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 (hc’’ > t), надвинутым (hc’’ = t) или затопленным (hc’’ < 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. hc’’ < 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 QC = QК + Qп.
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.
Шахтные многоступенчатые перепады
При движении жидкости по многоступенчатому перепаду скорость жидкости из-за турбулентного перемешивания и соударения потоков практически уже на 2-3 ступени стабилизируется и далее не увеличивается.
|
|
Водопропускная часть этих перепадов может иметь прямоугольную, круглую, кольцевую и сегментную форму поперечного сечения с различным расположением ступеней и расстоянием между ними Z (шаг ступеней). Водобойные колодцы в большинстве случаев не устанавливаются. На рис. показаны два типа перепадов круглой и прямоугольной водопропускной формы – с разным расположением ступеней.
На перепадах могут наблюдаться три вида движения. При безнапорном режиме глубина слоя жидкости на ступенях меньше шага (H < Z), при переходном глубина равна шагу (H = Z). Наконец, если увеличивать расход, то возникает напорное движение, при котором глубина потока также равна шагу ступеней, однако поток не аэрируется, как в предыдущем случае. Расчетный режим – начало переходного вида движения жидкости.
1. По схеме А:
Рассчитывается шаг ступеней Z и скорость на выходе со ступеней v:
Z = KIq2/3 и v = KJq1/3,
где q = Q/DШ (или q = Q/b) – удельный расход,
здесь DШ – диаметр ствола шахты (для круглого сечения),
b – ширина шахты (для прямоугольного сечения),
KI и KJ – коэффициенты, зависящие от относительного шага ступеней z/B или z/DШ (табулированы).
|
|
2. По схеме Б:
Рассчитывается шаг ступеней Z:
Z = 1,09q2/3.
Рассчитывается ширина щели a между центральной ступенью и боковыми стенками:
a = q2/3/3,7.
Ширина продольной стенки B принимается не меньше 5 значений a.
3. Рассчитывается ширина b = Q/q.
Перепады с водосливом практического профиля
Гидравлический расчет перепадов с водосливом практического профиля производится по формулам гидравлики для сопряжения бьефов и сводится к определению длины водобойной части lк = l2, глубины водобойного колодца dк и координат водосливной поверхности x и y (см. рис).
В начале расчета находится глубина h в подводящем коллекторе и скорость воды в нем v. Затем определяется удельная энергия потока T0’ на подходе, задаваясь первоначальной глубиной водобоя dК’:
T0’ = H0 + P + dК’ ,
где H0 = h + v2/2g (т.е. глубина + скоростной напор),
P – высота перепада между лотками подводящего и отводящего трубопроводов.
Рассчитывается скорость потока в сжатом сечении внизу:
,
где φ – коэффициент, равный 0,9.
Определяется вторая сопряженная глубина гидравлического прыжка hc’’:
,
где hc’ – первая сопряженная глубина, рассчитываемая по формуле:
|
|
hc’ = Q/bvc,
здесь Q – пропускная способность перепада,
b – ширина водослива или водобойного колодца (принимается равной, например, диаметру коллектора),
hкр – критическая глубина:
.
Определяется глубина водобойного колодца:
dк = B - hн = σhc’’ - hн,
где B – высота водяной подушки,
σ – коэффициент (1,05),
hн – глубина воды в отводящем коллекторе.
Если dк и dК’ значительно отличаются, то расчет повторяют до тех пор, пока погрешность между ними не станет незначительной.
Рассчитывается длина водобойной части:
lК = 2,7hc’’.
Определяются координаты поверхности водослива по следующей формуле:
,
где l1 – длина водослива:
.
Наконец, общая длина перепадного колодца составит:
L = l1 + lК.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 419; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!