Расход воды через трубу таблица: Максимальный расход воды через трубу таблица

Содержание

Расход воды через трубу

В некоторых случаях приходится сталкиваться с необходимостью расчета расхода воды через трубу. Этот показатель говорит о том, сколько воды может пропустить труба, измеряется в м³/с.

  • Для организаций, не поставивших счетчик на воду, начисление платы происходит из учета проходимости трубы. Важно знать, насколько точно эти данные просчитаны, за что и по какому тарифу надо платить. Физических лиц это не касается, для них, при отсутствии счетчика, количество прописанных человек умножается на потребление воды 1 человеком по санитарным нормам. Это достаточно большой объем, а с современными тарифами гораздо выгоднее поставить счетчик. Точно также в наше время часто выгоднее самому греть воду колонкой, чем платить коммунальным службам за их горячую воду.
  • Огромную роль расчет проходимости трубы играет при проектировании дома, при подведении к дому коммуникаций.

Важно увериться, что каждое ответвление водопровода сможет получить свою долю из основной трубы даже в часы пикового расхода воды. Водопровод создан для комфорта, удобства, облегчения человеку труда.

Если каждый вечер до жителей верхних этажей вода будет практически не доходить, о каком комфорте может идти речь? Как можно пить чай, мыть посуду, купаться? А все пьют чай и купаются, поэтому тот объем воды, который смогла предоставить труба, распределился по нижним этажам. Совсем плохую роль эта проблема может сыграть при пожаротушении. Если пожарники подключатся к центральной трубе, а в ней нет напора.

Иногда расчет расхода воды через трубу может пригодиться, если после ремонта водопровода горе-мастерами, замены части труб, напор сильно упал.

Основы проектирования автополива

Гидродинамические расчеты непростое дело, обычно осуществляются квалифицированными специалистами. Но, допустим, вы занимаетесь частным строительством, проектируете свой уютный просторный дом.

Как рассчитать расход воды через трубу самому?

Основы проектирования автополива

Казалось бы, достаточно знать диаметр отверстия трубы, чтобы получить, может, и округленные, но в целом справедливые цифры. Увы, этого очень мало. Другие факторы способны изменять результат вычислений в разы. Что же влияет на максимальный расход воды через трубу?

  1. Сечение трубы. Очевидный фактор. Отправная точка гидродинамических вычислений.
  2. Давление в трубе. При увеличении давления через трубу с тем же сечением проходит больше воды.
  3. Изгибы, повороты, изменение диаметра, разветвления тормозят движение воды по трубе. Разные варианты в разной степени.
  4. Протяженность трубы. По более длинным трубам будет проходить меньше воды за единицу времени, чем по коротким. Весь секрет в силе трения. Подобно тому, как она задерживает движение привычных для нас объектов (автомобилей, велосипедов, саней и т. д.), сила трения препятствует водяному потоку.
  5. У трубы с меньшим диаметром оказывается больше площади соприкосновения воды с поверхностью трубы по отношению к объему водяного потока. А от каждой точки соприкосновения появляется сила трения. Так же, как и в более длинных трубах, в более узких трубах скорость движения воды становится меньше.
  6. Материал труб. Очевидно, что степень шероховатости материала влияет величину силы трения. Современные пластиковые материалы (полипропилен, ПВХ, металлопласт и т. д.) оказываются очень скользкими по сравнению с традиционной сталью и позволяют двигаться воде быстрее.
  7. Длительность эксплуатации трубы. Известковые отложения, ржавчина сильно ухудшают пропускные возможности водопровода. Это самый каверзный фактор, ведь степень засоренности трубы, ее новый внутренний рельеф и коэффициент трения весьма сложно просчитать с математической точностью. К счастью, расчет расхода воды чаще всего требуется для нового строительства и свежих, не использовавшихся ранее материалов. А с другой стороны, подключаться эта система будет к уже существующим, много лет существующим коммуникациям. И как она сама себя поведет через 10, 20, 50 лет? Новейшие технологии значительно улучшили эту ситуацию. Пластиковые трубы не ржавеют, их поверхность практически не портится со временем.

Разводка воды на даче своими руками

Таким образом, легко рассчитать расход воды через трубу по простой маленькой формуле не представляется возможным. Требуемый объем данных и вычислений не всегда под силу человеку без специального образования.

Расчет расхода воды через кран

Если требуется рассчитать расход воды только через отверстие крана, которое значительно меньше диаметра основной трубы, частный случай гидродинамических расчетов, то вычислений немного.

Объем вытекаемой жидкости находится путем умножения сечения отверстия трубы S на скорость вытекания V. Сечение это площадь определенной части объемной фигуры, в данном случае, площадь круга. Находится по формуле S = πR2. R будет радиусом отверстия трубы, не путать с радиусом трубы. π постоянная величина, отношение длины окружности к ее диаметру, приблизительно равняется 3,14.

Как установить циркуляционный насос отопления

Скорость вытекания находится по формуле Торричелли: . Где g ускорение свободного падения, на планете Земля равное приблизительно 9,8 м/с. h высота водяного столба, который стоит над отверстием.

US-800 расходомер счетчик. Описание. Цена. Заказ ТД РАСХОДОМЕР

Пример

Рассчитаем расход воды через кран с отверстием диаметром 0,01 м и высотой столба 10 м.

Сечение отверстия = πR2 = 3,14 х 0,012 = 3,14 х 0,0001 = 0,000314 м².

Скорость вытекания = √2gh = √2 х 9,8 х 10 = √196 = 14 м/с.

Расход воды = SV =0,000314 х 14 = 0,004396 м³/с.

В переводе на литры получается, что из заданной трубы способно вытекать 4,396 л в секунду.

Расчет потребления воды по сечению трубы. Упрощенные расчеты

Расчет потребления воды по сечению водопроводной трубы выступает в качестве отправного пункта в сложной системе гидродинамических вычислений. При постройке или реконструкции здания, при обустройстве системы пожаротушения крайне необходимо просчитать, сколько воды будет поступать на объект при известной величине давления в системе, если установить трубы определенного сечения.

