Вторая методика
104
1. q = * v
2. Формула Дарси
3. Формула Н. Ф. Федорова ( справедлива для всех трех областей турбулентного
режима)
- коэффициент гидравлического трения;
э – эквивалентная абсолютная шероховатость, зависит от поверхности трубопроводов (материала труб),
= 0,005(полипропилен) – 3,0(бетонные и ж/б каналы) [Алексеев, Карамзинов, Курганов и др.];
а2 – коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб (зависит от материала труб); а2 = 20 – 130 [табл. 3.5, Алексеев, Карамзинов, Курганов];
Re – число Рейнольдса
Re = (4R*v)/ ,
- кинематический коэффициент вязкости.
Обе методики связаны соотношением
С = (8g/ )0,5 или С2 = 8g/
,
с помощью которого формула Дарси превращается в формулу Шези. По первой методике рассчитаны таблицы Лукиных, по второй – таблицы Федорова Н. Ф., Волкова Л. Е. (Гидравлический расчет канализационных сетей. Стройиздат.
1968.)Для расчёта гидравлического радиуса R и площади живого сечения применяются тригонометрические функции в зависимости от наполнения h/d.
, рад
;
;
Ширина поверхности воды в трубопроводе:
В = 2d
Местные потери напора – по формуле Вейсбаха
hм = v2/2g,
где -коэффициент местного сопротивления (приводится в справочной литературе).
Минимальная, самоочищающая или незаиливающая скорость определяется по формуле Н. Ф. Федорова:
Vн = А ,
где А = 1,44; m = 4,5 + 0,5 R с учетом корректировки М. И. Алексеева.
С.В. Яковлев предложил учитывать гидравлическую крупность частиц песка:
Vmin = 12,5UoR0,2
В. И. Калицун ввёл в формулу коэффициент Шези, с помощью которого опосредованно учитывается влияние коэффициента шероховатости n.
Vmin = UoC/
М. И. Алексеев предложил самоочищающую (размывающую) скорость находить по формуле:
Vmin = 1,47R1,33у,
для Uo = 0,095 м/с, n = 0,014, с учетом скорости размыва осадка, равной гидравлической крупности, увеличенной в 1,4 раза,
где у – из формулы коэффициента Шези (С =(Rу)/n).
При наполнении h ≥ 0,6D.
D, мм 200 250 300 350 400 500 600 700 800 1000 1200 1600 2000 3000
V min, м/c 0,75 0,79 0,83 0,87 0,9 0,95 0,99 1,03 1,06 1,11 1,16 1,24 1,3 1,41
При наполнении h < 0,6D минимальные скорости снижаются
h/d 1÷0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1
1 0,99 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,9 0,86 0,82 0,76
Полученные минимальные скорости больше, чем сниповские, до Ø 800 и меньше - при больших диаметрах. Однако расхождения незначительные:
D, мм 150-200 300-400 450-500 600-800 900 -1200 1500 > 1500
V min, м/c 0,7 0,8 0,9 1 1,15 1,3 1,5
Минимальные уклоны можно получить из формул Калицуна В. И. и Шези:
imin=Uo /( Rg).
Если принять Uo = 0,05 м/с, R для трубы с h /d =0,5 ( для d до 500 мм), то
imin = d-1,
где d в мм.
Обобщенная формула для всех диаметров:
imin = /d.
d(мм) 500 600-800 1000-2000 1400 1600 2000
1 1,1 1,3 1,5 1,7 2,0
Минимальный уклон можно найти по формуле Дарси с минимальной скоростью.