Определение параметров потока в водобойном колодце в зависимости от длины бокового выреза
Анализ конструкций водобойных колодцев. Исследование работоспособности водобойного колодца с боковым выпуском воды и традиционного колодца. Определение удельного расхода водослива, параметров потока в водобойном колодце, напора и режим движения воды.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.05.2018 |
| Размер файла | 987,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК 627.8
Определение параметров потока в водобойном колодце в зависимости от длины бокового выреза
А.П. Гурьев, Э.С. Беглярова, А.М. Бакштанин ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия
При всём многообразии конструкций водобойных колодцев незыблемым остается режим движения воды в осевом направлении (прямоосном) на входе и выходе. Такая конструкция требует выполнения прямолинейного отводящего канала, являющегося продолжением колодца [1,2].
При проектировании гидротехнических сооружений в горных и предгорных зонах часто возникают сложности с выполнением отводящего канала в связи со стеснённостью строительной площадки. В этих условиях приходится выполнять отводящие каналы в глубоких выемках в скальных породах. При этом их стоимость становится неоправданно высокой.
Для повышения экономичности энергогасящего устройства целесообразно выпуск воды из водобойного колодца осуществлять через прорезь в одной из боковых стенок. При этом противоположная входу в колодец стенка выполняется глухой, а выпуск воды осуществляется из зоны возвратного течения вальца гидравлического прыжка.
Работа водобойного колодца предлагаемой конструкции исследовалась на модели водобойного колодца, расширяющегося в плане, применительно к условиям гидроузла Джедра (Алжирская Народная Республика), в составе которого имеется шахтный водосброс с максимальным расчетным расходом до 700 м3/с при расчетном напоре 60 м.
Вода к водобойному колодцу, расширяющемуся в плане до ширины 30 м на выходе (рис.1), подводилась безнапорным туннелем высотой 7 м и шириной 6 м.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1. План и разрез по оси водобойного колодца с боковым выпуском воды
Для решения поставленных задач в лаборатории кафедры КИВР МГУП была выполнена модель в масштабе 1:60 натуральной величины.
На первом этапе исследовалась конструкция с прямоосным отводом потока, для которой были рассмотрены режимы с расходами 300, 500 и 700 м3/с для последующего сравнения.
Для выпуска воды из водобойного колодца в нижний бьеф в его правой боковой стенке был выполнен вырез, примыкающий к торцевой стенке водобойного колодца (рис.1,2). При такой конструкции водобойного колодца его боковая стенка с прорезью работает как боковой водослив. С учетом конструкции отводящего канала происходило движение воды как на водосливе с широким порогом [3], удельный расход которого определяется по следующей зависимости
, (1)
где m - коэффициент расхода водослива; Н - напор на водосливе.
В свою очередь, с учетом конструкции и параметров потока в колодце напор Н определяется как
водобойный колодец напор работоспособность
, (2)
где h' - первая сопряженная глубина гидравлического прыжка; p - высота порога водобойного колодца; y(x) - ордината свободной поверхности прыжка;
, (3)
где l - длина водослива.
Рис. 2. Расчетная схема для определения функции H=f(x) для водобойного колодца с боковым выпуском воды
В процессе исследования рассматривалась работа колодца с боковым выпуском воды и традиционного колодца при указанных расходах. На основании замеров были получены кривые свободной поверхности вдоль правого и левого бортов колодца и по оси колодца. На рис. 3,4,5 представлены кривые свободной поверхности при указанных выше расходах, высоте порога p = 9,5 м и длине (l) водослива 21, 27, 33 м.
Рис. 3. Изменение уровней свободной поверхности при Q = 700 м3/с воды
Рис. 4. Изменение уровней свободной поверхности при Q = 500 м3/с воды
Рис. 5. Изменение уровней свободной поверхности при Q = 300 м3/с воды
Анализируя рис. 3 (пропуск расхода 700 м3/с), можно сделать следующие выводы.
