением, необходимо выполнить пересчет коэф¬фициен¬та местного сопротивления. Для этой цели используют соотношение ζ1/ζ2 – (s1/s2)2, где ζ1, ζ2 – коэффициенты местных сопротивлений, соответст¬вую¬щие сечениям s1 и s2.

В некоторых случаях потери напора в местных сопро¬тивлениях удобно опре¬де¬лять по так называемой экви¬валентной длине – длине прямого участка трубо¬про¬вода данного диаметра, на которой потеря напора на тре¬ние hТР равна (экви¬ва¬лентна) потере напора hмп, вызы ваемой соответствующим местным со¬про¬тив¬лением. Эк¬вивалентная длина LЭ может быть найдена из равенства потери на¬по¬ра по длине, определяемой по формуле Дарси-Вейсбаха hтр=λ(LЭ/d)[v2/(2g)], и местных потерь напора, учитываемых формулой Вейсбаха hм.п. = ζ[v2/(2g)].
Приравнивая правые части этих формул, находим
LЭ = (ζ/λ)d.

Сложение потерь напора
Во многих случаях при движении жидкостей одновре¬менно наблюдаются потери напора на трение по длине и местные потери напора. В этих случаях полная потеря напора определяется как арифметическая сумма потерь всех видов. Например, полная потеря напора в трубопро¬воде длиной L, диаметром d, имею¬щем η местных сопротивлений,

Выражение, стоящее в скобках, называют коэффициентом сопротивления сис¬темы и обозначают через ζсист. Таким образом,

Местные сопротивления можно заменить эквивалент¬ными им длинами. В рас¬смат¬риваемом случае эквива¬лентная длина, соответствующая всем η местным сопро¬тивлениям
(*)
Тогда, обозначая L+LЭ=LП, можно определять сумму потерь по формуле Дарси–¬Вейсбаха. Для этого в нее вместо действительной длины трубопровода L вводят приведенную длину LП. Таким образом,
(**)
Формулы (*) и (**) обычно используют при гидрав¬лическом расчете трубопроводов.
Графоаналитические методы расчета трубопроводов
При гидравлическом расчете трубопроводов широко используют графо¬ана¬ли¬ти¬ческие методы. Их применение значительно облегчает и упрощает решение неко¬торых сложных задач, а в отдельных случаях (например, при исследовании сов¬местной работы нескольких центробежных насосов на один общий трубо¬провод) является един¬ственно возможным приемом, позволяющим получить иско¬мое решение.
Предположим, что в простейшем случае имеется трубопровод диаметром d и длиной L и по нему перекачивается жидкость, кинематическая вязкость ν кото¬рой известна. Потери напора в данном трубопроводе пред ставляют собой функ¬цию только расхода жидкости, т. е. ΔH=f(Q).
Изобразим эту зависимость графически:

Для этого, произвольно задаваясь рядом значений Q вычислим соответст¬вую¬щие им значения потерь напора ΔН и отложим (в масштабе) по оси абсцисс зна¬че¬ния Q, а по оси ординат – вычисленные значения ΔH. Соединив полученные точки плавной линией, получим кривую из изменения потери напора в трубо¬про¬воде в зависимости от расхода. Эту кривую называют характеристической кри¬вой, или гидравлической характеристикой трубопровода.
В общем случае характеристическая кривая трубо провода состоит из отдель¬ных участков разной формы – прямолинейного участка для ламинарного режима (при малых Re) и параболической кривой для турбулентного режима (в области боль¬ших Re), в свою очередь состоящей из участков разной крутизны (т. е. Пара¬бол с различными показателями степени) в разных зонах этого режима.
Рассмотрим построение характеристик для более сложных трубопроводов. Для простоты будем считать что они лежат в одной горизонтальной плоскости.
При последовательном соединении трубопроводов; предварительно строят ха¬рак¬теристики отдельных последовательно включенных участков.

На рис. изображены характеристики I, II, III участков соответственно 1, 2, 3. Так как при последовательном соединении потери напора суммируют, сложим кри¬вые I, II, III по вертикали. Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси орди¬нат. Каждая из них пересечет эти кривые. Сложим ординаты точек пересе¬че¬ний этих прямых с кривыми. Получим ряд точек – а, b, с, ..., принадле-жащих новой кривой I + II + III, которая представляет собой искомую суммар-ную ха¬рак¬теристику всего рассматриваемого трубопровода.
При параллельном соединении также прежде всего следует построить харак¬тери¬стики отдельных параллельно включенных участков.

