Гідравлічний розрахунок вузла гідротехнічних споруд

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Кафедра «Гідравліка»
Курсова робота
«Гідравлічний розрахунок вузла гідротехнічних споруд»
Мінськ 2009

Зміст

"1-3" Зміст ............................................ .................................................. ....... 2
Завдання ................................................. .................................................. ......... 3
1. Розрахунок магістрального каналу ............................................... .................... 5
1.1 Визначення розмірів поперечного перерізу ......................................... 5
1.2 Розрахунок каналу гідравлічно найвигіднішого перетину ....................... 9
1.3 Визначення нормальних глибин для заданих витрат Q min, Q, Q max і побудова кривої Q = f (h )........................... .................................................. ..................... 9
1.4 Визначення типу і побудова кривої вільної поверхні ........ 11
2. Розрахунок скидного каналу ............................................... ............................ 14
3. Розрахунок водозабірного регулятора ............................................... ............ 16
4. Розрахунок багатоступеневого перепаду ............................................... ......... 18
4.1 Розрахунок вхідної частини (щілинний водозлив ).......................................... .. 18
4.2 Розрахунок ступенів ............................................... ........................................ 20
Література ................................................. .................................................. . 23


Завдання

Магістральний канал подає воду на зрошення і обводнення подкомандной йому території. Від магістрального каналу відходить скидної канал, в головній частині якого влаштовується регулятор. На скидному каналі передбачається спорудження багатоступінчастого перепаду.
Потрібно виконати гідравлічні розрахунки наступних гідротехнічних споруд.
1. Розрахунок магістрального каналу
- Визначення розмірів каналу з умови його неразмиваемості (Q max = 1,8 Q) і незаіляемості (Q min = 0,75 Q).
- Визначення нормальних глибин для заданих витрат Q max, Q min, Q н і побудова кривої Q = f (h).
- Визначення типу і побудова кривої вільної поверхні.
2. Розрахунок скидного каналу
Визначення розмірів трапеціїдальной скидного каналу при заданому β = b / h
3. Розрахунок водозабірного регулятора
Визначення робочої ширини регулятора при глибинах рівномірного руху в магістральному і скидному каналах при пропуску максимальної витрати.
4. Розрахунок багатоступеневого перепаду
- Розрахунок вхідної частини
- Розрахунок ступенів
- Розрахунок вихідної частини
1. Магістральний канал
Витрата Q н м 3 / с
7
Ухил дна каналу i
0,0004
Грунти
Щільний лес
Умови утримання
Середнє
Глибина води в кінці каналу
1,2 h 0
2. Скидної канал
Q
Q max
β = b / h
4
Ухил дна каналу i
0,0006
3. Водозабірний регулятор
Сполучення при вході за типом
Конусів
Ширина одного прольоту, м.
3,0 ÷ 5,0
4. Перепад
Різниця відміток дна верхнього та нижнього б'єфів
6
Число ступенів
3
Водосховище
Магістральний канал
Скидної канал
Річка
перепад
регулятор
одноступінчатий перепад
Розподільники


Схема гідротехнічних споруд

1. Розрахунок магістрального каналу

Рівномірний рух рідини, тобто рух, при якому середні швидкості v, площі живих перерізів ω і глибини h по довжині потоку залишаються незмінними, спостерігається в штучних призматичних руслах (каналах), що мають велику протяжність.
Основна розрахункова формула для рівномірного руху рідини - формула Шезі:

C - коефіцієнт Шезі:
n - коефіцієнт шорсткості. Для щільного лесу n = 0,02
Найбільш поширеною формою перетину каналу є трапецеїдальних.
B


m = 1,5
h
Підпис: h
b


1.1
m
Визначення розмірів поперечного перерізу

Визначення розмірів поперечного перерізу зводиться до визначення ширини по дну і глибини наповнення за заданими параметрами (витрата Q, ухил i, коефіцієнти шорсткості n і закладення укосів m). При розрахунках використовується раціональне співвідношення β між шириною каналу по дну і глибиною наповнення.





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 1,25 м b = 3,38 h = 4,23 м.




Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 1,72 м ω = 1,5 h 2 +4,23 h = 11,68 м 2.

Змінюємо ухил дна, для цього на початку каналу зробимо одноступінчатий перепад.


i = 0,00015




Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 1,5 м b = 3,38 h = 5,1 м.





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 2,06 м ω = 1,5 h 2 +5,1 h = 16,81 м 2.





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 1,29 м ω = 1,5 h 2 +5,1 h = 9,04 м 2 R = 0,93 м.