1. Форма свободной поверхности прыжка в рассматриваемом варианте водобойного колодца с боковым вырезом аналогична свободной поверхности в традиционном колодце. Отличие заключается в образовании подъема уровня воды у торцевой стенки. Это объясняется ударом донной струи о торцевую стену и полным торможением скорости, энергия которой преобразуется в увеличение глубины потока.
2. Глубина потока в водобойном колодце с вырезом в боковой стенке зависит от длины выреза. Это объясняется тем, что глубина в водобойном колодце, с одной стороны, определяется величиной второй сопряженной глубины, а с другой стороны, напором на вырезе, который создает необходимый уровень, обеспечивающий выпуск расхода. В рассмотренном случае глубина потока при l = 21 и 27 м больше, чем в традиционном водобойном колодце. При l = 33 м глубина потока в рассматриваемой конструкции в среднем на 1,5 м меньше глубины в классическом водобойном колодце.
3. В поперечных сечениях колодца практически отсутствует поперечный перекос потока в пределах глухой части боковой стены с вырезом. Разница уровней находится в пределах точности измерений 0.3…0,5 м для натуры в зоне транзитного потока. При l = 33 м в поперечном сечении перекос достигает 1,5 м, так как поток начинает выходить из водобойного колодца уже в средней части прыжка.
4. Установлено, что в пределах выреза в поперечном сечении колодца глубины уменьшаются от левого борта к правому. У торцевой стенки колодца имеется бурун с горизонтальной осью и повышенным уровнем воды у нее. Максимальный подъем уровня воды у торцевой стены по сравнению с уровнем в традиционном колодце составляет от 1,5 до 2 м. Наличие поперечного уклона потока в зоне выреза объясняется появлением кривой спада в сторону выпуска воды. Кривая спада формирует поперечную составляющую скорости потока. При пропуске расходов 500 и 300 м3/с (см. рис. 4,5) соотношение геометрических параметров потока аналогично параметрам в колодце при пропуске 700 м3/с. При этом следует отметить, что при указанных размерах вырезов свободные поверхности потока становятся более пологими и глубины потока уменьшается.
Выводы
1. Исследования показали работоспособность водобойного колодца с вырезом в боковой стенке.
2. Параметры потока в колодце определяются параметрами выреза.
3. Имеется возможность приспособить конструкцию водобойного колодца к топографическим условиям местности, а также существенно сократить затраты на сооружение водобойного колодца за счет резкого сокращения затрат на отводящий канал.
Библиографический список
1. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1988.
2. Справочник по гидравлическим расчетам. /Под. ред. Киселева П.Г. М.: Энергия, 1972.
3. Курганов А.М., Федоров И.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. Л.: Стройиздат, 1973.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет нормальной и критической глубины канала. Определение и построение кривой свободной поверхности. Гидравлический расчет допустимых скоростей потока. Расчет входной части и водослива на перепаде канала. Проектирование и построение водобойного колодца.
курсовая работа [254,2 K], добавлен 26.10.2011Материальный баланс процессов в рабочем пространстве рекуперативного нагревательного колодца. Выбор датчика давления, преобразователя, исполнительного механизма, пускателя, блока ручного управления, регистратора и программируемого логического контроллера.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.07.2012Определение удельного расхода электроэнергии при двухстадийном дроблении известняка в щёковой и молотковой дробилках. Построение графика зависимости удельного расхода электроэнергии от кратности измельчения каждой дробилкой. Расчёт параметров дробилок.
курсовая работа [471,8 K], добавлен 10.01.2013Определение параметров невозмущённого потока по заданным исходным данным. Расчет параметров во входном сечении и по тракту диффузора. Уравнение равенства секундного расхода. Расчет геометрических параметров в сопловой части заданного двигателя.
курсовая работа [177,1 K], добавлен 24.11.2010Составление уравнений Бернулли для сечений трубопровода. Определение потерь напора на трение по длине трубопровода. Определение местных сопротивлений, режимов движения жидкости на всех участках трубопровода и расхода жидкости через трубопровод.