При расчете расхода воды принимаются во внимание несколько факторов, одни из важнейших — это сечение подающей трубы и давление в системе

Какие факторы принимают в расчет, проводя вычисление расхода воды

Определение расхода воды по диаметру трубы позволяет получить данные, весьма приближенные к реальным, но далеко не всегда. На реальном расходе, помимо диаметра трубы, сказывается целый ряд факторов:

  • уровень давления. При более высоком давлении в системе трубопровода потребители будут получать больший объем воды. Расчет расхода воды по диаметру трубы и давлению позволяет получить более точные данные, чем при использовании только одного параметра. Опираясь на эти величины, определяется необходимая толщина стенки трубы;
  • напор воды в системе зависит от изменения диаметра труб, изгибов и поворотов, разветвлений, наличия запорной арматуры. Чем сложнее конфигурация водопровода, тем сложнее определить реальные показатели расхода воды через трубу при давлении, указанном согласно СНиП;
  • силой трения, препятствующей движению водного потока, при большей протяженности системы расход воды через трубу существенно снижается, так как падает скорость движения жидкости;
  • шероховатость внутренних стенок водопровода. Современные полимерные конструкции обладают примерно на десять процентов более высокой пропускной способностью, чем самые новые изделия из традиционных материалов – бетона, чугуна и стали;
  • при длительной эксплуатации внутреннюю поверхность трубопровода засоряют различные отложения. Изменение внутреннего рельефа вследствие засоренности вряд ли возможно просчитать с помощью математических формул. Так что, точно определить количество проходящей через трубу воды окажется невозможно. Новые полимерные материалы позволяют не принимать фактор постепенной закупорки системы в расчет, так как образование наростов на их внутренней поверхности практически исключается.

Расход воды будет зависеть конфигурации водопровода, а также типа труб, из которых смонтирована сеть

Так что, проводя расчеты давления воды в зависимости от диаметра трубы, не принимая во внимание другие факторы, сказывающиеся на реальном расходе жидкости, можно допустить существенные ошибки.

Методы расчета количества воды по сечению трубы

Пропускную способность трубопровода можно просчитать, используя несколько различных методик. Можно воспользоваться:

  • физическими методами расчета по специальным формулам, отличным при проведении вычислений для водопровода и канализации;
  • табличными методами расчета, приводящими приближенные значения, чего в большинстве случаев достаточно для принятия последующих решений. Для получения точных значений пользуются таблицами Шевелевых. В этих таблицах помимо внутреннего сечения учтен целый ряд других параметров, влияние которых сказывается на пропускной способности трубопровода;
  • специальными бесплатными онлайн-калькуляторами;
  • специальными компьютерными программами для расчета различных параметров, связанных с эксплуатацией трубопроводной системы. Крупные российские компании используют платную отечественную программу «Гидросистема». В интернете можно найти ссылки, позволяющие воспользоваться программой «TAScope», получившей широкое распространение во многих странах.

Расчет расхода воды по диаметру и другим параметрам

Получение расчетных данных расхода воды позволяет определиться:

  • с подбором труб нужного диаметра, который увязывается с предполагаемой пропускной способностью;
  • с толщиной их стенок, связанной с предполагаемым внутренним давлением;
  • с материалами, которые будут использованы при прокладке трубопровода;
  • с технологией монтажа магистрали.

Расчет потребления воды позволяет правильно выбрать тип труб и их диаметр

Рассчитать объем потребляемой воды возможно по несложной формуле:

q= π×d2/4 ×V

В приведенной формуле использованы параметры: d – внутреннего диаметра трубы; V – скорости течения водного потока; q – величина расхода воды.

Обратите внимание! Для расчета не имеют значения особенности скорости водного потока, которая может быть как естественной, при самотечном движении, так и созданной искусственно при помощи нагнетающего внешнего источника.

В безнапорной системе, где вода движется самотеком от водонапорной башни, скорость водного потока находится в пределах от 0,7 м/с до 1,9 м/с (в системе городского водопровода водный поток обычно перемещается со скоростью полтора метра в секунду). При использовании внешнего источника для нагнетания придаваемую им скорость определяют по паспортным данным нагнетателя.

Приведенная формула включает три параметра и позволяет, зная два из них, определить третий.

Определение расхода воды при возможном падении напора

Рассмотренная формула для определения расхода воды по внутреннему диаметру трубы и скорости водного потока, считается упрощенной. Ею не учитывается изменение напора под воздействием обстоятельств, которые могут привести к более низкому или высокому давлению в трубопроводной системе. Формула Дарси позволяет произвести расчет, учитывающий потери на крайних точках трубопровода. Выглядит она так:

ΔΡ = λL/D*V2/2gρ

В формуле Дарси учтены такие параметры:

P – вязкость; λ – коэффициент трения, величина которого определяется:

  • конфигурацией трубопровода, прямолинейного или имеющего сложные повороты и изгибы;
  • турбулентностью течения водного потока;
  • шероховатостью внутренней поверхности труб;
  • наличием препятствий в виде участков с применением запорной арматуры.

На коэффициент трения влияет наличие запорных элементов и их количество

L – длина труб; D  — величина внутреннего сечения; V – скорость перемещения водного потока; g – ускорение свободного падения.

Упрощенные расчеты

Формулу Дарси применяют при проведении сложных гидродинамических расчетов. В большинстве случаев вполне достаточно использования обычной формулы для определения расхода воды. Сложных расчетов можно избежать, прибегнув к использованию таблиц, построенных на сочетании четырех параметров:

  • величины внутреннего сечения — D;
  • расхода жидкости — q;
  • скорости течения — V;
  • уклона труб – i.

Частным случаем гидродинамических расчетов является определение расхода воды через отверстие крана. Используется формула q = SV, в которой помимо величин расхода воды и скорости водного потока введено значение площади сечения отверстия крана. Она определяется так:

S = πr2

Если скорость водного потока неизвестна, ее определяют по формуле Торичелли V = 2gh. В формуле Торичелли: g – величина ускорения свободного падения; h – высота столба воды над отверстием крана.

Рассчитать потребление воды, опираясь на известную величину внутреннего сечения трубы вполне возможно. Точность этого расчета будет зависеть от воздействия некоторых других факторов. В ряде случаев, когда не требуется получения идеально точных значений, ими вполне позволительно пренебречь. Естественно, что для сложных гидродинамических расчетов упрощенные формулы использовать нежелательно.

Расход воды по сечению трубы: расчет, формула, калькулятор, таблица

Игорь Максович, Красноярск задаёт вопрос:

Я собираюсь модернизировать свой дачный дом, сделав его пригодным для круглогодичного проживания. Вопросы утепления мне понятны, а вот как сделать грамотно водопровод? Хотелось бы подобрать такие трубы, чтобы расход воды был не слишком большой, но и напор, в случае необходимости, был хороший. Знакомые знатоки дают советы, которые противоречат друг другу, поэтому хотелось бы узнать мнение специалиста, а именно, влияет ли сечение водопроводных труб на расход воды? По логике вещей напрашивается ответ: да, влияет. Ведь чем больше внутренний диаметр трубы, тем больше он должен пропускать воды. Как вычислить расход воды по сечению трубы?

