Гидравлический расчет фонтанов

Питание фонтанов может осуществляться из рек, прудов, водопроводов или других источников с подачей воды к фонтанам по трубам. Для фонтанных трубопроводов используются стальные или чугунные водопроводные трубы. При устройстве фонтанов вода поступает в атмосферу через насадку на концах труб фонтанов. Гидравлический расчет фонтанов сводится к определению расходов воды и высоте фонтанных струй. Движение воды в фонтанных трубах происходит за счет гидростатического давления, вызывающего гидростатический напор Н (рис. 18). Напорные воды, образуемые за счет превышения источника питания над фонтаном, при движении по трубам теряют напор Н на преодоление сопротивлений по длине трубопровода и на создание скорости при выходе воды из насадки в атмосферу:

Н  = h_дл  + h₀,                                                                                       (27)

где Н – общий напор; h_дл – потери напора по длине трубы, м; h₀ – скоростной напор у насадки, м.

Рис. 18. Схема фонтанной струи

Расход воды фонтанной струи

Q = μω ,                                                                          (28)

где μ – коэффициент расхода насадки, равный для конических сходящихся насадок при углах конусности 5, 13 и 45º соответственно 0,92; 0,945; 0,857; ω_н – площадь поперечного сечения выходного отверстия насадки, м²; А – удельное сопротивление трубы, зависит от диаметра трубы (при диаметрах 300, 400, 450, 500 мм соответственно равно 0,805, 0,176, 0,094, 0,054); l – длинна трубопровода, м.

Скоростной напор h₀ у насадки, определяющий высоту, равен

h₀ = .                                                                                   (29)

Вследствие сжатия струи и сопротивления, оказываемого струе воздухом, фактическая высота струи меньше, но действительную высоту струи h_дл  фонтана можно вычислить по формуле Люгера:

h_дл = ,                                                                                                 (30)

φ = ,                                                                                     (31)

где d_н – диаметр выходного отверстия насадки, мм.

Задание 9. Определить расход фонтана Q и высоту струи h_дл, если общий напор Н = 10 м, диаметр трубы 0,30 м, длина трубопровода 1200 м, диаметр выходного отверстия конической насадки 0,04 м, коэффициент расхода μ = 0,945, удельное сопротивление трубы А = 0,805.

Определяем расход по формуле

ω_н = = = = 0,00125 м²;

Q = 0,945·0,00125· =

=0,00118 = 0,00118· 13,8 = 0,0163 м³/с;

h₀ =  =   = 9,75 м;

  φ =  = =   = 0,0024;

h_дл =  =   =  = 9,56  9,6 м.