Гидравлический расчет безнапорных труб

Безнапорные трубы проектируют так, чтобы подпертый горизонт был ниже наивысшей точки внутренней поверхности входного сечения трубы.

Это требование можно выразить формулой для полного напора H₀=S₀ A

где S₀ — степень наполнения трубы (она меньше единицы и обычно задается нормами от 0,80 до 0,90), A – высота трубы.

Полный напор согласно уравнению Бернулли :

где – коэффициент Кориолиса;

– средняя скорость по сечению, м/с

Круглые трубы (рис.1) :

Рис.1

Для круглых труб площадь живого сечения при глубине может быть определена по формуле , тогда

А =

2.1 Определение диаметра трубы

По следующим данным:

Q = 2 + N ٠ 0.001 = 2.009 м³/с

=0,9

h_б= 0.6 + N ٠ 0.001 = 0.609 м

S₀ = 0.8 + N ٠ 0.001 = 0.81 м²

относительная длина трубы (L/H₀) > (L₀/H₀), при i₀ = i_кр от сжатого сечения, если труба работает как незатопленный водослив с широким порогом, будет прямая подпора до пересечения линии критической глубины, а далее движение равномерное с критической глубиной (рис.2). За расчетное принимаем сечение с критической глубиной, для которого ε= 1.

Рис. 2

Задаемся степенью наполнения. При S₀ = 0,81, 0,9, K_3K = 1.656 (по таблице приложения 1: «Расчетные коэффициенты для круглых безнапорных труб по расчетному критическому сечению»)

Определим диаметр трубы по формуле

= 1,656 ٠⁵√(1 ٠ 2,009²) / (9.81٠ 1²) = 1,37 м

Принимаем ближайший типовой диаметр d_T = 1,5 м

2.2 Определение критической глубины

Определим коэффициент К_3к при d_T = l,5 м:

= = 1,604

При = 0,9 и K_3K = 1,604 по приложению «Расчетные коэффициенты для круглых безнапорных труб по расчетному критическому сечению» находим интерполяцией:

δ	K1k	K3k	K4k
82o 30`	0,57	1,6	2,62
86o 00`	0,54	1,67	2,56

δ = 86^о00` – 1(86<sup>о</sup>00` – 82^о5`) / 5 = 85<sup>o</sup>18`

K_1k =0.54 + 1(-0.54 – 0.57) / 5 = 0.546

K_4k =2.56 + 1(-2.56 – 2.62) / 5 = 2.548

h_кр= K_1k٠ А = 0.546٠1.5 = 0,819 > h_б=0,609 м — труба работает как свободный водослив.

Напор перед трубой по формуле:

H_o=So٠A=0,81 ٠1.5= 0,81

Площадь поперечного сечения при

δ =85^o 18` и dт=1.5

_k=0,573875 ≈ 0,57,0

Vк= Q/ _k = 2.009 / 0.57 = 3.52456 ≈ 3.52 м/с

2.3 Определение критического уклона

iк= K_4k ٠g٠ n² / α ³√А = 2.548 ٠9,81٠0,016² / 0.33 = 0.019

при n=0,016 для бетонной поверхности.

Заключение

В данной курсовой работе был произведен гидравлический расчет малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах, где графо-аналитическим способом рассчитана нормальная (h=1.33м) и критическая (h_k=0.37м) глубины дорожной канавы, критический уклон (i = 1.07) дорожной канавы, с помощью которых мы определили площадь поперечного сечения канавы и скорость равномерного движения воды в канале, также при искомой глубине и уклоне определили состояние потока как бурное.

Во второй задаче мы определили диаметр круглой безнапорной дорожной трубы, с помощью которого были рассчитаны критическая глубина потока, площадь сечения, напор перед трубой и критический уклон.

Список использованной литературы

1. Большаков В.А., Курганович А.А. Гидрологические и гидравлические расчеты малых дорожных сооружений. ‒ Киев: Вища щкола, 1983. ‒280 с.

2. Руководство по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений / Под ред. Г.Я. Волченкова. ‒ М.: Транспорт, 1974. ‒ 270 с.

3. Сборник задач по гидравлике / Под ред. Большакова. ‒ 4-е изд. ‒ Киев: Вища школа, ‒ 335 с.

4. Справочник по гидравлике / Под ред. В.А. Большакова. ‒ Киев: Вища школа. 1977. ‒ 312 с.

5. Ухин Б.В. Гидравлика: учебное пособие – М: ИД «Форум»-ИНФРА–М. 2009. – 464 с.

6. Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика. Уч. для вузов. /– М: ИНФРА–М. 2010. – 432 с.

7. Ухин Б.В., Мельников Ю.Ф. Инженерная гидравлика. / Учебное пособие. – М: Издательство АСВ, 2011.-344 с.

Приложения

Приложение 1 «Расчетные коэффициенты для круглых безнапорных труб по расчетному критическому сечению»