Эксперт отвечает:

Таблица пропускной способности труб в зависимости от диаметра

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы – довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

q = π×d²/4 ×V;

где q – расход воды, л/с;

d – диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V – скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

Таблица расчета пропускной способности трубы — Мои статьи — Информация для абонентов

Приложение №6

Правил пользования системами коммунального

водоснабжения и канализации в РФ

Таблица объемов водопотребления и водоотведения,

рассчитанных по пропускной способности

присоединения

Расчет производится по формуле:

ОБЪЕМ=πd2/4*1,2м/сек*3600сек/час*24час*Т,

где d – диаметр присоединения,
м

π = 3,14

Т – продолжительность пользования

1,2 м/сек – скорость движения
воды (п.57 Правил)

Диаметр

Время пользования присоединением, сут

присоединения

Объемы водопотребления (водоотведения) в куб.м

d, мм

1 час

1 сут

30 дней

31 день

365 суток

15

0,8

18

540

558

6570

20

1,4

33

990

1023

12045

25

2,2

51

1530

1584

18615

32

3,5

83

2490

2573

30295

40

5,4

130

3900

4030

47450

50

8,5

203

6090

6293

74095

65

14,5

344

10320

10644

125560

80

21,5

520

15600

16120

189800

100

34

814

24420

25234

298110

Поток в трубе

Средняя скорость потока жидкости и диаметр трубы для известного расхода

Скорость жидкости в трубе неодинакова по всей площади сечения. Поэтому используется средняя скорость, и она рассчитывается
Уравнение неразрывности для стационарного потока как:

Калькулятор диаметра трубы

Рассчитать диаметр трубы для известных расхода и скорости.Рассчитайте скорость потока для известного диаметра трубы и скорости потока.
Преобразовать из объемного в массовый расход.
Рассчитайте объемный расход идеального газа при различных условиях давления и температуры.

Диаметр трубы можно рассчитать, когда объемный расход и скорость известны как:

где: D — внутренний диаметр трубы; q — объемный расход;
v — скорость; A — площадь поперечного сечения трубы.

Если известен массовый расход, диаметр можно рассчитать как:

где: D — внутренний диаметр трубы; w — массовый расход; ρ — плотность жидкости; v — скорость.

Рассчитать диаметр трубы простым способом

Взгляни на эти

три простых примера

и узнайте, как вы можете использовать калькулятор для
рассчитать диаметр трубы для известного потока жидкости и желаемой скорости потока жидкости.

Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости в трубе, критическая скорость

Если скорость жидкости внутри трубы мала, линии тока будут проходить прямыми параллельными линиями. Как скорость жидкости внутри
труба постепенно увеличивается, линии тока будут оставаться прямыми и параллельными стенке трубы, пока не будет достигнута скорость
когда линии тока будут колебаться и внезапно распадаться на рассеянные образцы.Скорость, с которой это происходит, называется
«критическая скорость». При скоростях, превышающих «критические», линии тока рассеиваются случайным образом по всей трубе.

Режим потока, когда скорость ниже «критической», называется ламинарным потоком (или вязким или обтекаемым потоком). При ламинарном режиме
скорости потока на оси трубы самая высокая, а на стенке скорость равна нулю.

Когда скорость больше «критической», режим потока является турбулентным. В турбулентном режиме потока наблюдается нерегулярность
случайное движение частиц жидкости в направлениях, поперечных к направлению основного потока. Изменение скорости в турбулентном потоке
более равномерный, чем в ламинарном.

В турбулентном режиме потока на стенке трубы всегда имеется тонкий слой жидкости, движущийся в ламинарном потоке.Этот слой
известен как пограничный слой или ламинарный подслой. Для определения режима потока используйте калькулятор числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса, турбулентный и ламинарный поток, скорость потока и вязкость трубы

Характер потока в трубе, согласно работе Осборна Рейнольдса, зависит от диаметра трубы, плотности и вязкости.
текущей жидкости и скорость потока.Безразмерное число Рейнольдса используется, и является комбинацией этих четырех
переменные и могут рассматриваться как отношение динамических сил массового потока к напряжению сдвига из-за вязкости.
Число Рейнольдса:

где: D — внутренний диаметр трубы; v — скорость; ρ — плотность;
ν — кинематическая вязкость; μ — динамическая вязкость;

калькулятор числа Рейнольдса

Рассчитайте число Рейнольдса с помощью этого простого в использовании калькулятора.Определить, является ли поток ламинарным
или турбулентный. Применимо для жидкостей и газов.

Это уравнение может быть решено с помощью
и калькулятор режима потока жидкости.

Поток в трубах считается ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2320, и турбулентным, если число Рейнольдса
больше 4000Между этими двумя значениями находится «критическая» зона, где поток может быть ламинарным или турбулентным или в
Процесс изменений и в основном непредсказуем.

При расчете числа Рейнольдса для эквивалентного диаметра некруглого сечения (четырехкратный гидравлический радиус d = 4xRh)
используется и гидравлический радиус может быть рассчитан как:

Rh = площадь поперечного сечения потока / смоченный периметр

Это относится к квадратному, прямоугольному, овальному или круглому каналу, когда не течет с полным сечением.Из-за большого разнообразия жидкостей, используемых в современных промышленных процессах, одно уравнение
который может использоваться для потока любой жидкости в трубе, предлагает большие преимущества. Это уравнение является формулой Дарси,
но один фактор — коэффициент трения должен быть определен экспериментально. Эта формула имеет широкое применение
в области механики жидкости и широко используется на этом сайте.

Уравнение Бернулли — сохранение напора потока жидкости

Если пренебрегают потерями на трение и энергия не добавляется или не берется из системы трубопроводов, общий напор, H,
которая представляет собой сумма головки подъема, головка давления и скоростной напор будет постоянной для любой точки
потока жидкости.

Это выражение закона сохранения головки для потока жидкости в трубопроводе или линии тока и известно как
Уравнение Бернулли:

где: Z 1,2 — высота над контрольным уровнем; p 1,2 — абсолютное давление;
v 1,2 — скорость; ρ 1,2 — плотность; г — ускорение свободного падения

Уравнение Бернулли используется в нескольких калькуляторах на этом сайте, как
калькулятор падения давления и расхода,
Измеритель расхода трубки Вентури и калькулятор эффекта Вентури и
калькулятор калибровки диафрагмы и расхода.

Поток в трубе и падение давления на трение, потеря энергии напора | Формула Дарси

Из уравнения Бернулли выводятся все другие практические формулы с модификациями из-за потерь энергии и выигрышей.

Как и в реальной системе трубопроводов, потери энергии существуют, и энергия добавляется или извлекается из жидкости
(с использованием насосов и турбин) они должны быть включены в уравнение Бернулли.