1.2 Розрахунок каналу гідравлічно найвигіднішого перерізу
Гідравлічно найвигідніше перетин - таке, у якого при заданих ω, i витрата Q виявляється максимальним.





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 3,01 м b = 0,61 h = 1,84 м.

1.3 Визначення нормальних глибин для заданих витрат Q min, Q, Q max і побудова кривої Q = f (h)


i = 0,00015




Обчислення зручно звести в таблицю:
м 3 / с
h, м
Q, м 3 / с
0
0
0,5
1,0037
1
3,3392
1,5
6,9297
2
11,847
2,5
18,188
3
26,059
3,5
35,566
4
46,814
4,5
59,907
5
74,946

За графіком можна визначити нормальні глибини для заданих витрат.

1.4 Визначення типу і побудова кривої вільної поверхні

При проведенні гідравлічних розрахунків нерівномірного руху, наприклад, при розрахунку кривих вільної поверхні, спряжень б'єфів, необхідно знати критичну глибину h кр. Критична глибина відповідає мінімуму питомої енергії перерізу і в загальному випадку визначається з рівняння:

α ≈ 1

Вирішивши це рівняння знайдемо:

Критичний ухил знайдемо за формулою:
- Звичайний канал.

Тип кривої а I, крива підпору.
Побудова кривої вільної поверхні:
N
N
K
K
l
1
1
2
h 1
h 2
h 0


2

- Відносні глибини - Середня кінетічность потоку
φ (η) - визначається в залежності від гідравлічного показника русла X і відносної глибини.
Визначення :
h 1 = 1,5 м h 2 = 2,06 м З 1 = 50,4 C 2 = 52,3 B 1 = 9,57 м B 2 = 11,25 м χ 1 = 10,5 м χ 2 = 12,5 м



Гідравлічний показник русла:

Задаємося: h 1 = 1,79 м h 2 = 1,2 h 0 = 1,8 м, тоді , Φ (η 1) = 0,312 φ (η 2) = 0,301

Обчислення зручно звести в таблицю:

h1
h2
η 1
η 2
X

φ (η 1)
φ (η 2)
l
0
1,8
1,8
1,2
1,2
3,7
0,037
0,301
0,301
0
1
1,79
1,8
1,193
1,2
3,7
0,037
0,312
0,301
172,6
2
1,78
1,8
1,187
1,2
3,7
0,037
0,315
0,301
268,2
3
1,77
1,8
1,18
1,2
3,7
0,037
0,323
0,301
411,9
4
1,76
1,8
1,173
1,2
3,7
0,037
0,331
0,301
555,6
5
1,75
1,8
1,167
1,2
3,7
0,037
0,339
0,301
699,3
6
1,73
1,8
1,153
1,2
3,7
0,037
0,357
0,301
1006
7
1,7
1,8
1,133
1,2
3,7
0,037
0,389
0,301
1514
8
1,67
1,8
1,113
1,2
3,7
0,037
0,427
0,301
2080
9
1,65
1,8
1,1
1,2
3,7
0,037
0,456
0,301
2493
10
1,6
1,8
1,067
1,2
3,7
0,037
0,553
0,301
3760
11
1,55
1,8
1,033
1,2
3,7
0,037
0,732
0,301
5817
12
1,507
1,8
1,005
1,2
3,7
0,037
1,231
0,301
10909

2. Розрахунок скидного каналу





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 1,37 м b = 4h = 5,48 м ω = 5,5 h 2 = 10,32 м 2.

Так як швидкість в каналі більше розмиває, то необхідно зробити «одяг» для каналу, тобто виконати зміцнення дна і укосів. У якості «одягу» приймемо гравійно-гальковий обсипання. При цьому коефіцієнт шорсткості n = 0,02 тобто залишається таким же як і до обсипання, отже, швидкість течії і глибина води в каналі не зміняться.





Вирішивши це рівняння знайдемо:
h = 0,84 м ω = 1,5 h 2 +5,48 h = 5,66 м 2 R = 0,67 м.


3. Розрахунок водозабірного регулятора

Як водозабірного регулятора використовується водозлив з широким порогом. Сполучення водозливу з широким порогом здійснюється за типом конусів. Висота водозливу з боку верхнього б'єфа P призначається конструктивно в межах P = 0,25 ÷ 1 м, а товщина δ = (3 ÷ 5) H.
Коефіцієнт витрати m визначається в залежності від виду сполучення водозливу з подводящим каналом і відносини P / H.
Розрахунок водозливу з широким порогом полягає у визначенні його ширини, при якій перед спорудою зберігається нормальна глибина.
Основне розрахункове рівняння:

h маг. каналу = 2,06 м h СБР. каналу = 1,37 м
b маг. каналу = 5,1 м b СБР. каналу = 5,48 м
У маг. каналу = 11,28 м b СБР. каналу = 9,59 м

- При прямокутному обрисі биків і берегових устоїв.
Задаємося P = 0,4 м, тоді Н = h маг. каналу-Р = 2,06-0,4 = 1,66 м.



