21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Безнапорный режим в гофрированных трубах

15.02.2017

При безнапорном режиме как гладкая, так и гофрированная водопропускная труба работает по типу водослива с широким порогом и для расчета её пропускной способности в отечественной гидравлике используется формула

где ?П - коэффициент подтопления, равный 1,0 для «короткой» неподтопленной с нижнего бьефа трубы; m - коэффициент расхода, назначаемый по справочникам в зависимости от конструкции входного оголовка и учитывающий несовершенство планового сжатия потока перед трубой; bK - средняя ширина потока в сечении с критической глубиной, равная bK = ?K/hK, где ?K - площадь живого сечения трубы при hK; H - гидростатический напор, измеряемый относительно дна входного сечения трубы. Величину bK можно определить в зависимости от критической глубины при известном диаметре трубы по табл. 3.3, используя расчётные программы, разработанные в формате Excel или по графикам в зависимости от параметра расхода ?.
Вход в гофрированные трубы часто устраивается без оголовка со срезом, перпендикулярным оси трубы или параллельным откосу (см. рис. 3.5а). Для улучшения условий входа в трубу используются портальная стенка и раструбный оголовок (см. рис. 3.5б и 3.5в). По рекомендации ЦНИИС при расчётах МГТ без оголовка с любым видом среза при отсутствии гладкого лотка по дну рекомендуется принимать одинаковый коэффициент расхода m = 0,33, а при раструбном оголовке и портальной стенке - m = 0,365 и 0,355 соответственно.
Величину коэффициента расхода МГТ без оголовка со срезом, перпендикулярным оси трубы, имеющей гладкий лоток по дну, который занимает треть внутреннего периметра, можно рассчитать по зависимости

Эта зависимость получена в результате экспериментальных исследований модели МГТ с гладким лотком по дну, выполненных в МАДИ (рис. 3.17), и справедлива для диапазона исследованных уклонов iT = 0,01...0,096.
Проведенные экспериментальные исследования СМГТ с гофром размером 125x25 мм показали, что изменение уклона в исследованном диапазоне iT = 0,01...0,05 не оказало заметного влияния на величину коэффициента расхода. При всех уклонах СМГТ работала по типу «короткой» и на её пропускную способность не влияли изменения сопротивления по длине трубы. При iT = 0,01, который был меньше критического уклона iK, в трубе формировался гидравлический прыжок, но он занимал отогнанное или надвинутое положение во всем диапазоне изменения расходов, что и определило работу СМГТ по типу «короткой». На величину коэффициента расхода влияла только конструкция входного оголовка. Для исследованных входов (без оголовка, раструбного и портального) получены соответствующие значения коэффициентов расхода: m = 0,34; 0,365 и 0,345.

Таким образом, значения коэффициентов расхода СМГТ для исследованных условий входа при безнапорном режиме практически совпадают с рекомендациями ЦНИИС для МГТ с нормальным гофром для тех же условий входа. В действительности величина коэффициента расхода безоголовочной трубы со срезом, перпендикулярным оси трубы, полученная в ЦНИИС, равна m = 0,34. Принятие в качестве расчетной меньшей величины, вероятно, сделано с целью получения одинакового коэффициента расхода при безоголовочном входе при любой форме среза.

Устройство гладкого лотка по дну МГТ приводит к заметному увеличению коэффициента расхода трубы без оголовка (примерно на 10%), что следует учитывать при выполнении гидравлического расчета.
При iT ? iK МГТ работает в безнапорном режиме по типу «короткой». Пропускная способность трубы максимальная, поскольку сопротивления по длине трубы её не снижают. Коэффициент подтопления ?П при этом равен 1,0.
Величину критического уклона iK МГТ с гладким лотком по дну и СМГТ можно устанавливать по вышеприведенным рекомендациям настоящего параграфа. Определить по рис. 3.8; 3.15 и 3.16 критические уклоны iK можно только для исследованных МГТ с d = 1 м и нормальным гофром размером 130x32,5 мм, гладким лотком по дну, а для СМГТ с d = 1,2 м со спиральным гофром размером 125x25 мм.
Чтобы найти iK для круглых труб другого диаметра d и с иными коэффициентами шероховатости ЦНИИС предлагает воспользоваться формулой

где iK(граф) - критический уклон, устанавливаемый по рис. 3.4; 3.11 и 3.12 в зависимости от параметра расхода ? для трубы диаметром dграф = 1,0 м и 1,2 м с коэффициентом шероховатости n; nграф - фактический коэффициент шероховатости гофрированной трубы при безнапорном движении; d - диаметр трубы.
Выполненные расчеты показали справедливость такого подхода. Критический уклон можно рассчитать и по формуле Шези, определяя коэффициент Шези по формуле Маннинга

где RК - гидравлический радиус при критической глубине hК; n - коэффициент шероховатости.
Критическая глубина hK определяется из условия критического состояния потока из выражения

где ?К и BК - соответственно площадь живого сечения и ширина потока по свободной поверхности при hК.
При нахождении критического уклона МГТ по формулам (3.8) и (3.9) следует учитывать зависимость коэффициента шероховатости от наполнения трубы.