Для двух точек одной линии тока в потоке жидкости уравнение можно записать следующим образом:

где: Z 1,2 — высота над контрольным уровнем;
p 1,2 — абсолютное давление;
v 1,2 — скорость;
ρ 1,2 — плотность;
ч L — потеря напора из-за трения в трубе;
H p — напор насоса;
H T — головка турбины;
г, — ускорение свободного падения;

Поток в трубе всегда создает потери энергии из-за трения.Потери энергии могут быть измерены как падение статического давления
в направлении потока жидкости с двумя датчиками. Общее уравнение для перепада давления, известное как формула Дарси, выраженная
в метрах жидкости это:

где:
ч L — потеря напора из-за трения в трубе;
f — коэффициент трения;
L — длина трубы;
v — скорость;
D — внутренний диаметр трубы;
г, — ускорение свободного падения;

Чтобы выразить это уравнение как падение давления в ньютонах на квадратный метр (Паскали), замена соответствующих единиц приводит к:

Калькулятор перепада давления

Калькулятор на основе уравнения Дарси.Рассчитать падение давления для известного расхода
или рассчитайте расход для известного падения давления. Расчет коэффициента трения включен.
Применимо для ламинарного и турбулентного потока, круглых или прямоугольных труб.

где:
Δp — перепад давления из-за трения в трубе;
ρ — плотность;
f — коэффициент трения;
L — длина трубы;
v — скорость;
D — внутренний диаметр трубы;
Q — объемный расход;

Уравнение Дарси может быть использовано как для ламинарного и турбулентного режима потока, так и для любой жидкости в трубе.С некоторыми ограничениями,
Уравнение Дарси может быть использовано для газов и паров. Формула Дарси применяется, когда диаметр трубы и плотность жидкости постоянны и
труба относительно прямая.

Коэффициент трения для шероховатости трубы и числа Рейнольдса в ламинарном и турбулентном течении

Физические значения в формуле Дарси очень очевидны и могут быть легко получены, когда свойства трубы известны как внутренняя D-труба
диаметр, L — длина трубы, и когда скорость потока известна, скорость можно легко рассчитать с помощью уравнения неразрывности.Единственное значение
что необходимо определить экспериментально, это коэффициент трения. Для режима ламинарного потока Re <2000 коэффициент трения можно рассчитать, но для режима турбулентного течения, где Re> 4000, используются экспериментально полученные результаты. В критической зоне, где находится Рейнольдс
число между 2000 и 4000, может возникнуть как ламинарный, так и турбулентный режим течения, поэтому коэффициент трения является неопределенным и имеет более низкий
пределы ламинарного потока и верхние пределы, основанные на условиях турбулентного потока.

Если поток ламинарный и число Рейнольдса меньше 2000, коэффициент трения может быть определен из уравнения:

где:
f — коэффициент трения;
Re — число Рейнольдса;

Когда поток турбулентный и число Рейнольдса больше 4000, коэффициент трения зависит от относительной шероховатости трубы
а также на число Рейнольдса.Относительная шероховатость трубы — это шероховатость стенки трубы по сравнению с диаметром трубы e / D .
Поскольку шероховатость внутренней трубы фактически не зависит от диаметра трубы, трубы с меньшим диаметром трубы будут иметь более высокую
относительная шероховатость, чем у труб с большим диаметром, и поэтому трубы с меньшим диаметром будут иметь более высокие коэффициенты трения
чем трубы с большими диаметрами из того же материала.

Наиболее широко принятыми и используемыми данными для коэффициента трения в формуле Дарси является диаграмма Муди.На диаграмме Муди коэффициент трения
может быть определено на основе значения числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

Падение давления является функцией внутреннего диаметра с пятой степенью. Со временем в работе, интерьер трубы
становится инкрустированным грязью, окалиной, и часто разумно учитывать ожидаемые изменения диаметра.
Также можно ожидать, что шероховатость будет увеличиваться при использовании из-за коррозии или инкрустации со скоростью, определяемой материалом трубы.
и природа жидкости.

Когда толщина ламинарного подслоя (ламинарный пограничный слой δ ) больше, чем шероховатость трубы e ,
поток называется потоком в гидравлически гладкой трубе, и можно использовать уравнение Блазиуса:

где:
f — коэффициент трения;
Re — число Рейнольдса;

Толщина пограничного слоя может быть рассчитана на основе уравнения Прандтля как:

где:
δ — толщина пограничного слоя;
D — внутренний диаметр трубы;
Re — число Рейнольдса;

Для турбулентного потока с Re <100 000 (уравнение Прандтля) можно использовать:

Для турбулентного потока с Re> 100 000 (уравнение Кармана) можно использовать:

Наиболее распространенным уравнением, используемым для расчета коэффициента трения, является формула Колебрука-Уайта и
он используется для турбулентного потока в калькуляторе перепада давления:

где:
f — коэффициент трения;
Re — число Рейнольдса;
D — внутренний диаметр трубы;
к р — шероховатость труб;

Статическое, динамическое и общее давление, скорость потока и число Маха

Статическое давление — это давление жидкости в потоке.Общее давление — это давление жидкости, когда оно останавливается,
то есть скорость уменьшается до 0.

Общее давление можно рассчитать с помощью теоремы Бернулли. Представляя, что поток в одной точке линии потока остановлен
без потери энергии теорема Бернулли может быть записана как:

Если скорость в точке 2 v 2 = 0, давление в точке 2 будет больше, чем всего p 2 = p t

где:
р — давление;
р т — общее давление;
v — скорость;
ρ — плотность;

Разница между общим и статическим давлением представляет собой кинетическую энергию жидкости и называется динамическим давлением.

Динамическое давление для жидкостей и несжимаемого потока, где плотность постоянна, может быть рассчитано как:

где:
р — давление;
р т — общее давление;
п д — динамическое давление;
v — скорость;
ρ — плотность;

Если динамическое давление измеряется с помощью таких инструментов, как датчик Прандтля или трубка Пито, скорость можно рассчитать в
одна точка линии потока как:

где:
р — давление;
р т — общее давление;
п д — динамическое давление;
v — скорость;
ρ — плотность;

Для газов и больших чисел Маха, чем 0.1 эффекты сжимаемости не являются незначительными.

Для расчета сжимаемого потока можно использовать уравнение состояния газа. Для идеальных газов скорость для числа Маха M <1 рассчитывается по следующему уравнению:

где:
M — число Маха M = v / c — связь между локальной жидкостью и локальной скоростью звука;
γ — коэффициент изэнтропии;

Следует сказать, что для M> 0.7 дано

.

Эксперимент 100. Трубная подача.

Эксперимент 100. Трубная подача.

