Задача 2Определить расход воды в водопроводной чугунной трубе переменного сечения (рис. 1) при следующих данных: напор воды Н = 44 м; длины отдельных участков трубопровода L₁=65 м, L₂=150 м, L₃=220 м; диаметры: d₁=0,60 м, d₂ = 1,6 м, d₃=0,70 м. Рис. 1По результатам расчётов построить линии гидравлического и пьезометрического уклонов.Примечание. При решении задачи следует:1) совместив плоскость отсчёта с осью трубопровода и пренебрегая скоростью подхода, составить уравнение Бернулли для крайних створов трубопровода;2) по учебнику пп. 3.15 и 3.16 или справочникам определить коэффициенты сопротивления (для нахождения коэффициента гидравлического трения воспользуйтесь формулой Ф. А. Шевелева, для коэффициента сопротивления при резком сужении – формулой И.Е. Идельчика);3) принять коэффициент неравномерности распределения скоростей по сечению потока α = 1.Исходные данные:Н = 44 м; L₁ = 65 м, L₂ = 150 м, L₃ = 220 м; d₁ = 0,60 м, d₂ = 1,6 м, d₃ = 0,70 м.Найти: 1) расход воды Q, м³/с; 2) построить линии гидравлического (а) и пьезометрического (б) уклонов.Решение.1) Совместим плоскость отсчёта с осью трубы ОО, принимая и пренебрегая скоростью подхода v₀, составим уравнение Бернулли для крайних створов трубопровода 1-1, 2-2 :Рис. 2. К расчёту опорного трубопровода.Сечение 1-1 совпадает со свободой поверхностью жидкости в баке (свободная поверхность жидкости в резервуаре, из которого истекает жидкость) и сечение 2-2 расположено непосредственно после выхода из трубопровода (выходное сечение трубопровода). За плоскость сравнения выберем ось трубопровода.

---

Как видно из рисунка 2 и уравнения (1), весь геометрический напор расходуется в данной системе на местные потери (вход, резкое расширение, резкое сужение, задвижка и выход) и потери напора по длине на трение на участках , и .Местные потери напора определяются по формуле: ,где v – скорость потока, к которой отнесена потеря напора; – коэффициент сопротивления, который для входа в трубопровод при острых кромках входного отверстия равен , для резкого расширения рассчитывается по формуле:для резкого сужения по формуле:для выхода потока в атмосферу принимаем .Потери напора по длине трубопровода определяются по формуле ,где – коэффициент сопротивления, равный .Здесь:l – длина участка трубопровода, м;d – его диаметр, м; λ – коэффициент гидравлического трения, который в рассматриваемом случае может быть рассчитан по формуле Шевелева:Каждое слагаемое уравнения (1) отнесено к своей скорости , и

---

. Для дальнейшего решения этого уравнения необходимо привести его к одной скорости, например к скорости в выходном сечении. Для этой цели воспользуемся уравнением неразрывности, согласно которому

, (2)

где .

Уравнение (1) с учётом полученных формул можно переписать в виде:

,

где – сумма приведенных коэффициентов сопротивления;
v₃ – скорость потока в трубе 3, м/с;
g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.



Значит, что



где – площадь живого сечения, м²;
– коэффициент гидравлического трения.







Тогда

---

ЗначитРасход воды , одинаковый по всей длине трубопровода, рассчитывается по формуле: .ТогдаРешение задачи удобно вести по таблице.Из скоростного напора (графа 6 таблицы 1) на каждом участке трубопровода можно получить среднюю скорость потока.В графе 8 таблицы представлены значения последовательного суммирования местных и путевых потерь напора по длине трубопровода.Таблица 1. Результаты расчёта

№ п/п	Наименование потерь
1	Вход	0,5	1,85	0,93	7,25	3,63	3,63
2	Путевые на участке	2,65	1,85	4,9	7,25	19,21	22,84
3	Резкое расширение	0,74	0,04	0,03	0,14	0,1	22,94
4	Путевые на участке	1,71	0,04	0,07	0,14	0,24	23,18
5	Резкое сужение	-3,07	1,0	-3,07	3,93	-12,07	11,11
6	Путевые на участке	7,35	1,0	7,35	3,93	28,89	40
7	Выход	1,0	1,0	1	3,93	3,92	43,92
11,21

---

2) Линии гидравлического и пьезометрического уклонов (см. рис. 2) строятся по данным граф 6 и 8. Для этого необходимо от плоскости отсчета в масштабе отложить напор и в этом же масштабе от напорной линии вниз отложить сначала потери напора в нарастающем итоге (графа 8), а затем скоростной напор (графа 6).Строим линии гидравлического (синий цвет графика) и пьезометрического (красный цвет графика) уклонов на всех участках трубопровода.

---

Смотрите также файлы

• Курсовой проект по мдк 03. 02 Безопасность компьютерных сетей специальность 09. 02. 06 Компьютерные сети.docx

• Сверка Sochan Редактура Лайла Художественное оформление.doc

• Вопросы по курсу Физика пласта.docx

• Esg принципы инвестирования в криптовалюту.docx

• D выделяют фитонциды.docx