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: 97; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