Calvin Alleyne

Adeola Ayanwale

Tehra Bouldin

Candi Fails

Кен Декоте

Трубы вокруг нас. Каждый раз, когда мы поворачиваем кран, мы ожидаем, что вода
выйти. Мы ожидаем, что будет достаточно давления, чтобы получить
выполненная работа, будь то своевременное заполнение стакана воды или принятие
хороший душ.Много экспериментов пошло за отбором
размеров труб, используемых в различных приложениях, чтобы обеспечить то, что приходит
вне приемлемо.

В индустрии сантехники существуют практические правила для определения размеров труб
для данного использования. Это обычно вопрос выбора правильной трубы
диаметр для использования. Например, вы бы не использовали диаметр 2 дюйма
Труба ПВХ для водопровода в ванную. И вы бы не использовали 1/8 дюйма
трубы для стока для такой же мойки. Эксперимент по течению трубы обеспечивает
экспериментальная основа или обучение, как применять инженерные уравнения
в реальных ситуациях, когда текут жидкости.

Эксперимент 100: Pipe Flow включает экспериментальный аппарат с:

  • четыре трубы разных диаметров: 1/8, 1/2, 1 и 2 дюйма
  • Три водяных манометра
  • ртутный манометр (скоро будет заменен цифровым расходомером)
  • сборный резервуар для трубы 1/8 дюйма
  • водохранилище
  • Насос

  • 1/25 л.с. прокачивает воду через мельчайшую трубу 1/8 дюйма
  • Насос мощностью 900 л.с. 1,5 л.с. одновременно приводит в действие трубы 1/2, 1 и 2 дюйма

Текущая конфигурация позволяет:

  • скорость потока, которая должна быть определена на трубе 1/8 дюйма по времени
    накопление фиксированного объема воды в резервуаре.
  • скорость потока для труб 1/2, 1 и 2 дюйма определяется
    Измерение падения высоты на манометре через диафрагму в
    трубы.
  • перепад давления из-за трения, измеряемого с помощью манометров
    по всей длине трубы.
  • Профиль скорости

  • в трубе 2 дюйма, определяемый по Пито
    трубка соединена с водяным манометром.

Некоторые вещи, которые можно сделать с помощью этого аппарата:

  1. Экспериментально определить коэффициенты трения для потока жидкости через
    четыре трубы.
  2. Разработка корреляции между коэффициентом трения и числом Рейнольдса
    в широком диапазоне чисел Рейнольдса от ламинарного до турбулентного
    режимы.
  3. Измерение полностью разработанных стационарных распределений скоростей для ламинарных
    и турбулентные потоки в зависимости от радиального положения на 2 дюйма
    труба.
  4. Сравните экспериментально полученные распределения скоростей с литературой
    ценности.
  5. Сравните соотношение Хагена-Пуазейля для потока через трубу, проанализировав соотношение
    между средней скоростью и перепадом давления.

Этот эксперимент относительно прост. Независимо от этого факта, все необходимые личные
Все члены команды должны надевать защитное оборудование, находясь в лаборатории.
Два используемых прибора, один манометр и один термометр, содержат
Меркурий. Ртуть, используемую в ртутном манометре, должна тщательно отслеживаться, чтобы гарантировать, что
ртуть не выходит из манометра. При измерении температуры
резервуар, термометр должен быть осторожным, чтобы гарантировать, что
ртуть не разлилась, что произошло бы, если бы стекло было разбито.Как с любым опасным
материал, все члены команды, работающие на или около этого аппарата должны быть полностью осведомлены о том, что они
возле. Имея это в виду, все члены команды должны прочитать и понять паспорт безопасности материалов.
для ртути, прежде чем войти в лабораторию.

Хотя вода не является опасным материалом,
это может привести к несчастному случаю, когда он проливается на пол. Вода
следует быстро вытереть шваброй, чтобы уменьшить шансы
несчастный случай. Метчики давления и трубопроводы могут стать причиной несчастных случаев
из-за их длины и громоздких масс.Убедитесь, что они правильно
хранятся, когда они не используются.

Поток жидкости через трубу регулируется различными уравнениями,
представляющих множество факторов, которые контролируют поток
условия. Уравнение Бернулли связывает потерю давления в трубе с
изменение средней скорости жидкости. Это уравнение является фундаментальным
уравнение для понимания общего потока труб. Число Рейнольдса
описывает, какой режим потока присутствует в трубопроводе. Это описывает
связь, которая существует между скоростью жидкости и
плотность.Коэффициент трения Фаннинга связывает напряжение сдвига с
средняя кинетическая энергия жидкости. Диаметр и длина трубы также
смягчающие факторы в этом уравнении.

Уравнение Бернулли

Основной подход ко всем системам трубопроводов — написать
уравнение Бернулли между двумя точками, соединенными линией тока,
где условия известны.

D v 2 /2
+ г Д з + Д Р / р
+ W с + F = 0

Определение средней скорости

Средняя скорость — это отношение объемного расхода
и площадь поперечного сечения трубы.

V пр. = Q / A

Определение фрикционной диссипации

фрикционный
рассеивание может использоваться для описания потерь на трение в трубе.
Математически определение таково:

Мы рассчитываем число Рейнольдса, чтобы мы могли
легко определить, находится ли поток в ламинарном или турбулентном режиме.

Re = ( v пр. * D труба ) /
N

Ламинарный режим 2100

Турбулентный режим Re> 4000

Примеры

Хорошим примером ламинарного и турбулентного потока является восходящий дым
от сигареты.Дым изначально движется ровно, ровно
Линии (ламинарный поток) затем начинает случайным образом смешиваться (турбулентный поток).
Эти диапазоны обсуждаются выше.

Номенклатура

Символ

Описание

Re, безразмерный

Рейнольдс номер

р , кг / м 3

Плотность

v пр. , м / с

Средняя скорость

v , м 2 / с

Кинематическая вязкость

D , м

Диаметр

Q , м 3 / с

Объемный расход

А, м 2

Площадь поперечного сечения

Вт с , J

работы вала

f fexp , безразмерный

Экспериментальная фрикционная диссипация

D P ,
кг / (м * с 2 )

Изменение давления

г , м / с 2

Гравитация

L , м

Длина

В этом эксперименте вода, протекающая через трубы различного диаметра,
наблюдаемый.Результирующее давление падает от изменения скорости воды
используются для расчета числа Рейнольдса, скорости воды и
коэффициент трения.

