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

h_м = v²/2g,

где -коэффициент местного сопротивления (приводится в справочной литературе).

Минимальная, самоочищающая или незаиливающая скорость определяется по формуле Н. Ф. Федорова:

V_н = 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:

V_min = 12,5U_oR^0,2

В. И. Калицун ввёл в формулу коэффициент Шези, с помощью которого опосредованно учитывается влияние коэффициента шероховатости n.

V_min = U_oC/

М. И. Алексеев предложил самоочищающую (размывающую) скорость находить по формуле:

V_min = 1,47R^1,33у,

для U_o = 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 =(R^у)/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:

i_min=U_o /( Rg).

Если принять U_o = 0,05 м/с, R для трубы с h /d =0,5 ( для d до 500 мм), то

i_min = d^-1,

где d в мм.

Обобщенная формула для всех диаметров:

i_min = /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.