Пусть кривые II, III, IV — такие характеристи¬ки участков 2, 3, 4. Как уже ука¬зы¬валось, при параллель¬ном соединении общий расход определяется как сумма рас¬ходов в отдельных параллельно включенных участ¬ках. Потери напора в них оди¬на¬ковы, а полные потери напора определятся как потеря напора в одном из пе¬речисленных участков. Для построения суммарной ха¬рактеристики необ¬хо¬димо провести ряд горизонтальных прямых, параллельных оси абсцисс, и сложить при по¬стоянных ординатах абсциссы точек их пересечения с характе¬рис¬ти¬ками отдельных участков. В результате получим ряд точек а, b, с,..., опре¬деля¬ющих суммар¬ную характеристику II+III+IV трубопровода при па¬рал¬лель¬ном соединении.
Таким образом, для построения суммарной характе¬ристики сложного трубо¬про¬вода необходимо сложить характеристики отдельных участков (при парал¬лель¬ном соединении по горизонтали, при последовательном — по вертикали).
В общем случае, когда трубопровод состоит из ряда участков, соединенных между собой как последователь¬но, так и параллельно, суммарную харак¬те¬рис¬ти¬ку всего трубопровода находят путем последова¬тельного сложения предвари¬тель¬но достроенных характеристик всех отдельных участков. Сначала сумми¬руют характеристики параллельно включенных участков 2, 3, 4 по горизонтали, а за-тем их суммарную харак¬теристику по вертикали с характеристиками уча¬стков 1 и 5, включенных последовательно.
В тех случаях, когда отдельные участки тру¬бопровода лежат в раз¬ных плос¬костях, при по¬строении и суммировании характеристик необходи¬мо учи¬ты¬вать также раз¬ность высот Δz между начальной и конечной точками участков. Харак¬теристики этих участков следует строить не от начала координат, а из точек, от¬стоя¬щих от него по оси ординат на величину Δz. Значение Δz нужно откла¬дывать вверх, если конечная точка участка располо–жена выше начальной точки (подъ¬ем жидкости), и вниз, если она находится ниже начальной точки (опускание жид¬кости). Аналогично следует поступать и в тех случаях, когда жидкость пода¬ется в емкости с повышенным или понижен–ным давлением. В первом случае высо¬ту Δp/pg, соответствующую разности начального и конечного дав¬лений р1 – р2 = Δр, откладывают вверх, а во втором – вниз.
По построенным гидравлическим характеристикам трубопроводов легко опре¬де¬ляются необходимый перепад напоров ΔH по заданному расходу Q или расход по за¬данному перепаду напоров. Например, если для простого трубопровода пост¬роена его гидравлическая характеристика, то, отложив перепад на¬поров ΔH = Δz на оси ординат, по соответствующей ему точке характеристики можно опре¬делить расход Q. Ана¬логично определяют необходимый перепад напоров при заданном расходе.
Гидравлическую характеристику трубопровода ис¬пользуют также при подборе центро¬бежного насоса.
Для определения необходимого диаметра трубопрово¬да по заданному Q и строят, задаваясь разными зна¬чениями d, график зависимости ΔH = f (d). По задан¬ному значению ΔH определяют соответствующий ему диаметр трубопро¬вода d.
Программы расчетов для построения зависимости ΔH = hтр = f (Q) и ΔH = hтр = f (d) на программируемых калькуляторах типа «Электрони

Добавлен: 14.01.2012, 04:02 [ Скачать с сервера (66.0Kb) ]
Категория: Геодезия, геология | Добавил: Lakomka
Просмотров: 947 | Загрузок: 139
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Написанное простым и доступным языком о сложном мире импульсных источников питания, это издание позволит радиолюбителям легко разобраться в схемотехнике и самим стать конструкторами источников питания для собственных задач.
В книге рассматривается принцип действия импульсных источников питания, сравниваются функциональные возможности различн...
Учебник «Биохимия» знакомит читателей со структурно-функциональными компонентами клеток и процессами, лежащими в основе жизнедеятельности здорового организма, а также с некоторыми нарушениями, которые приводят к возникновению болезней. Для него характерно акцентирование внимания читателя на значении рассматриваемых вопросов для медицины. Кни...
В пособии рассматриваются история возникновения и развития педагогической психологии, ее современное состояние, наиболее известные современные зарубежные и отечественные теории обучения и научения, а также актуальные проблемы психологии воспитания и психологические аспекты педагогической деятельности. Структура книги соответствует Государственному ...
Самый сложный, самый многоуровневый и неоднозначный из романов Достоевского, который критики считали то «интеллектуальным детективом», то «ранним постмодернизмом», то – «лучшим из произведений о загадочной русской душе».

объявления

Углекислый газ

[Химия] - скачать

Землетрясение

[Геодезия, геология] - скачать

Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления

[Радиоэлектроника] - скачать

ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

[Радиоэлектроника] - скачать

Железо - марганцевые конкреции мирового океана

[Геодезия, геология] - скачать