Несколько уравнений коэффициента трения доступны для систем потока
в зависимости от типа потока (ламинарный или турбулентный) и
внутренние поверхности, через которые проходит поток. Используя уравнения
для коэффициента трения в ламинарном и / или турбулентном потоке, трение
фактор может быть определен. Чтобы найти коэффициент трения, мы
Сначала нужно определить число Рейнольдса.Это сделано для воды
путем получения плотности и вязкости воды при рабочих температурах,
внутренний диаметр трубы и коэффициент шероховатости
труба. Эмпирическое уравнение затем используется для сравнения экспериментальных
результаты к теоретическим результатам.

Использование уравнений для коэффициента трения в ламинарном и / или турбулентном
поток, корреляция между числом Рейнольдса и коэффициентом трения может
быть найденным. Коэффициент трения во всех случаях зависит от Рейнольдса
число. Для ламинарного потока корреляция дает более крутой наклон, чем
для турбулентного потока.Соотношение видно между коэффициентом трения
и число Рейнольдса для турбулентного предполагают, что при больших скоростях потока
коэффициент трения становится менее зависимым от числа Рейнольдса.

Используя уравнение для расчета объемного расхода, среднее
Скорость можно рассчитать, зная площадь трубы. Скорость
самой маленькой трубы можно найти по объемному расходу, который
определяется путем измерения времени, которое требуется воде для заполнения контейнера
с известным объемом.Счетчик отверстий вместе с соответствующим отверстием
Уравнение также будет использоваться для определения объемного расхода.
Эта скорость потока будет затем преобразована в скорость.

Радиус, r, является радиальным положением от оси трубы и
радиус, R, это радиус трубы. Скорость, V, является
скорость в трубе, а скорость vmax — максимальная скорость
в трубе. Скорость изменяется как функция радиального положения
в трубе. На максимальном радиусе скорость будет равна нулю, а
в самом центре трубы; скорость будет на максимуме.Трубка Пито будет использоваться для измерения зависимости скорости от
радиус на большой трубе. Регулируя трубу Пито, чтобы покрыть
его полный радиальный диапазон и с помощью приложений водяного манометра, мы
можно рассчитать экспериментальные объемные скорости потока. Используя соответствующие
Уравнения, этой скоростью потока можно манипулировать, чтобы найти скорость
в определенных радиальных положениях внутри трубы.

В этом измеряется скорость и перепад давления в турбулентном потоке.
эксперимент. Эти значения будут затем сравниваться с Hagen-Poiseuille
отношения для ламинарного потока.Эта цель может быть лучше выполнена
за пределами лаборатории с использованием библиотечных ссылок и источников. однажды
сравнение отношений Хагена-Пуазейля и турбулентного
режим потока был сделан, это может быть применено к нашим экспериментальным результатам
проверить наличие корреляций и / или недостатков.

  1. Птица, Стюарт и Лайтфут. Транспортные явления . Джон
    Wiley and Sons, Нью-Йорк. 1960.
  2. Перри, Грин. Справочник инженера-химика Перри .McGraw-
    Hill, N.Y. 1997
  3. Хаген, К. Д. Теплообмен с приложениями . Prentice-Hall,
    Inc, Нью-Джерси 1999
  4. Уилкс, Джеймс О. Механика жидкости для инженеров-химиков .
    Нью-Джерси: Prentice-Hall, Inc., 1999.

Эти ссылки уберут вас с этого сайта.

На следующих рисунках представлены цифровые изображения аппарата для обтекания трубы.
используется в этом эксперименте.

Таблица 1:
Ключ
номер Описание
1 Объемный контейнер для трубы наименьшего диаметра
2 Диаметры и уравнение диафрагмы для труб
3 Манометры
4 Водяной насос
5 Переключатели включения / выключения водяного насоса
6 Трубы
7 Трубные клапаны
8 Пластиковые трубки
9 швабра
10 Метчики давления
11 Pitot Tube

Рисунок 1:
Передняя середина трубопровода расходомера.
Рисунок 2:
Сборный танк.
Рисунок 3:
Информационный лист размещен на боковой части аппарата. Насос, показанный
сквозной вырез для увеличения воздушного потока.
Рисунок 4:
Левая передняя сторона устройства. Труба слева подключена между
верхняя 1/8 дюймовая труба и три другие трубы.
Рисунок 5:
Ртутный манометр с ловушками. Водяные манометры в левом верхнем углу
и внизу справа. Тот, что наверху над ртутным манометром
это манометр, соединенный с трубкой Пито.
Рисунок 6:
Трубка Пито на 2-х дюймовой трубе. Взрыв выключателей на
Передняя панель аппарата.
Рисунок 7:
На правой стороне устройства показаны запорные клапаны для всех труб,
размещение правильных кранов давления, используемых для определения падения давления
через трубу и краны с отверстиями.Швабра находится на заднем плане.
Рисунок 8:
Закройте напорный кран и отверстия для отверстий на 2 дюйма
труба.

Эксперимент 100. Трубопровод.

Этот документ был создан с использованием
LaTeX 2HTML переводчик Версия 2K.1beta (1.48)

Copyright © 1993, 1994, 1995, 1996,
Никос Дракос,
Отдел компьютерного обучения, Университет Лидса.
Copyright © 1997, 1998, 1999,
Росс Мур,
Математический факультет, Университет Маккуори, Сидней.

Аргументы командной строки:
latex2html -split 0 -show_section_numbers /tmp/lyx_tmpdir3481JKjPT4/lyx_tmpbuf3481zZG8JY/exp100-03web3274l.tex

Перевод был инициирован пользователем root 2001-10-14


корень
2001-10-14

,

подземных вод

грунтовая вода

Поровое давление воды

В общем, вода в пустотах элемента насыщенной почвы будет находиться под давлением, либо из-за физического расположения почвы, либо из-за внешних сил. Это давление представляет собой поровое давление воды или поровое давление ед. Измеряется относительно атмосферного давления.

Когда
нет потока, поровое давление на глубине д

под поверхностью воды
это: u = g w d


Поровое давление воды

Водный стол

Уровень грунта, при котором поровое давление равно нулю (равно атмосферному), определяется как уровень грунтовых вод , или фреатической поверхности .

При отсутствии потока поверхность воды будет находиться на одном уровне в любой стоячей трубе, расположенной в земле ниже уровня воды. Это называется гидростатическим давлением .

Поровое давление на глубине d
ниже уровня грунтовых вод: u = g w d


Уровень воды

Мелкозернистые почвы

В мелкозернистых почвах,
эффекты поверхностного натяжения могут вызвать капиллярную воду
подняться над уровнем воды.Разумно предположить, что поровое давление изменяется линейно с глубиной,
поэтому поровое давление над уровнем воды будет отрицательным.

