2014-02-05
1246
Основные зависимости для гидравлического расчета
В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДАХ
Из формулы потерь напора по длине 
при турбулентном режиме движения жидкости можно получить выражение для средней скорости при напорном равномерном движении жидкости.
Преобразуем эту формулу, учитывая, что d=4R:
откуда
.
Обозначим
. (7.1)
Тогда
, (7.2)
или
. (7.3)
Формула (7.2) так же, как и (7.3), называется формулой Шези.
Эта формула широко применяется в гидротехнической практике для расчета средней скорости потока в каналах, лотках, реках и безнапорных трубах.
Коэффициент с в формуле Шези имеет размерность корня квадратного из ускорения, что непосредственно следует из уравнения (7.1).
В практике расчетов величину с при квадратичной области сопротивления принято определять по эмпирическим и полуэмпирическим формулам. Среди эмпирических формул наибольшее распространение получила формула Н.Н Павловского
, (7.4)
где 
–коэффициент шероховатости русла, зависящий от материала стенок и их состояния; 
–гидравлический радиус, м. 
–показатель степени, зависящий от и .
|
|
|
Н.Н. Павловский считает возможным применять формулу (7.4) при 
и 
Из формулы Шези можно получить ряд зависимостей, которые широко применяются при гидравлических расчетах как напорных, так и безнапорных трубопроводов и открытых русл.
Разделив формулы (7.2) и (7.3) на 
, получим соответственно
(7.5)
(7.6)
откуда следует
(7.7)
(7.8)
Здесь 
–модуль скорости (расходная характеристика); 
– модуль расхода (расходная характеристика).
Решив формулы (7.2) и (7.3) относительно уклона I, получим
; (7.9)
. (7.10)
Умножив выражения (7.6) и (7.7) на 
, найдем
; (7.11)
. (7.12)
Обозначив 
получим
, (7.13)
или
,
где величина 
, равная потере напора на единицу длины трубопровода, при расходе, равном единице, носит название удельного сопротивления трубопровода.
Формулу (7.13) можно записать в виде
, (7.14)
где S –сопротивление трубопровода.
Величины К, А, и S представляют собой обобщенные гидравлические параметры трубопровода, использование которых значительно ускоряет гидравлический расчет.
Зависимости (7.8), (7.12), (7.13) и (7.14) являются основными расчетными формулами простого трубопровода при равномерном движении жидкости.
Если область сопротивления будет отличаться от квадратичной, фактическое значение расходной характеристики К определяется по следующему выражению:
, (7.15)
где
. (7.16)
Значения коэффициента 
, полученные Ф. А. Шевелевым для основных видов водопроводных труб, приводятся в справочной литературе.
С учетом (7.15) расчетные зависимости (7.8) и (7.12) примут вид
(7.17)
и
. (7.18)
Формулу (7.18) можно также представить в виде
|
|
|
, (7.19)
где 
–длина трубопровода, км, а значение 
приводится также в справочной литературе.
