Вопрос 25. Гидравлический удар в трубопроводе

Гидравлический удар – резкое изменение (повышение или понижение) давления в трубопроводе при резком изменении скорости движения ж. Процесс быстротечный, характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления. Изменение давления при этом тесно связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода.

ГУ чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком.

На первом рис. характер изменения давления у задвижки

Формулы Жуковского:

наибольшее давление при ГУ

с – скорость распростр. ударной волны – скорость распространения упругих деформаций

Е — модуль упругости материала стенки трубопровода;

d и δ — внутренний диаметр и толщина стенки трубопровода.

Формулы справедливы при прямом гидравлическом ударе, когда время перекрытия потока Tзакр меньше фазы гидравлического удара T = 2l/c, где l — длина трубы.

Фаза гидравлич. удара – время, за кот. ударн. волна движется от крана к резервуару и возвращается обратно. При Tзакр > T ударн. давление получается меньше, и такой гидроудар называют непрямым.

Смягчение ГУ:

Вопрос 26. Особенности равномерного движения в открытых каналах. Определение коэффициента с в формуле Шези.

Канал – искусственный открытый водовод в земляной выемке или насыпи.

Характеризуется:1) наличием своб. пов-ти, 2) площадь и форма живого сечения const, 3)расход и средняя скорость течения, местные скорости в сходственных точках сечений const.

Особенности:

1. где I – гидравлич. уклон, i – уклон канала, i_п – пьезом. уклон (пов-ти воды)

2. Ур-е Бернулли при равенстве скоростей в сечениях и одинак. (атмосферных) давл-ях на пов-ти z₁ – z₂ = h_l, т.е. потеря напора по длине опред-ся разностью отметок пов-ти воды.

Расчетное уравнение равномерного движения жидкости

Q – расход воды, C – коэф-т Шези, ω – площадь попереч. сеч-я канала, R – гидравлич. радиус, I – уклон дна. С зависит от шерохов. стенок и дна русла, от геом. формы и размеров попереч. сечения.

W – скоростная хар-ка потока, W = C√R – физ.смысл: ср. скор-ть потока при гидр. уклоне = 1.

1. Формула Н.Н. Павловского

и для показателя степени R:

где R – гидравлический радиус; n – коэф-т шероховатости, характ. состояние пов-ти русла, материал облицовки крепления ложа русла.

2. Формула Маннинга

Вопрос 27. Формы сечения каналов и их гидравлические характеристики. Гидравлически наивыгоднейшее сечение каналов.

Основные хар-ки:

• h₀ – глубина ж. в канале

• b – ширина канала внизу

• m – коэф-т заложения откосов – ctg угла наклона откоса к горизонту

• B – ширина канала вверху

• ω – площадь живого сечения

• χ – смоченный периметр

• R – гидравлический радиус

Трапецеидальное сечение:

ω = (b+mh)·h

χ = b + 2h √(1+m²)

Гидравлически наивыгоднейшее сечение – форма попереч. сечения русла, кот. при заданных площади сечения канала и шероховатости дает наибольшую пропускную способность.

Такое сеч-е канала должно иметь наим. длину смоченного периметра, т.к. в этом случае потери энергии на трение также будут min, а ср. скорость потока будет max. Гидр. наивыгоднейшим сечением канала является полукруг. Для трапецеидальных гидр. наивыгоднейших сечений гидр. радиус равен половине глубины: R = 0,5 h.