Kā noteikt ūdens plūsmu caur cauruli

Saturs

Instrukcijas
Kā
Kas jums nepieciešams

Plūsma caur cauruli notiek gravitācijas vai spiediena rezultātā. Tas var būt laminārs (gluds) vai turbulents (raupja). Metode, ko izmanto plūsmas vai plūsmas ātruma noteikšanai, ir atkarīga no šķidruma īpašībām un kanāla kanāla īpašībām. Vienkāršākais aprēķina plūsmas ātrums ir ūdens, kas vienmērīgi plūst caur pusi piepildītu cauruli fiksētā slīpumā, ar fiksētu diametru bez papildu spiediena ārpus atmosfēras. Vienveidīgai plūsmai ir nemainīgs dziļums. Tādā veidā plūsmas cauruli uzskata par atvērtu kanālu un Chezy-Manning vienādojumu var izmantot, lai aprēķinātu plūsmas ātrumu. Visi mērījumi jāpārvērš metros.

Instrukcijas

Plastmasas caurules plūsma (dīķa cauruļu attēls, ko veicis hrisharvey no Fotolia.com)

Izmēra caurules dziļumu (d). Tas ir attālums no ūdens virsmas līdz apļveida caurules apakšai tā zemākajā punktā. Turiet lineālu vai lenti perpendikulāri caurules slīpumam. Izmēra caurules iekšējo diametru (D), saglabājot mērlentes galu zemākajā punktā un virzoties uz apļveida šķērsgriezuma pretējo pusi. Piemēram, izmantojot šādus vienādojumus, mēs varam izmantot divus metrus plūsmas dziļumam (d) un 1,5 m iekšējam diametram (D). Rādiuss ir puse no diametra, tāpēc caurules rādiuss ir 0,7 m.
Nosaka caurules slīpumu, izmērot augstuma kritumu no attāluma. Augstuma kritums ir attālums, ko plūsma šķērso vertikālā ass, kas ir perpendikulāra plakanai virsmai. Var izmantot arī slīpuma mērīšanas rīku, pretējā gadījumā konstrukcijas līmenis ir 1,8 metri un mērlente labi darbojas. Novietojiet gala galu caurules augšpusē un pielīdziniet caurules augšējam līmenim. Palieliniet vai samaziniet līmeņa peldošo galu, līdz indikators nolasīs līmeni. Izmēra attālumu starp līmeņa peldošā gala apakšējo daļu līdz caurules augšdaļai, turot mērīto lenti perpendikulāri plaknei. Šo pasākumu sauc par "augšāmcelšanos". Tā kā tika izmantots 1,8 metru līmenis, "palaist" ir 1,8 metri. Slīpums tiek aprēķināts, dalot "palaist" ar "augošā". Piemēram, ja palielinājums ir 0,15 metri, slīpumu var aprēķināt: S = "pieaugums" / "palaist" = 0,15 m / 1,8 m = 0,015 = 1,5%. Slīpums ir 0,015. Procentuāli caurules slīpums ir 1,5%.
Skicējiet caurules šķērsgriezumu, ieskaitot ūdens plūsmu, un iezīmējiet tā mērījumus. Aprēķiniet caurules samitrināto perimetru P. Tas ir attālums pa cauruļvada iekšējo perimetru, kas atrodas zem ūdens. Šis attālums veido loku, un to var atrisināt, caurules rādiusu reizinot ar leņķi, ko tas uzliek. Vēl viens uzvedības leņķa domāšanas veids ir loka nepilnību leņķis. Šā attāluma vienādojums izskatās šādi: P =? r, kur? = loka slīpuma leņķis radiānos un r = caurules rādiuss.
