przepływ przez przelewy materiał dydaktyczny – wersja 1
DESCRIPTION
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja. Przepływ przez przelewy materiał dydaktyczny – wersja 1. Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej. Beata Nowak, II rok IŚ Wojciech Grodny, II rok IŚ Dr inż. Leszek Książek. Kraków, kwiecień 2005r. Spis treści. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Przepływ przez przelewy
materiał dydaktyczny – wersja 1
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Kraków, kwiecień 2005r.
Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej
Beata Nowak, II rok IŚWojciech Grodny, II rok IŚ
Dr inż. Leszek Książek
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Spis treści
1. Wstęp (przelew i jego podziały),2. Przelew niezatopiony,3. Przelew zatopiony, 4. Charakterystyka przelewu,5. Literatura.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Przelew Przelewem nazywamy tę część
budowli przegradzającej koryto rzeczne, nad którą może przepływać woda. Najogólniej można je podzielić ze względu na ich kształt i warunki hydrauliczne w jakich pracują.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów Ze względu na ich kształt
1) kształt ścianki piętrzącej,2) kształt wycięcia,3) widok z góry.
Ze względu na hydrauliczne warunki pracy
1) zatopienie przelewu,2) dławienie przepływu,3) ustawienie przelewu w korycie.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów 1.1. Ze względu na relacje miedzy
grubością ścianki przelewu δ w a wysokością warstwy przelewającej się wody H rozróżnia się trzy typy przelewów:
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów a) przelewy o ostrej krawędzi,
w których grubość ścianki nie wpływa na kształt przelewającego się strumienia, spełniające warunek
H5.00
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów b) przelewy o kształtach
praktycznych, których kształt powierzchni zlewowej jest tak zaprojektowany, że zapewnia przyleganie strumienia do budowli, i spełniającej warunek
HH 5.25.0
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów c) przelewy o szerokiej koronie, w
których nad progiem wytwarza się ruch o strugach równoległych, spełniające warunek
HH 155.2
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
a) prostokątne, c) trójkątne,
b) trapezowe, d) półokrągłe.
Wstęp Podział przelewów 1.2. Ze względu na kształt wycięcia
w ściance przelewowej (dotyczy praktycznie tylko przelewów o ostrej krawędzi) wyróżnia się następujące przelewy:
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów 1.3. Ze względu na kształt budowli
w planie (widok z góry) rozróżnia się przelewy:
a) proste ustawione prostopadle do ścian bocznych koryta – najczęściej stosowane w praktyce
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów b) łamane, ustawione zbieżnie w
kierunku dopływu wody
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów c) w kształcie łuku, zwrócone stroną
wypukłą w kierunku wody górnej, odznaczające się korzystnym rozkładem sił parcia wody i umożliwiające ekonomiczne zaprojektowanie przekroju poprzecznego
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów d) wieżowe, stosowane najczęściej
jako urządzenia do samoczynnej regulacji poziomów zwierciadła cieczy w zbiornikach naturalnych bądź sztucznych
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów 2.1. Ze względu na warunki
hydrauliczne, w jakich pracują przelewy wprowadza się podział związany z położeniem zwierciadła wody dolnej w stosunku do krawędzi przelewowej (zatopienie). Rozróżnia się:
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów a) przelewy niezatopione, których
zwierciadło wody dolnej znajduje się w takim położeniu, że nie wpływa na wysokość warstwy strumienia przelewającego się przez przelew.
Zwierciadło wody dolnej znajduje się poniżej górnej krawędzi przelewu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów b) przelewy zatopione, których
zwierciadło wody dolnej wpływa na wysokość warstwy przelewającego się strumienia
Zwierciadło wody dolnej znajduje się powyżej górnej krawędzi przelewu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów 2.2. Ze względu na długość krawędzi
przelewowej w stosunku do szerokości koryta dopływowego (dławienie przepływu) przelewy dzieli się na:
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów a) przelewy bez dławienia
bocznego, w których długość krawędzi przelewowej (światło przelewu) jest równa szerokości koryta doprowadzającego wodę.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów b) przelewy z dławieniem bocznym,
których światło przelewu ma mniejszą długość niż szerokość koryta; mogą wystąpić tutaj zaburzenia przepływu: na jednym z brzegów (przelewy z jednostronym dławieniem bocznym) lub na obu brzegach przelewu (przelewy z obustronnym dławieniem bocznym)
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów 2.3. Ze względu na ustawienie
krawędzi przelewu w stosunku do głównego kierunku przepływu. Najczęściej wyróżnia się:
a) przelewy czołowe, ustawione prostopadle do kierunku przepływu,
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wstęp Podział przelewów b) przelewy ukośne,
c) przelewy boczne, usytuowane równolegle do kierunku przepływu.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przelew niezatopiony (o ostrej krawędzi)
H – grubość warstwy na przelewie,V0
2/2g – wysokość prędkości,H0 = H+ V0
2/2g – grubość warstwy na przelewie uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0,
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przelew zatopiony (o ostrej krawędzi)
V0 – prędkość dopływającej wody,H0 = H+ V0
2/2g – grubość warstwy na przelewie uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0,
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wykonanie charakterystyki przelewu, obliczenie przepływu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
DaneNumer
pomiaruRzędna
zwierciadła wody [cm]
H – grubość warstwy wody na
przelewie [cm]
Q – przepływ [m3/h]
1 47.2 13.0 175
2 46.4 12.2 153
3 44.7 10.5 133
4 43.3 9.1 104
5 41.2 7.0 73
6 39.2 5.0 48
7 37.2 3.0 26
8 35.9 1.7 12
9 34.5 0.3 8
Rzędna korony przelewu – 34.2
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Charakterystyka przelewu
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Q [m3/s]
H [
cm
]
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Obliczenie przepływu Przelew niezatopiony
prostokątny bez dławienia bocznego o ostrej krawędzi
2302
32
HgbQ
– współczynnik wydatku; <1, b – szerokość przelewu,H0 – grubość warstwy na przelewie
uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wyniki pomiarów smQ
smQ
smQ
smQ
smQ
smQ
smQ
smQ
smQ
39
38
37
36
35
34
33
32
31
11.0
43.1
35.3
21.7
94.11
69.17
93.21
47.27
2.30
Obliczenie przepływu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przelew zatopiony prostokątny bez dławienia bocznego o ostrej krawędzi
23
02 HgbmQ – współczynnik zatopienia, b – szerokość przelewu,H0 – grubość warstwy na przelewie
uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0.
Obliczenie przepływu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wzór na współczynnik zatopienia
3
1
2.0105,1
Hz
pa
d
Obliczenie przepływu
pd – wysokość przelewu zatopionego,
H - wysokość zwierciadła wody górnej od krawędzi przelewu,
z - różnica wysokości,a - wzniesienie wody dolnej ponad
krawędź przelewu.
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Wyniki pomiaru
Q=0.010 m3/s
mb
ma
mz
m
485.0
03.0
07.0
45.0
329.0
Obliczenie przepływu
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przebieg pomiarów
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przebieg pomiarów
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przebieg pomiarów
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Przebieg pomiarów
Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja
Literatura
1. Kubrak E.,Kubrak J., 2004, Hydraulika techniczna, SGGW, Warszawa,
2. Troskolański A.T., 1967, Hydromechanika, WNT, Warszawa