sprawko P.doc

(1290 KB) Pobierz

Laboratorium z Hydrauliki i Hydrologii Gdańsk 22.12.2009

Kierunek Budownictwo inż – sem. V

Politechnika Gdańska

Katedra Hydrotechniki

WILIŚ

Sprawozdanie z badania przepustu o przekroju kołowym (P)

Opracowali:

Natalia Klink

Dariusz Gajewski

Andrzej Prokopski

Paweł Kostrzewski

Radosław Kotewicz

Wojciech Twardowski

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami hydraulicznymi oraz ze sposobami wyznaczania natężenia przepływu w przepuście kołowym pracującym w różnych warunkach przepływu.

2. Wprowadzenie

Przepust jest krótkim przewodem służącym do przeprowadzenia wody przez konstrukcje takie jak np. drogi, nasypy czy groble. Przepusty wykonane są z różnych materiałów oraz posiadają zróżnicowane kształty przekroju poprzecznego

W obliczeniach przepustów można wyróżnić następujące podstawowe układy hydrauliczne:

a)przepływ ze swobodnym zwierciadłem wody, niezatopiony wlot i wylot,

b)przepływ ze swobodnym zwierciadłem, zatopiony wlot i niezatopiony wylot,

c)przepływ pod ciśnieniem, zatopiony wlot i wylot,

d)przepływ pod ciśnieniem, zatopiony wlot i niezatopiony wylot.

Ad 2a) Przepływ ze swobodnym zwierciadłem wody, niezatopiony wlot i wylot

Przepływ w przepuście ze swobodnym zwierciadłem oraz z niezatopionym wlotem i wylotem występuje gdy spełnione są następujące warunki:

H £ 1,20h, hd £ hkr

gdzie: H – głębokość wody przed wlotem do przepustu,

hd – głębokość wody dolnej,

h - wysokość przepustu,

hkr – głębokość krytyczna.

Dla takiego schematu niezatopionym wlocie i wylocie natężenie przepływu Q oblicza się z wzoru:

gdzie: Bkr – szerokość przewodu przepustu przy głębokości krytycznej

H – głębokość wody przed wlotem odniesiona do krawędzi dolnej przepustu

g – przyspieszenie ziemskie

m – współczynnik wydatku przelewu o szerokiej koronie. uwzględnia straty energii mechanicznej przy przepływie przez przepust oraz uwzględnia wpływ dławienia (kontrakcji) strumienia

Ad 2b) Przepływ ze swobodnym zwierciadłem wody, zatopiony wlot i niezatopiony wylot

Wlot przepustu uważa się zatopiony, gdy spełniony jest warunek:

H > 1,20h

Zatopienie wlotu nie oznacza, że przepust na całej długości będzie całkowicie wypełniony wodą. Mimo zatopienia wlotu może w przepuście wystąpić przepływ ze swobodnym zwierciadłem Wówczas natężenie przepływu Q można określać jak dla tzw. wypływu spod zasuwy:

gdzie: μ – współczynnik wydatku otworu,

e - współczynnik dławienia,

A – pole przekroju porzecznego przewodu

Ad 2c) i 2d) Przepływ pod ciśnieniem

hd > 1,10h

Przepływ pod ciśnieniem występuje wtedy, gdy pole przekroju poprzecznego całkowicie wypełnione jest wodą na całej długości przewodu. W przypadku przepływu pod ciśnieniem wlot przepustu jest zawsze zatopiony. Natomiast wylot przepustu może być zatopiony:

hd < 1,10h

niezatopiony:

Natężenie przepływu Q wyznaczamy jak dla przewodu zamkniętego Korzystając z równania Bernoulliego dla strumienia przechodzącego przez przekrój 1 przed wlotem oraz przekrój 2 za wylotem możemy wyznaczyć, że natężenie przepływu wynosi:

gdzie: A – pole przekroju porzecznego przewodu.

ΔH – różnica poziomów wody przed wlotem i za wylotem:

μp – współczynnik wydatku przepustu

W przypadku wylotu niezatopionego za wartość hd przyjmowana jest wysokość przepustu h czyli hd = h. W celu określenia współczynnika wydatku dla przepustów krótkich (L < 20h) wartość tego współczynnika można przyjmować z tabeli 1 (μp= μ). natomiast dla długich przepustów (L > 20h) należy zastosować formułę:

gdzie:

z - współczynnik strat lokalnych zależny od rodzaju wlotu

L – długość przepustu,

n – współczynnik szorstkości według Manninga charakteryzujący rodzaj powierzchni,

R – promień hydrauliczny określony według relacji:

w którym Oz jest obwodem zwilżonym.

Schemat stanowiska pomiarowego

Jest to przepust o przekroju kołowym w kanale o przekroju prostokątnym. Przepust ma możliwość regulowania spadku specjalnym uchwytem umieszczonym na końcu przepustu. Woda do kanału jest doprowadzana przez pompę w obiegu zamkniętym. Jest również wyposażony w zasuwę służącą do regulowania natężenia przepływu, a na koniec kanału jest zamontowana klapa służącą do piętrzenia wody w celu ewentualnego zatopienia wylotu przepustu. Woda wracająca do pompy przechodzi jeszcze przez specjalna skrzynie przelewowa wyposażona w przelew typu THOMSONA, która służy do pomiaru natężenia przepływającej przez kanał wody. Pomiar zwierciadła wody wykonuje się przez specjalna szpilkę wodowskazową zamieszczana na ruchomym wózku.