![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •1. Объемные расходомеры
- •1.1. Крыльчатые счетчики воды
- •1.2. Турбинные счетчики воды
- •2. Расходомеры переменного перепада давления
- •3. Конструктивные особенности сужающих устройств
- •3.1. Диафрагмы
- •3.2. Расходомерные сопла
- •3.3. Трубы Вентури
- •4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •4.1. Теоретические основы измерения расхода при помощи ротаметров
- •4.2. Конструкции ротаметров
- •1. Дифференциальное уравнение установившегося плавно изменяющегося движения жидкости
- •2. Основные виды установившегося движения жидкости в призматическом открытом русле
- •3. Удельная энергия потока и удельная энергия сечения
- •4. Спокойные и бурные потоки. Критическая глубина
- •5. Критический уклон
- •1. Гидравлически наивыгоднейший профиль
- •2. Допускаемые скорости движения воды в каналах
- •3. Основные типы задач при расчете каналов
- •4. Основы гидравлического расчета каналов в безразмерных величинах
- •5. Характеристики живых сечений с различной формой взаимосвязи элементов живого сечения
- •6. Рекомендации по выполнению расчетов каналов при равномерном движении
- •7. Расчет каналов замкнутого сечения
- •1. Формы свободной поверхности потока в открытых призматических руслах с прямым уклоном дна
- •2. Формы свободной поверхности потока в открытых призматических руслах с нулевым и обратным уклоном дна
5. Характеристики живых сечений с различной формой взаимосвязи элементов живого сечения
Выше
было показано, что при гидравлически
наивыгоднейшем профиле значение
безразмерной площади
минимальное. Поэтому для живых сечений
призматических каналов с любой формой
необходимо записать ψ как функцию
характеристики живого сечения и, выполнив
анализ этой функции, из условия
найти искомые значения как
,
так и характеристики живого сечения
гидравлически наивыгоднейшего профиля.
Трапецеидальное сечение. Для живого сечения в виде трапеции имеем:
где – средняя линия трапеции;
Характеристика живого сечения трапецеидальной формы:
,
отражает все факторы, от которых зависит геометрия трапеции.
Характеристика
откоса
равна:
(13.21)
Имеем:
(13.22)
Приравняв
нулю, находим:
и
(13.23)
Для гидравлически наивыгоднейшего профиля:
Введем относительную ширину трапеции по дну β = b / h и запишем:
(13.24)
или
(13.25)
Тогда для гидравлически наивыгоднейшего профиля ( )
(13.26)
Для трапецеидального канала по (13.15)
(13.27)
Остальные безразмерные элементы канала получаются на основе преобразований, показанных в п. 4.
Основная величина определяется по (13.15):
или
(13.28)
где
Параболическое сечение. Для такого сечения:
Отсюда:
Приравняв
нулю, находим, что:
(13.29)
Далее находим:
(13.30)
Остальные элементы сведены в табл. 13 приложения.
Круговое (сегментное) сечение. Круговое сечение определяется радиусом r, для определения живого сечения требуется еще значение глубины h. Но относительная глубина h / r = 2sin²φ/4 (φ – центральный угол сегмента).
Центральный угол φ поэтому принят в качестве характеристики рассматриваемого сечения.
Для сегментного сечения:
(13.31)
Отметим, что полукруг – абсолютно гидравлически наивыгоднейший профиль среди всех возможных форм живого сечения.
6. Рекомендации по выполнению расчетов каналов при равномерном движении
Указанные
в п. 3 основные задачи легко решаются с
помощью таблиц, составленных И. И.
Агроскиным. В задачах первого типа,
вычислив R,
по табл. 11 приложения находим значение
C·
,
а затем продолжаем вычисления.
Вычисления
при решении остальных типов задач
начинаются с определения
через F·(
)
= Q/(
)
с последующим обращением к табл. 11
приложения по формуле (13.13). Величины
C·
и C·
от формы сечения не зависят.
В задачах второго типа при заданном линейном элементе живого сечения необходимо найти недостающий линейный размер. Находим отношение известного линейного элемента к и по численному значению этого отношения в табл. 12 или 13 приложения (соответствующему данной форме живого сечения) находим значение безразмерного отношения искомого линейного параметра к , найдем искомую величину.
В заданном значении β (для трапеции) и B / h (для параболы) используются формулы, связывающие характеристику живого сечения и заданный параметр. Найдя по вычисленному значению σ соответствующую строку в таблице, принимаем по этой строке все необходимые безразмерные отношения линейных элементов живого сечения к и затем находим значения этих элементов ( найден предварительно).
При
известной величине средней скорости υ
(задача четвертого типа) определяются
,
затем
и затем отношение υ/
.
По найденной величине υ/ аналогично третьему типу задач определяются безразмерные отношения линейных элементов к . Далее находим размеры линейных элементов.
Трапецеидальные
каналы гидравлически наивыгоднейшего
профиля относительно узкие (см. табл.
13.1), что осложняет их строительство. В
связи с этим представляет большой
интерес рассмотрение возможности
создания трапецеидальных каналов, в
которых отношение υ/
было бы незначительно (например, не
более 5 %) меньше единицы. Следовательно,
в таких каналах ω/
незначительно (также не более 5 %) превышает
единицу. При столь малых отклонениях
от
(напомним, что она минимальная при данном
расходе) отношения b
/ h
при «удалении» от гидравлически
наивыгоднейшего профиля резко растут.
Поэтому если нельзя запроектировать
канал гидравлически наивыгоднейшего
профиля, рекомендуется запроектировать
канал, назначая требуемое отношение
υ/
(тем самым и ω/
),
и расчет ведется как для задачи четвертого
типа.
Обычно называют ω ≤ (1,01 ÷ 1,05)· . Такого увеличения отношения ω/ в большинстве случаев достаточно для получения приемлемых значений относительной ширины канала.