Расчет дюкера
Расчет
дюкера
Дюкер под
автомобильной дорогой
  Данные для расчета дюкера:
|
N
|
Q
(м3/c)
|
H
(м)
|
h
(м)
|
Lд
(м)
|
L2
(м)
|
|
11
|
8.5
|
6.1
|
3.4
|
20
|
11
|
L1=L3
α=300
Q=const
Задача №1
Построение эпюр
гидростатического давления на плоскую поверхность В
 
ρgh
= 1000*9.81*3.4 = 33354 кг/м*с2
Задача №2
Графическое определение
суммарной силы гидростатического давления на плоскую поверхность и центр
давления A
    
C - центр давления.
D – точка приложения суммарной силы
гидростатического давления.
H/2 = 6.1 / 2 = 3.05 м. – ордината
центра тяжести эпюры
H/3 = 6.1 / 3 = 2.03 м. – ордината
точки приложения суммарной силы гидрост. давления
P = Ω*b
= 0.5* ρgH2b = 0.5*1000*9.81*6.12 *1 = 182.5
кПа
Ω - площадь эпюры, b – ширина стенки b=1 п.м.
Задача №3
Аналитическое определение
суммарной силы гидростатического давления на плоскую поверхность и координат
центра давления. А
 
hц.т. = H / 2 = 3.05 м.
hц.д. = 2H
/ 3 = 4.06 м.
Lц.т. = H / sinα = 3.05 м.
Ι = b*H3 / 12 = 18.9 м4
P = ρgh ц.т.ω = 1000*9.81*3.05*1*6.1 = 182.5
кПа ω – площадь стенки
Координата центра давления: L ц.д. = L ц.т. + I/ ωLц.т.
L ц.д. = 3.05 +18.9/6.1*1*3.05 = 4.06 м.
Задача №4
Определение диаметра короткого
трубопровода при истечении в атмосферу.
Для дюкера: определение размеров
стенок дюкера при истечении под уровень.
Исходные данные:
t в = 100C
ν = 0.00000131 м2/с
Материал трубы: сталь
Шероховатость трубы: δ =
0.06 мм. Трубы цельносварные новые в хорошем состоянии.
Коэффициент шероховатоcти: n = 0,011. Трубы без засорений.
Коэффициенты потерь:
ξ поворота = 0.2
ξ входа = 0.5
ξ выхода = 1.0
Q = 8.5 м3/с
h = 3.4 м.
H = 6.1 м.
Lд = 20 м.
Расчет дюкера:
определяем напор H = H- h
= 6.1 – 3.4 = 2.7 м.
Q = μω(2gH)1/2
→ μω = Q
/ (2gH)1/2 = 8.5 / (2*9.81*2.7)1/2 = 1.17 м2
Задаемся стороной дюкера a. b = const
Площадь: ω = a*b
Смоченный периметр: χ = 2*a + 2*b
Гидравлический радиус: R = ω / χ
Скорость: V = Q / ω
Число Рейнольдса: Re = 4*V*R
/ ν
Число Рейнольдса квадратичное: Reкв = 21.4 *n-1 R1/64R / δ
При 105<Re<Reкв
3 зона движения
При Re>Reкв 4 зона
движения
Коэффициент гидравлического
трения: λ = 0.11 * (δ/4R
+ 68/Re)0.25
Вычисляем коэффициент потерь на трение: λl / 4R
Определяем коэффициент расхода: μ = 1 / (λl / 4R + Σξм.с.)1/2
Определяем μω
|
a,
м.
|
b,
м.
|
ω,
м2
|
χ
м.
|
R
м.
|
V,
м/с
|
Re
|
Зона
|
λ
|
λl / 4R
|
Σξм.с
|
μ
|
μω
|
|
2
|
1
|
2
|
6
|
0.33
|
4.25
|
4282442
|
3
|
0.05
|
0.77
|
1.9
|
0.61
|
1.22
|
|
1.5
|
1
|
1.5
|
5
|
0.3
|
5.67
|
5190839
|
3
|
0.052
|
0.87
|
1.9
|
0.6
|
0.9
|
|
2.5
|
1
|
2.5
|
7
|
0.36
|
3.4
|
3737404
|
3
|
0.049
|
0.69
|
1.9
|
0.62
|
1.55
|
Строим график зависимости a от μω
 
Найденная по графику величина
стороны дюкера a = 1.74 м. Для практических целей
принимаем a = 1.80 м. b = 1 м.
Тогда с учетом новых размеров
дюкера:
|
a,
м.
|
b,
м.
|
ω,
м2
|
χ
м.
|
R
м.
|
V,
м/с
|
Re
|
Зона
|
λ
|
λl / 4R
|
Σξм.с
|
μ
|
μω
|
|
1.8
|
1
|
1.8
|
5.6
|
0.32
|
4.72
|
4614079
|
3
|
0.051
|
0.80
|
1.9
|
0.6
|
1.1
|
Суммарные потери:
Потери по длине: hдл = λl / 4R
* V2/2g = 0.91
Потери на вход: hвх = ξм.с вх * V2/2g = 0.56
Потери на выход: hвых = ξм.с вых * V2/2g = 1.1
Потери при повороте: hпов = ξм.с пов * V2/2g = 0.23
Задача №6
Определить Qmax при уровне воды в нижнем бьефе, равном нулю.
Это означает, что напор H = 6.1 м.
Определяем μω, при a = 1.8 м. и b = 1 м.
|
a,
м.
|
b,
м.
|
ω,
м2
|
χ
м.
|
R
м.
|
V,
м/с
|
Re
|
Зона
|
λ
|
λl / 4R
|
Σξм.с
|
μ
|
μω
|
|
1.8
|
1
|
1.8
|
5.6
|
0.32
|
4.72
|
4614079
|
3
|
0.051
|
0.80
|
1.9
|
0.6
|
1.1
|
Qmax = μω(2gH)1/2 = 1.1 * (2 * 9.81 * 6.1)1/2 =
12.03 м3/с
Список литературы
Для подготовки данной работы
были использованы материалы с сайта http://www.shpora-zon.narod.ru/
|