Перевірка підтоплення:

Водозлив вважається підтопленим якщо , Отже водозлив не підтоплені
I наближення:



II наближення:

Остаточно приймаємо: Р = 0,4 м., b = 4,4 м., δ = 3Н ≈ 5 м.

4. Розрахунок багатоступеневого перепаду

4.1 Розрахунок вхідної частини (щілинний водозлив)

Якщо вхідна частина проектується як щілинної водозлив, то для граничних значень витрат Q max і Q min можна так підібрати розміри водозливу, що б рівномірний рух в підвідному каналі зберігалося б при різних витратах в інтервалі Q max і Q min.
m
H 1
H 2
δ = 2м
B = 5,5 м
b
Підпис: H1Підпис: H2


Необхідно визначити середню ширину щілини по низу «b ср» при пропуску Q 1 і Q 2 через щілину. Ці витрати визначають за нормальних глибинах:
h 01 = h 0 max -0,25 (h 0 max-h 0 min) = 1,37-0,25 (1,37-0,84) = 1,24 м
h 02 = h 0min +0,25 (h 0max-h 0min) = 0,84 +0,25 (1,37-0,84) = 0,97 м





Для щілинних водозливів коефіцієнт витрати m ≈ 0,48, коефіцієнт стиснення σ з = 0,95

Остаточна ширина щілини по низу визначається за формулою:

Коефіцієнт закладання укосів щілини: δ = (0,5 ÷ 2) Н = 2 м.

4.2 Розрахунок ступенів

Число ступенів - 3, ширина перепаду b = 5,5 м, питома витрата q = Q / b = 12,6 / 5,5 = 2,3 м 2 / с.
Перший ступінь.
Висота стінки падіння Р 1 = 2 м.
Висота водобійного стінки:
Геометричний напір перед водобійного стінкою:

Повний напір перед водобійного стінкою:
Критична глибина:
Глибина в стислому перерізі:
Друга сполучена глибина:



Довжина колодязя:
Довжина стрибка:
Повний напір на щілинному водозливі:
Дальність польоту струменя:


Другий ступінь.
Висота стінки падіння Р 2 = 2 м.
Висота водобійного стінки:
Геометричний напір перед водобійного стінкою:

Повний напір перед водобійного стінкою:
Критична глибина:
Глибина в стислому перерізі:
Друга сполучена глибина:



Довжина колодязя:
Довжина стрибка:
Дальність польоту струменя:


Третя ступінь.
Висота стінки падіння Р 3 = 2,5 м.
Побутова глибина: h б = h сброного каналу
Глибина колодязя:
Величина перепаду:
Критична глибина:
Глибина в стислому перерізі:
Друга сполучена глибина:



Довжина колодязя:
Довжина стрибка:
Дальність польоту струменя:



Література

1. Довідник з гідравлічним розрахунками. Під ред. П.Г. Кисельова. М.; Енергія, 1972.
2. Приклади гідравлічних розрахунків. Під ред. А.І. Богомолова. М.; Транспорт, 1977.
3. Чугаєв Р.Р. Гідравліка. Л.; Енергоіздат, 1982.
4. Методичні вказівки до курсової роботи «Гідравлічний розрахунок вузла гідротехнічних споруд» за курсом «Гідравліка» для студентів денного навчання спеціальності 1203 - «Гідротехнічне будівництво річкових споруд і ГЕС». І.П. Вопнярскій, Н.Є. Бонч-Осмоловський. Мінськ 1984.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Курсова
121.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Техніко-економічне порівняння параметрів гідротехнічних споруд
Забезпечення безпеки судноплавних гідротехнічних споруд на півдні Росії
Тепловий та гідравлічний розрахунок котлеьного агрегату КВ-ГМ-100
Гідравлічний розрахунок технологічного трубопроводу підбір насоса
Гідравлічний розрахунок проточної частини відцентрового насоса НЦВС 40 30
Гідравлічний розрахунок проточної частини відцентрового насоса НЦВС 4030
Розрахунок вузла абсорбції аміачно повітряної суміші
Розрахунок вузла абсорбції аміачно-повітряної суміші
Розрахунок обсягу апаратури телефонного вузла г Любань
© Усі права захищені
написати до нас