Если уровень грунтовых вод находится на глубине d w , то поровое давление на поверхности земли
u o = —
г ш дд ш
и поры
давление на глубине z равно u = g w (z —
d w )

Где уровень грунтовых вод глубже или где испарение
происходит с поверхности, насыщение капиллярной водой не может
происходят.Высота, до которой почва остается насыщенной с отрицательной порами
Давление над уровнем воды называется капиллярным подъемом.


Уровень воды

Крупнозернистые почвы

Ниже уровня грунтовых вод почва может считаться насыщенной.
В крупнозернистых почвах вода будет стекать из пор и воздуха
поэтому будет присутствовать в почве между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод.

Следовательно, давление пор над уровнем грунтовых вод обычно можно игнорировать.Ниже уровня грунтовых вод,
гидростатическое давление воды увеличивается линейно с глубиной.

с уровнем грунтовых вод на глубине d w

u = 0 для z w
u = g w (z — d w ) для z> d w

Уровень грунтовых вод

Столешница с водой

Где земля содержит слои проницаемой почвы (например,грамм. пески) с вкраплениями
слои с гораздо более низкой проницаемостью (например, глины) могут образовываться один или несколько расположенных на поверхности пластов воды , и общее распределение
Поровое давление с глубиной не может быть исключительно линейным.

Важное значение имеет обнаружение замерзших грунтовых вод во время исследования участка, в противном случае ошибочные оценки
на месте может возникнуть распределение порового давления.

На поровое давление ниже подземных пластов воды может влиять местная инфильтрация дождевой воды
или локализованная утечка и, следовательно, не может быть в гидростатическом равновесии.

Показать график давления воды

Нажмите на слой почвы, чтобы отобразить описание

Описание появляется в строке состояния, когда мышь удерживается над слоем.

В Internet Explorer также появляется всплывающая метка


Поровое давление воды

Высота, давление и общий напор

Поровое давление в данной точке (например, точка А на диаграмме) может быть
измеряется высотой воды в стояке, расположенном в этой точке.

Поровое давление часто указывается таким образом на диаграммах.

Высота
водяная колонна напорная ш )

Для выявления значительных различий в поровом давлении при разных
Очки, мы должны устранить влияние положения точек. Высота
требуется данные, из которых измеряются местоположения.Высота
Голова
(h z ) точки является ее высотой над
базовая линия Высота над уровнем воды в стояке
всего головы (ч).

h = h z + h w


Поровое давление воды

Гидравлический градиент

Поток поровой воды в почвах направляется из положения с более высоким общим напором в положение с более низким общим напором.Уровень данных произвольный. Это различий в общей голове, которые важны.
Гидравлический градиент — это скорость изменения общего напора вдоль направления потока.

i = Dh / Ds

На каждой диаграмме есть две точки, расположенные на небольшом расстоянии Ds,
h z1 и h z2 выше отсчета.

На первой диаграмме общее количество голов составляет , что равно . Разница в поровом давлении
полностью из-за разницы в высоте двух точек и поровой воды не имеет тенденции течь.

На второй диаграмме общее количество голов составляет , а не . Гидравлический уклон
i = (h 2 — h 1 ) / Ds
и поровая вода имеет тенденцию течь.

Поровое давление воды

Эффективный стресс

Вся прочность и стресс: деформационные характеристики почв могут быть связаны с изменениями в
эффективный стресс

Эффективное напряжение (s ‘) = общее напряжение (ия) — давление поровой воды (u)

с = у —


грунтовая вода

Проницаемость

закон Дарси
Скорость потока воды q (объем / время) через площадь поперечного сечения A оказывается пропорциональной
гидравлический градиент я в соответствии с законом Дарси:

v = q =
к.я
я =
Dh
A Ds

, где v — скорость потока, а k — коэффициент проницаемости
с размерами скорости (длина / время).

Коэффициент проницаемости почвы является мерой проводимости (то есть обратной величины сопротивления).
что он обеспечивает поток воды через свои поры.

Значение коэффициента проницаемости k зависит от среднего размера пор и составляет
связанные с распределением частиц по размерам,
форма частиц и структура почвы. Соотношение проницаемостей типичных песков / гравия
для типичных глин порядка 10 6 .
Небольшая доля мелкого материала в крупнозернистой почве может привести к
значительное снижение проницаемости.


водопроницаемость

Коэффициент пустотности и проницаемость

Проницаемость всех почв сильно зависит от плотности упаковки частиц почвы
который может быть просто описан через коэффициент пустотности e или пористость n.

Пески

Для фильтровальных песков установлено, что k 0,01 (d 10 ) м / с, где d 10
эффективный размер частиц в мм. Эти отношения были предложены Хазеном.

Уравнение Козени-Кармана предполагает, что для ламинарного потока в насыщенных почвах:

, где k o и k T — факторы, зависящие соответственно от формы и извилистости пор, S s — это площадь поверхности твердых частиц на единицу объема твердого материала, и
g , w и h — удельная масса и вязкость поровой воды.Уравнение можно записать просто как

Clays

Уравнение Кожени-Кармана не подходит для илов и глин. Для глин обычно найдено, что

, где C k
индекс изменения проницаемости и ek является эталонным отношением пустот.
Для многих природных глин C k примерно равно половине естественного коэффициента пустотности.


водопроницаемость

стратифицированная почва и проницаемость

Рассмотрим слоистую почву с горизонтальными слоями толщины
т 1 , т 2 , т 3 и т. д.с коэффициентами проницаемости k 1 ,
k 2 k 3 и т. д.

Для вертикального потока скорость q через область A каждого слоя одинакова.
Следовательно, перепад давления в серии слоев составляет

. Средний коэффициент проницаемости составляет

.

Для горизонтального потока , капля головки
Dh на той же длине пути потока
Ds будет одинаковым для каждого слоя.Итак, я 1 = я 2 = я 3 и т. Д. Расход через слоистый блок почвы
следовательно, ширина B равна

. Средний коэффициент проницаемости составляет

.


водопроницаемость

Скорость отделения

Закон Дарси связывает скорость потока (v) с гидравлическим градиентом (i).
Объемный расход q рассчитывается как произведение скорости потока v на общую площадь поперечного сечения:
q = v.A

На уровне твердых частиц вода идет извилистым путем через поры.
Средняя скорость, с которой вода течет через поры, является отношением объемного расхода.
средней площади пустот A v на поперечном сечении, перпендикулярном макроскопическому направлению потока.
Это скорость просачивания v с

Пористость почвы связана с объемной долей пустот

Скорость отрыва можно измерить в лабораторных моделях путем впрыскивания красителя в просачивающуюся поровую воду
и время его прохождения через почву.


водопроницаемость

Температура и проницаемость

Поток воды через замкнутые пространства контролируется ее вязкостью h и
Вязкость контролируется температурой.

