Основы расчета трубчатых перепадов с гашением энергии соударением потоков

Трубчатый перепад этой конструкции имеет два стояка (см. рис). В водобойной камере происходит лобовое соударение двух потоков с одинаковым расходом и эффективное гашение избыточной энергии, причем устройство дополнительного специального водобойного колодца в ряде случаев не требуется.

Без расчета, конструктивно, принимаются ширина водобойной камеры B, ее глубина h_кам, длина B_к и ширина отводящего лотка b. Расстояние между стояками следует принимать равным:

l_ст = b + 2a,

где a – расстояние от края до оси стояка, не менее 1,5D.

Затем определяется высота буруна, глубина и скорость потока в отводящем лотке. Для этого рассчитывается первая сопряженная глубина гидравлического прыжка по формуле из расчета прямоугольного водобойного колодца (см. выше). Затем по аналогичной формуле находится критическая глубина. При относительных размерах камеры и лотка в пределах B/D = 1,25…7,1 и B/b = 0,5…4 величина h_ср может быть определена по эмпирической формуле:

,

где q_п – расход, приходящийся на один стояк,
B – ширина камеры, приходящаяся на один стояк,
b – ширина лотка.

Общая высота камеры с учетом пульсации и аэрации потока определяется по формуле:

h_стр = 1,8h_ср + h_кам.

Если h_c’’ > t, то после камеры следует устраивать водобойный колодец, размеры которого определяются по вышеприведенным уравнениям.

Основы расчета трубчатых перепадов с подключением стояка к шелыге коллектора

В этом перепаде гашение энергии происходит также за счет соударения потоков (см. рис). После соединения потоков возникает, как правило, гидравлический прыжок, который в зависимости от соотношения расходов и скоростей может быть отогнанным (h_c’’ > t), надвинутым (h_c’’ = t) или затопленным (h_c’’ < t). Для целесообразности применения этой конструкции необходимо, чтобы были соблюдены следующие условия:

· Образующийся подпор в коллекторе Δh не должен снижать скорость меньше незаиливающей,

· Гидравлический прыжок в коллекторе должен быть затопленным, т.е. h_c’’ < h₂ (h₂ – бытовая глубина в отводящем коллекторе).

При расчете перепада вычисляется подпор Δh и определяется скорость v₁ при глубине (h₁ + Δh). Если эта скорость больше незаиливающей, то первое условие выполняется и расчет можно вести далее. Если же наоборот, то такая конструкция перепада нецелесообразна. Второе условие проверяют, рассчитывая вторую сопряженную глубину гидравлического прыжка по безразмерному графику и сравнивая ее с глубиной в отводящем коллекторе при расходе Q_C = Q_К + Q_п.

В конце расчета определяют длину так называемой зоны интенсивного воздействия потока, выходящего из перепада. По всей рассчитанной длине основание коллектора должно быть укреплено и защищено от разрушения механическими нагрузками.