Savā skicē atzīmējiet caurules centru un izvelciet divas staru līnijas no caurules centra, lai ūdens virsma atbilstu tās sienai. Leņķi radiānos, kas atzīmēti starp šīm divām staru līnijām, var izmantot, lai aprēķinātu mitrināto perimetru. Tas ir centrālais leņķis, ko var aprēķināt, izmantojot šādu vienādojumu. Šis vienādojums ir atšķirīgs, ja caurule ir vairāk nekā puse pilna. Tātad? = 2 loki ((r - d) / r), ar d = plūsmas dziļums un r = caurules rādiuss. Piemērā? = 2 loki (0,7 m - 0,6 m) / 0,7 m) = 0,14 radiāni. Atcerieties, ka kosīna loks ir tāds pats kā apgrieztā kosīcija vai cos ^ -1.
Atrisiniet mitrās perimetra (P) vienādojumu, izmantojot centrālā starojuma leņķi un cauruli. Skatiet šo vienādojumu, kas atrisināts zemāk, kā piemērs: P =? R = 0,14 radiāni * 0,7 metri = 0,1 metri.
Atzīmējiet plūsmas apgabalu (A) savā skicē. Tā ir visa teritorija, ko aizņem ūdens. Teritorijas ģeometrisko formu sauc par sektoru, un šīs zonas noteikšanas formula ir A = (r ^ 2 (-? Sin)?) / 2, kur r = caurules rādiuss, = centrālais leņķis. Skatiet šo vienādojumu, kas atrisināts zemāk par piemēru: A = (r ^ 2 (? - sin?)) / 2 = (0.7 ^ 0.6m * (0.14 - sin (0.14)) / 2 = 2,2 kvadrātmetri.
Aprēķiniet hidraulisko rādiusu (R) vai attiecību starp plūsmas zonu un mitru perimetru, izmantojot vienādojumu R = A / P, kur A = plūsmas laukums un P = slapjš perimetrs. Skatiet šo vienādojumu, kas atrisināts zemāk, piemēram: R = A / P = 2,2 kvadrātmetri / 2m = 0,3 metri.
Nosaka Manning raupjuma koeficientu caurules materiālam. Jo stingrāks materiāls, jo lielāks berzes daudzums ūdenī, un tāpēc zemāka ir plūsma. Šis koeficients to ņem vērā, aprēķinot plūsmu. Manning raupjuma koeficientu var atrast lielākajā daļā inženiertehnisko atsauces rokasgrāmatu. Dažas kopējās vērtības ir 0,133 betonam, 0,009 PVC un 0,024 gofrētajam tēraudam. Piemēram, vērtība 0,013 norāda uz betona cauruli.
Izmantojiet Chezy-Manning vienādojumu, lai atrisinātu plūsmu. Šis vienādojums ir Chezy vienādojuma un Manning vienādojuma kombinācija. To regulāri izmanto civilajā būvniecībā, lai aprēķinātu plūsmas ātrumu caur cauruli. Plūsmas ātruma (Q) vērtība ir kubikmetros sekundē. Q = (1,49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S), kur Q = plūsmas ātrums, n = nelīdzenuma koeficienta noteikšana, a = plūsmas laukums, R = hidrauliskais rādiuss un S = caurules slīpums. Skatiet šo vienādojumu, kas atrisināts tālāk, piemēram, Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S) = (1,49 / 0,013) * (2,2 kvadrātmetri) * 0,3 ^ (2/3) metri (.05) = 60 kubikmetri sekundē.
Pārbaudiet matemātiku, izmantojot kalkulatoru. Plūsmas ātrums (Q) ir kubikmetros sekundē. Piemēram, tas nozīmē 60 kubikmetrus ūdens, kas sekundē izplūst no caurules.

Kā

Ātrumu var aprēķināt no plūsmas ātruma un laukuma, izmantojot vienādojumu V = Q / A. Lieliem attālumiem augstuma izmaiņas jāmēra, izmantojot mērītāja un stieņa līmeni. Chezy-Manning vienādojums nedaudz atšķiras metriskajiem mērījumiem: (s) = Q (1,00 / n) (A) (R (2/3)) [m ^ 3 / s].