Альтернативная проницаемость K (размеры: длина) иногда используется в качестве более абсолютного коэффициента в зависимости
только по характеристикам почвенного скелета.

Значения k при 0 ° C и 10 ° C составляют 56% и 77% соответственно от значения, измеренного при 20 ° C.


грунтовая вода

Аналитические решения

В установившемся потоке давления и скорости потока остаются постоянными во времени.
В переходном потоке давления и скорости потока зависят от времени.

Устойчивый одномерный поток — это простейший случай, к которому можно применить закон Дарси.
Это может быть распространено на случаи переменной толщины водоносного горизонта и радиального потока.
Анализ устойчивого двумерного потока является более сложным и приводит к созданию сетей потока.


Аналитические решения

Стационарный одномерный поток

Закон Дарси указывает на связь между расходом и гидравлическим градиентом.
Для одномерного потока постоянная скорость потока подразумевает постоянный гидравлический градиент.

Устойчивый нисходящий поток возникает, когда вода выкачивается из подземного водоносного горизонта.
Тогда поровое давление ниже, чем гидростатическое давление.
Устойчивый восходящий поток возникает в результате артезианского давления, когда в основе лежит менее проницаемый слой
проницаемым слоем, который соединен через землю с источником воды, обеспечивающим более высокое давление
чем местные гидростатические давления.
Лондонские фонтаны изначально были вызваны артезианским давлением в водоносных горизонтах, попавших под
Лондонская глина. Выкачивание из водоносных горизонтов на протяжении веков снизило давление воды ниже артезианского уровня.

Аналитические решения

Квазиодномерный и радиальный поток

Где поток происходит в ограниченном водоносном горизонте, толщина которого плавно изменяется
с положением поток может рассматриваться как по существу одномерный.
Горизонтальный расход q постоянен. Для водоносного горизонта шириной B и различной толщины t скорость разряда

и закон Дарси указывают, что гидравлический градиент

изменяется обратно пропорционально толщине водоносного горизонта.


Квазиодномерное и радиальное течение

Цилиндрический поток: ограниченный водоносный горизонт

Стационарная закачка в скважину, которая расширяет всю толщину
ограниченный водоносный горизонт
является одномерной задачей, которую можно проанализировать в цилиндрических координатах: поровое давление или напор изменяются
только с радиусом r.

Закон Дарси еще
применяется с гидравлическим градиентом dh / dr и площадью A, меняющейся в зависимости от радиуса: A =

2pr.t

где r o — радиус ствола скважины, а h 0 — постоянный напор в стволе скважины.


Квазиодномерное и радиальное течение

Цилиндрический поток: понижение уровня грунтовых вод

Откачка из скважины может использоваться для преднамеренного опускания грунтовых вод с целью облегчения выемки грунта.Это пример квазиодномерного радиального потока с толщиной потока t = h.
Тогда A = 2пр.ч и


Квазиодномерное и радиальное течение

Сферический поток

Изменение порового давления вокруг точечного источника или стороны (например,
пьезометр, используемый для определения проницаемости на месте () является одномерной проблемой, которая может быть
анализируется в сферических координатах: поровое давление или напор изменяется только с радиусом r.

Закон Дарси все еще применяется, с гидравлическим градиентом dh / dr и областью A, изменяющейся с радиусом:
A = 4pr

, где r 0 — радиус пьезометра, а h 0 — постоянный напор в пьезометре.


Аналитика.

Расход жидкостей из контейнеров

Базовые отверстия

container base apertures

Скорость выпуска жидкости при сливе из бака или контейнера можно рассчитать

v = C v (2 г H) 1 / 2 (1a)

, где

v = скорость на выходе (м / с)

C v = коэффициент скорости (вода 0,97)

г = ускорение свободного падения (9.81 м / с 2 )

H = высота (м)

Объемный расход жидкости можно рассчитать

V = C d A (2 г H) 1/2 (1b)

, где

V = объемный расход (м 3 / с)

A = площадь отверстия — выходное отверстие (м 2 )

C d = коэффициент разряда

, где

C d = C c C v

, где

C c = коэффициент сжатия (диафрагма острого края 0.62, хорошо закругленная апертура 0,97)

A = площадь апертуры (м 2 )

Пример — объемный расход при опорожнении контейнера

Высота от поверхности до выпускного отверстия в заполненном водой контейнере составляет 3 м . Отверстие с острыми краями диаметром 0,1 м и . Коэффициент разряда можно рассчитать как

C d = 0,62 0,97

= 0,6

Площадь апертуры можно рассчитать как

A = π ((0.1 м) / 2) 2

= 0,008 м 2

Объемный расход через отверстие можно рассчитать как

V = 0,6 (0,008 м 2 ) (2 ( 9,81 м / с 2 (3 м)) 1/2

= 0,037 м 3 / с

Для высоты 1,5 м объемный расход составляет 0,1 м 3 / с . Для высоты 0,5 м объемный расход составляет 0.06 м 3 / с .

Сливной бак Калькулятор

Этот калькулятор основан на ур. (1b) и может использоваться для оценки объемного расхода и времени , используемого для опорожнения контейнера или резервуара через отверстие.

Калькулятор делит контейнер на «срезы» и выполняет итеративное среднее вычисление для каждого среза. Точность расчета можно увеличить, увеличив количество срезов.

Нижняя часть цистерны или контейнера (м 2 )

H — высота между поверхностью и отверстием (м)

A — площадь проема (м 2 )

C d — коэффициент расхода

нет.из «ломтиков» (для итеративного расчета)

— результаты в таблице ниже!

Примечание! — поток уменьшается, а время увеличивается с уменьшением высоты.

Малые боковые отверстия

small lateral apertures

Скорость на выходе можно выразить как

v = C v (2 г В) 1/2 (2a)

Расстояние с можно выразить как

с = 2 (В ч) 1/2 (2b)

Объемный поток можно выразить как

В = С д А (2 г В) 1/2 (2c)

Сила реакции может быть выражена как

F = ρ V v (2d)

, где

ρ = плотность (кг / м 3 ) (вода 1000 кг / м 3 )

Большие боковые отверстия

large lateral apertures

Объемный расход можно выразить как

V = 2/3 C d b (2 г) 900 17 1/2 (H 2 3/2 — H 1 3/2 ) (3a)

, где

b = ширина отверстия (м)

Избыточное давление в контейнере

excess pressure in container

Скорость на выходе можно выразить как

v = C v (2 (г H + p / ρ)) 1/2 (4a)

где

p = избыточное давление в контейнере или резервуаре (Н / м 2 , Па)

Объемный расход можно выразить как

V = C d A (2 (г H +) p / ρ)) 1/2 (4b)

,