задача [2,1 M], добавлен 07.11.2012Определение основных геометрических размеров меридионального сечения ступени турбины. Расчет параметров потока в сопловом аппарате ступени на среднем диаметре. Установление параметров потока по радиусу проточной части при профилировании лопаток.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.11.2017Расчет потерь напора на трение в данном отрезке трубы, потерь давления на трение в трубах в магистралях гидропередачи, при внезапном расширении трубопровода. Определение необходимого диаметра отверстия диафрагмы, расхода воды в трубе поперечного сечения.
контрольная работа [295,2 K], добавлен 30.11.2009Расчеты геометрических параметров камеры ракетного двигателя и параметров идеального газового потока в различных сечениях по длине камеры ракетного двигателя на пяти режимах. Построение камеры двигателя. Расчет импульсов газового потока, сил и тяги.
курсовая работа [802,8 K], добавлен 24.09.2019Нахождение объемного расхода воды в трубопроводе и показателей манометра. Проверка соответствия турбулентного движения квадратичной области сопротивления. Решение уравнения Бернулли. Определение напора развиваемого насосом при перекачке жидкости.
курсовая работа [311,3 K], добавлен 26.10.2011Изучение назначения и устройства испарителей. Определение параметров вторичного пара испарительной установки, гидравлических потерь контура циркуляции испарителя. Расчет коэффициентов теплопередачи и кинематической вязкости, удельного теплового потока.
контрольная работа [377,4 K], добавлен 06.09.2015Определение расчётного расхода воды отдельными категориями потребителей. Расходы воды на коммунальные нужды города, предприятий и хозяйственно-питьевые нужды населения. Трассировка магистральных водопроводных сетей и составление их расчётных схем.
контрольная работа [137,5 K], добавлен 20.12.2010Коэффициенты потери энергии. Расчет потока газа в заданных сечениях эжектора на критическом и двух произвольных дозвуковых режимах. Определение газодинамических параметров. Определение расхода газа и размеров сечений сопла и камер, статических давлений.
курсовая работа [251,7 K], добавлен 14.06.2011Влияние конструктивных и режимных параметров циклонной камеры на ее аэродинамику. Скоростные характеристики ядра потока газа; турбулентный обмен. Определение общего сопротивления циклонной камеры скорости потока, ее вращательной и осевой составляющих.
курсовая работа [867,2 K], добавлен 10.11.2015определение основных параметров гидропривода вращательного движения. Выбор рабочей жидкости. Определение действительных перепадов давлений. Выбор распределителя, напорного клапана и делителя потока. Техническая документация на производство монтажа.
курсовая работа [584,0 K], добавлен 16.08.2016Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора. Параметры потока в межвенцовых зазорах ступени в среднем, периферийном и втулочном сечении. Определение размеров камеры сгорания. Расчет выходной патрубка - осерадиального диффузора.
курсовая работа [741,3 K], добавлен 27.02.2012Составление материального баланса и определение расхода воды. Определение диаметра абсорбера, плотности орошения и активной поверхности насадки, высоты абсорбера по числу единиц переноса. Критерий Прандтля для воды. Скорость воздуха в трубопроводе.
курсовая работа [263,9 K], добавлен 01.04.2013Технологические, технические и организационно-экономические задачи расчета потока швейного производства. Определение наиболее рациональной формы организации потоков и размещение их в цехе. Выбор типа потока, анализ и расчет его технологической схемы.
курсовая работа [519,8 K], добавлен 08.08.2010Методика определения полной механической энергии потока воздушного и комбинированного дутья на срезе фурмы доменной печи, потока горнового газа. Листинг программы расчета полных механических энергий потоков комбинированного дутья и горнового газа.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 26.10.2011Общие потери давления. Температура нагреваемой (холодной) воды на выходе из подогревателя. Коэффициент трения и плотность воды. Расчётный расход тепла. Определение радиуса и диаметра сечения, средней скорости движения воды и местных сопротивлений.
контрольная работа [500,0 K], добавлен 13.04.2015Определение водопотребителей, расчёт потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды населенного пункта и промышленного предприятия. Определение высоты водонапорной башни. Расчет резервуаров чистой воды, подбор насосов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 25.03.2013
