Материал: КР Локтионова 2020
1.2.Построение графиков зависимостей
Построим графики зависимости по трем точкам:
Точка №1 – кран полностью открыт.
QI MAX = 6,77 л/с
QII MAX = 7,30 л/с
QC MAX = 14,07 л/с
Точка №2 – кран закрыт.
При закрытом кране QC=0, QI =QII=Q
Составим систему уравнений
′′ 2 2 2
1)− = 12 1 + 22 2 + 42 4 = 1 + 2 + 3
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
2) |
2 |
|
2 |
= |
3 |
|
3 |
|
2 |
|
2 |
||||
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
3)Q=Q2+Q3
Из первого уравнения находим Q:
′ − ′ = + |
|
|
− − |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
+ |
Б |
− − |
Б |
|
|
|
3,8+11,4−2,8−3,5 |
|
|
||||||||||||||
= √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= √ |
|
= 3,79 л/с |
||||||||||||||
1 |
|
|
|
1+ |
1 |
|
|
2+ |
|
1 |
|
4 |
1200 |
850 |
|
920 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
2 |
2 |
2 |
4 |
2 |
|
|
2 |
2 |
110,59 |
2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61,37 |
|
61,37 |
|
|
|
||||||||
|
= |
2 |
|
|
|
|
= |
3,792 |
|
1200 = 4,58 м |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61,37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→′′С = ′ − 1 = 15,2 − 4,58 = 10,62 м
|
= |
2 |
|
|
= |
3,792 |
850 = 3,24 м |
|
2 |
2 |
61,372 |
||||||
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
→′′Е = ′′С − 2 = 10,62 − 3,24 = 7,38 м
|
= |
2 |
|
|
= |
3,792 |
920 = 1,08 м |
|
|
4 |
|
||||||
2 |
110,592 |
|||||||
4 |
|
|
|
|
||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
→′ = ′′ − 4 = 7,38 − 1,08 = 6,3 м
Из второго уравнения находим функцию зависимости Q2 от Q3
|
= |
3 |
√ |
|
2 |
= |
110,59 |
∙ √ |
850 |
= 1,66 |
|
|
|
61,37 |
|
||||||
3 |
2 |
|
3 |
2 |
1000 |
2 |
||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Воспользуемся уравнением 3 для нахождения численных значений Q2 и Q3.
6
2 = 1+1,66 = 2,663,79 = 1,42 л/с
3 = − 2 = 3,79 − 1,42 = 2,37 л/с
Точка №3 – бак II нейтрален.
Если бак II не работает, то QII=0 и QI=QC
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
= ′ − ′ = + |
− + |
|
= |
|
|
|
|
|
||||||||
Б |
|
|
2 |
1 |
|||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Б |
− − |
Б |
|
|
3,8+11,4−2,8−3,5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
= √ |
|
|
|
= √ |
|
61,37 = 5,28 л/с |
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
→′ = ′ = 6,3 м
По полученным данным строим график зависимости QI=f(QC) и QII=f(QC).
QI, л/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QI max = 6,77 л/с |
|||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QI* = 6,05 л/с |
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qс, л/с |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qc* = 9,48 л/с |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||
1
2
3
4 QII* = 3,42 л/с
5
6
7
8
QII max = 7,30 л/с
QII, л/с
Рис 1.1. График зависимости QI=f(QC) и QII=f(QC)
7
1.3.Построение продольного профиля трубопровода
Определим Q C и найдем из графика и (рис. 1.1).
= 1,3 = 1,3 ∙ 7,30 = 9,48 л/с= 6,10 л/с= 3,42 л/с
1 = 2 1= 6,102 1200 = 11,86 л/с
12 61,372
→′′′С = ′ − 1 = 15,2 − 11,86 = 3,34 м
|
|
|
2 |
|
|
|
3,422 |
|
|
= |
|
|
|
4 |
= |
|
920 = 2,86 л/с |
|
|
110,592 |
||||||
4 |
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
→′′′ = ′ − 4 = 6,30 − 2,86 = 3,48 м
Построим пьезометрическую линию на рис. 1.2
8
2. Расчет канала на равномерное движение
2.1.Подбор наивыгоднейшего сечения
Вычислим значение относительной ширины канала по дну, отвечающей гидравлически наивыгоднейшему сечению.
Q, m, n, i = const |
|
|
→ |
max, min, min |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гн |
= ( |
) |
= (√ + − ), |
||||
|
||||||||
|
|
|
гн |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
где – относительная ширина канала по дну; b – ширина канала по дну, м;
h0 – нормальная глубина, м; m – коэффициент заложения.
Площадь живого сечения (м) и смоченный периметр для русла трапецеидального сечения (м):
= ( + ) ∙ |
, |
= ( + ∙ √ + ) ∙ |
|
|
|
Основная расчетная зависимость для расчета на равномерное движение – формула Шези:
= ∙ √ ∙ ,
где – скорость, м2/с;
C – коэффициент Шези, определяемый по формуле Маннинга:
|
|
|
|
|
|
= |
∙ , √м/с2; |
||||
|
|||||
|
|
|
|
||
R – гидравлический радиус, м; i – продольный уклон дна.
Формула Шези для расхода Q:
= ∙ ∙ √ ∙ ,
Необходимую расчетную характеристику выразим из основной расчетной зависимости:
17,4 ( )необх. = √ = √0,00008 = 1945 м3/с
10