Истечение из отверстий и насадок при переменном напоре (задача 7)

 

На рис. 7.1 схематический продольный разрез двухкамерного шлюза. Размеры камер l = 80 м., ширина b = 12 м. (по нормали к плоскости чертежа), площадь отверстий , коэффициенты расхода отверстий , площадь донных галерей , коэффициенты расхода галерей .

Отметки уровня воды, м.: УВБ = 48,0; УНБ = 32,0; в верхней камере = 45,0 м.

Определить время шлюзования парохода из верхнего бьефа в нижний, при этом время на открытие ворот и передвижку парохода не учитывать.

 

Рис. 7.1

Решение

Время шлюзования будет состоять из четырех периодов, определяемых из уравнений, которые отражают закономерности изменения напора в данном периоде.

. Наполнение верхней камеры от отметки 45,0 м. до уровня верхнего бьефа (отметка 48,0 м.) будет происходить при переменном напоре от Н₁ = 48 - 45 =3 м. до Н₂ =0

Время наполнения  верхней камеры находим по формуле /1/:

 

, (7.1)

 

где - площадь свободной поверхности, определяемая по формуле /4/:

Н - начальный напор воды;  - коэффициент расхода;  - площадь донных галерей.

По формуле (7.1) определяем:

 

 

Время выравнивания уровней воды в камерах будет состоять из двух частей .

. Время , в течение которого уровень в первой камере опустится настолько, чтобы при этом уровень во второй камере поднялся до центра среднего отверстия , т.е. на 38,5 - 32,0 = 6,5м.

При этом напор над центром отверстия будет изменяться от Н₂ = 48 -38,5 = 9,5м. до Н₃ = 9,5 - 6,5 = 3м. (так как размеры камер одинаковы).

Время  определяется по формуле /1/:

 

, (7.2)

где Н₂ - начальный напор; Н₃ - конечный напор (напор над центром среднего отверстия).

Подставляя числовые данные в (7.2), находим:

 

 

. Время  выравнивание уровней воды в камерах.

В начале этого периода напор над центром отверстия Н₃ = 3м., в конце Н₄ = 0.

Выровненный уровень воды установится на отметке  (ввиду равенства камер).

При одинаковых площадях резервуаров  время  изменения напора определяется формулой /1/:

 

; (7.3)

 

Тогда в нашем случае:

 

 

. Время  понижение уровня воды во второй камере от отметки 40,0 м. до отметки нижнего бьефа 32,0 м. определится по формуле (7.1). Напор при этом будет уменьшаться от Н₅ = 40,0 - 32,0 = 8 м. до Н = 0.

 

Время шлюзования равно сумме:

 

Гидравлический расчет длинного трубопровода (задача 8)

 

Из напорного бака в пункты В и С (рис. 8.1) по новым чугунным трубам подается вода. Определить отметку уровня воды в напорном баке.

Исходные данные для расчета:

o диаметр d ₁ = 150 мм., d ₂ = 125 мм.;

o длина l₁ = 530 м., l ₂ = 320 м.;

o расход Q ₁ = 10 л/с., Q ₂ = 11 л/с.

o  

Рис. 8.1

Решение

Отметку уровня воды в напорном баке можно найти по формуле /4/:

, (8.1)

 

где  - поправочный коэффициент для расчетов труб в переходной области сопротивления; Q - расход воды; l - длина трубы диаметром d; К - расходная характеристика.

Найдем средние скорости V ₁ и V ₂ течения воды в трубопроводе по формуле /4/:

 

,

.

 

Согласно /3, табл. П. 7.5/ для диаметров труб d ₁ и d ₂ найдем скорость при повышении которой наступает квадратичная область при d ₁ = 150 мм. , соответственно для d ₂ = 125 мм. .

Так как  и , то область сопротивления не квадратичная. В этом случае необходимо табличное значение расходной характеристики ,

 по /1, табл. П.5/ на поправочный коэффициент  и  /1, табл. П.6/.

По формуле (8.1) определяем:

 

Относительно нулевой отметки отметка в напорном баке будет составлять .