Задание 3

Выполняется по теме: “Применение уравнения Бернулли. Расчет простых коротких трубопроводов”

При решении задачи следует применить уравнение Бернулли и показать вывод расчетного выражения для напора Н (давления p) или расхода Q (в зависимости от постановки задачи).

Общая схема применения уравнения Бернулли:

1) Намечают два сечения 1-1 и 2-2, чтобы в них по возможности были известны давление и скорость.

2) Проводят горизонтальную плоскость сравнения 0-0. Целесообразно провести через центр тяжести одного из сечений.

3) Записывают уравнение Бернулли в общем виде и с учетом выбранных сечений находят значения z, р и  в каждом сечении.

4) Подставляют найденные значения z, р,  в исходное уравнение и решают его относительно напора Н (или давления p).

При решении задачи на определение напора по исходным данным находят последовательно скорость , режим течения (по числу Rе), коэффициент гидравлического трения  и коэффициенты местных сопротивлений _м, потери напора.

При определении расхода Q, полученное из уравнения Бернулли выражение для Н, дополняют уравнениями потерь напора и баланса расхода, а затем совместно решают систему уравнений относительно . Расчет ведут методом последовательных приближений. В первом приближении задаются значением =0,02-0,03 или находят его без учета режима течения по формуле Шифринсона /2,3/. По найденной  определяют режим, уточняют  и скорость .

Задача на определение диаметра решается по уравнению напора Н методом подбора. Задаются рядом значений d (не менее 4-5) и вычисляют соответствующие значения Н. По результатам расчета строится график зависимости Н=(d), из которого по заданному Н_зад находят искомое значение d_иск.

Для построения напорной и пьезометрической линий между сечениями 1-1 и 2-2 на трубопроводе дополнительно намечают ряд сечений (в характерных местах потока - в зоне расположения местных сопротивлений, на границах прямолинейных участков) и вычисляют для них полные (с учетом потерь напора) и пьезометрические напоры.

График строится на миллиметровой бумаге в масштабе, обеспечивающем наглядность изображения. На числовой оси Н (в м) наносится равномерная шкала.

Задание 4

Выполняется по теме: “Гидравлический расчет длинных трубопроводов”. Рассматривается расчет тупикового водораспределительного трубопровода с напорным сооружением в начальной точке. По исходным данным требуется определить диаметры труб, напоры в узловых точках и высоту водонапорной башни.

Рекомендуемая последовательность решения:

1) По заданным узловым расходам и удельному путевому расходу определяют расчетные расходы на участках.

2) Намечают расчетную магистраль (наиболее длинная и нагруженная расходами линия, с наибольшей геодезической отметкой конечной точки). Для выбранной магистрали определяют:

- диаметры труб (из уравнения расхода с учетом рекомендуемых скоростей движения воды _рек = 0,7…1,5м/c);

- потери напора на участках.

Для длинных водопроводных труб можно использовать зависимость Q = Ki = Kh/l (здесь К - расходная характеристика; i- гидравлический уклон; h - потери напора). Значения K в зависимости от диаметра трубы определяются по справочным таблицам /4,5,6/. Если расчет ведется в переходной (доквадратичной) области сопротивления турбулентного режима (по Ф.А.Шевелеву скорость движения меньше 1м/с для новых труб и 1,2 м/с для неновых труб), в указанную выше

формулу вводится поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичность режима /6/;

- вычисляют отметки пьезометрической линии в узловых точках (пренебрегая скоростным напором):

Hn_i=Hn_к+h_i-к , (4.1)

где Hn_i, Hn_к – отметки пьезометрической линии в i-ой и конечной точках;

h_i-к – потери напора на участке i-k .

Расчет ведут с конечной точки, где задан свободный напор Н_св.(или избыточное давление p_изб)_. Тогда Hn_к = z_k + Н_св.