с – скорость потока жидкости или газа, м/с; d – определяющий размер, м, при течении внутри трубы берется внутренний диаметр; n - коэффициент кинематической вязкости, м2/с. Критерий Рейнольдса характеризует гидродинамическое подобие, инерционные и вязкостные силы в потоке.
При Re < 2300 наблюдается ламинарный режим. В этом случае при помещении крупинки краски в поток появится прямая цветная линия. Ламинарное движение наблюдается редко: в капиллярах, при течении вязких жидкостей и некоторых других случаях. При Re> 2300 поток турбулентный: крупинка краски в потоке перемешается хаотично. На практике в большинстве случаев движение жидкости имеет турбулентный характер.
Потери напора определяют экономичность работы тепловых сетей, водопроводов, а также влияют на показатели ГЭС. Упомянутые потери определяются гидравлическими сопротивлениями в движущейся жидкости и шероховатостью внутренней поверхностью водоводов и трубопроводов. Различают сопротивления по длине потока и местные. Первые обусловлены силами трения частиц жидкости друг о друга и о стенки водовода. Местные возникают вследствие наличия препятствий в потоке (задвижки , тройники, решетки, колена, уголки и т.п.). Для цилиндрических труб потери по длине определяют по формуле Дарси:
м;
(2.19)
l, d - соответственно, длина, внутренний диаметр трубопровода, м: lт – коэффициент трения, определяется в зависимости от Re, диаметра трубы и величины шероховатости по специальным графикам.
Если d заменить на Rг , то эту формулу можно применять для безнапорных потоков в виде:
м.
(2.20)
Из этой зависимости получена формула Шези:
с = С( Rгiгидр)0,5 ; (2.21)
С = (8g/lт)0,6 – коэффициент Шези; hт/l = iгидр – гидравлический уклон, или потеря напора на единицу длины.
Водоводы ГЭС рассчитывают по формуле Шези, причем С определяют по формуле Н.Н.Павловского:
C = (Rгy)/n ; (2.22)
n – коэффициент шероховатости русла ( определяется по справочникам); y – переменный показатель , зависящий от n и Rг, при приближенных расчетах y = 1/6.
Местные потери напора определяют по формуле:
hм = zмc2/(2g) = AмQ2, м; (2.23)
Aм = zм/(F22g); zм - коэффициент местного сопротивления, определяется по справочникам; F – площадь живого сечения трубы, м2; Q - объемный расход жидкости, м3/с.
Потери напора по длине можем выразить следующим образом:
hт = AтQ2 , м ; (2.24)
Aт = ln(l/d)/(F22g).
В общем случае полная потеря напора между двумя сечениями определится так:
, м; (2.25)
k –число участков, где определяются потери напора по длине; m – число местных сопротивлений, причем площадь живого сечения трубопровода берется того участка, где расположено местное сопротивление.
2.3. Сведения из гидрологии рек
На гидравлических электростанциях вырабатывается до 18 процентов всей потребляемой энергии в России.
Гидрологической основой гидроэнергетики являются данные о режимах стока. Ниже рассматриваются основные характеристики его.
Расход воды Q – количество воды, протекающее в одну секунду через данное поперечное сечение водотока, м3/с.
Хронологический график изменения расходов воды во времени Q(t) в каком-либо створе реки носит название гидрографа. В качестве расходов используют средние значения за рассматриваемый интервал времени: час, сутки, месяц и т.п.. Вид гидрографа определяется типом питания рек (снеговое, ледниковое и т. д.).
Сток W – суммарный объем воды, протекающий через заданное поперечное сечение водотока от какого-либо начального момента t0 до некоторого конечного tк, измеряется в м3 или км3. При известном гидрографе W определится так:
. (2.26)
Норма стока W0 – среднемноголетний годовой сток реки, измеряемый в м3 или км3:
;
(2.27)
Wi – сток за i –й год, W0 определяется за n лет.
Норма расхода Q0 – среднемноголетний расход, м3/с, связанный с W0 :
, (2.28)
Qiср- средний расход i-го года; 31,54´106 - число секунд в году, среднем по продолжительности.
Модуль стока M – количество воды, прошедшее через данное поперечное сечение в секунду, л/с, отнесенное к единице площади водосбора, л/(с´км2).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.