Сборник задач по практикам. Сборник задач по гидравлике может использоваться в качестве учебного пособия для практических занятий по курсу гидравлики и являться дополнением к лекционному курсу
 Скачать 1.79 Mb.
|
4 РАСЧЕТ ДЛИННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРЗадача 4.1. Определить расход Q и скорость в трубопроводе, имеющем диаметр d = 250 мм и длину l= 180 м, если в напорном баке A отметка горизонта воды 12,0 м и в конечном пункте В отметка пьезометрической линии 7,2 м (рис. 17). Дать расчет для двух случаев: а) трубы металлические, нормальные и б) трубы загрязненные, n = 0,015.  Рисунок 17 Решение, а) По таблице V находим расходную характеристику К, для диаметра 250 мм [1] и определим расход   Площадь = 0,0491 м2 находим в той же таблице. При этом скорость  Имеем квадратичную область сопротивления, так как скорость = 2,04 м/сбольше = 1,0 м/с, предельной для данного диаметра, определяемой по таблице VII, [1] поэтому поправок не вводим.б) Для труб с коэффициентом шероховатости n = 0,015 расходных характеристик в таблицах нет. Найдем расчетные величины , R, С, I для определения расхода по формуле  по формуле Маннинга     Расход  При определении С по формуле И. И. Агроскина [1]   расход Q = 0,091 м3/с. Разница в расходах при определении коэффициента С по Маннингу и Агроскину составляет 7 %. Задача 4.2. Oт напорного бака А в пункт В проложены два параллельных трубопровода (рис. 18). В одном из трубопроводов расход распределяется в виде непрерывной раздачи Qн.р = 0,023 м3/с.В пункт В поступает транзитный расход QВ на отметку 14,5 м. Горизонт воды в напорном баке А расположен на отметке 21,2 м. Трубы нормальные. Определить: 1. Транзитный расход QВ в пункте В. 2. Отметку горизонта воды в напорном баке А, обеспечивающую увеличение расхода QВ в 2 раза (при этом расход Qн.р и отметка пьезометрической линии в пункте В остаются без изменения).  Рисунок 18 Решение. 1. Расход в первом трубопроводе (без раздачи) определится [6]   Этот расход целиком поступает в водоразборный пункт В. Однако полный расход QВ может быть больше чем Q1, так как во втором трубопроводе, кроме непрерывной раздачи Qн.р, возможно наличие транзитного расхода Qт. Определим расход Qт во втором трубопроводе из формулы  Откуда  Подставляя числовые значения, получим:  Решая уравнение, находим Qт = 21,1л/с = 0,0211м3/с. Следовательно, полный расход в пункте В будет: QВ = Q1 + Qт = 0,0164 + 0,0211 = 0,0375 м3/с. 2. Расход в пункте В увеличен вдвое, т.е. QВ = 20,0375 = 0,075 м3/с. Определим, при каком напоре будет обеспечен этот расход. Потери напора в обоих (параллельных) трубопроводах одинаковы. Следовательно, можно написать равенство, полагая расход в первом трубопроводе Q1 = QВ-Qт,  или  Подставляя численные значения, получим:  Решая уравнение, найдем Qт = 0,0463 м3/с. Следовательно, расход в первом трубопроводе Q1 = QВ – Qт = 0,075 – 0,0463 = 0,0287 м3/с. Потери напора при этом   Отметка горизонта воды в баке А должна быть: НА = 14,5 + 20,4 = 34,9 м. Задача 4.3. Определить повышение давления в трубопроводе  и напряжение в его стенках при мгновенном закрытии затвора. Построить график изменения давления у затвора и в сечении I-I, находящемся на расстоянии 500 м от затвора, а также график изменения скорости 0 в сечении 1-1.Начальное манометрическое давление в трубопроводе у затвора p0 = 1,5 атм (0,147 МПа). Расход воды в трубопроводе Q = 0,145 м3/с. Диаметр D = 300 мм, е = 4,0 мм. Длина l= 850 м. Трубопровод стальной Е = 21010 кГ/м2 = 0,1902106 МПа. Решение. Для определения повышения давления при мгновенном закрытии затвора вычислим предварительно   и по формуле   Подставляя вычисленные величины в формулу, получим   Напряжение в стенках трубопровода  Рассчитывая силу и площадь на 1 пог. м трубы (рис. 19) имеем:  Рисунок 19  тогда напряжение в стенках   График изменения давления у затвора показан на (рис. 20а). Минимальное давление  будет близко к нулю. Изменение давления в сечении I-I будет подобно показанному на графике (рис. 20б) при х = 500 м. Рисунок 20 График изменения скорости в сечении I-I показан на рисунке 21  Рисунок 21 |