Определить время опорожнения водохранилища через донное отверстие диаметром d м при изменении напора воды от H1 = 18 м до напора H2, если из реки поступает постоянный расход воды QП = 8,5 м3/с (рисунок 9.1). Зависимость площади водного зеркала водохранилища Ω = f(H), где H – напор над центром тяжести отверстия, представлена данными в таблице. Ответ выразите в сутках.
Значения площади зеркала водохранилища
Напор
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
Площадь зеркала водо -хранилища, Ω, млн. м2
|
0,020
|
0,035
|
0,045
|
0,082
|
0,120
|
0,153
|
0,180
|
Напор
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
Площадь зеркала водо -хранилища, Ω, млн. м2 2
|
0,220
|
0,312
|
0,400
|
0,608
|
0,750
|
0,960
|
1,120
|
Примечание. Коэффициент расхода µ для донного отверстия принять равным 0,70,
а толщину слоя воды ΔН рекомендуется назначить равной 1 м.
Рис. 9.1
Исходные данные:
ВАРИАНТ
|
14
|
Диаметр, d, м
|
1,4
|
Напор, H2, м
|
9
|
Решение:
На рис.9.2 приведена зависимость площади водного зеркала водохранилища Ω = f(H), где H – напор над центром тяжести отверстия.
Рис.9.2 - Зависимость площади водного зеркала водохранилища Ω=f(H),
Приток в водохранилище за время будет . Расход из водохранилища за то же время . Изменение объема воды в водохранилище равно разности притока и расхода
(9.1)
Отсюда время t, в течение которого глубина в водохранилище изменится от H1 до H2 при наличии постоянного притока QП, будет
(9.2)
При опорожнении водохранилища H1 > H2, поэтому перепишем интеграл (считая = const=0,70) так:
(9.3)
Точное интегрирование этого уравнения невозможно, так как нельзя выразить аналитически через Н, ввиду неправильной формы водохранилища. Заменим интегрирование одним из приближенных приемов – суммированием по способу трапеций.
Разделим опорожняемый объем водохранилища от отметки 18,0 м до отметки 14,0 м на n = 4 частей через м по высоте. Объем одной части (приближенно)
(9.4)
Заменяя в подынтегральном выражении дифференциал dН конечной разностью напоров, получим выражение для времени при изменении напоров от начального Нn до конечного H1 (здесь Нn = 18 м, H1 = 9 м):
(9.5)
или
Подставляя в последнее уравнение численные значения задачи, получим, подсчитав предварительно
- площадь донного отверстия,
Ответ: 4,973 суток.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов / А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. / М.: Стройиздат, 1987. 414 с.
2. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Изд 4-е , пер. и доп.-М.: Энергия.1982.-672 с.
3. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. – М.: КолосС, 2008. – 656с.
4. Спицын И.П., Соколова В.А. Общая и речная гидравлика. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1990. – 356 с. – Электронный библиотечный ресурс:
http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/img-224142456.pdf
5. Справочник по гидравлическим расчетам/ Под ред. П.Г. Киселева. Изд. 4-е, пер. и доп.-М.: Энергия.1972.-321 с.
6. Рубинская, А.В. Гидравлика, гидро- и пневмопривод: Сборник задач с примерами решений для студентов направления 250400.62, очной и заочной форм обучения / А.В. Рубинская, Д.Н. Седрисев. - Красноярск: СибГТУ, 2011. – 73 с.
Достарыңызбен бөлісу: |