Với giả thiết các khớp nối do lún không đều giữa các đoạn sẽ phát sinh bậc lồi (hay bậc thụt) với chiều cao khống chế Zm = 5mm, loại mố gồ ghề là bậc lồi theo chiều dòng chảy (Loại I theo bảng 2.4) có góc = 900. Khi đó đệ số khí hóa phân giới tính cho trường hợp bất lợi nhất là bậc lồi sẽ là: Kpg = 0,125. 0,65 = 2,33.
Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước MỤC LỤC Tài liệu tính tốn: u cầu tính tốn: I Kiểm tra khí hóa dòng chảy dốc nước vị trí khớp nối tháo Qtk .3 I.1 Vẽ đường mặt nước dốc nước: I.2 Xác định hệ số hóa phân giới: .6 I.3 Xác định hệ số khí hóa thực tế mặt cắt tính tốn: II Kiểm tra khả khí thực dốc nước III Thiết kế phận tiếp khí dốc nước để đề phòng khí thực III.1 Bố trí phận tiếp khí dốc nước: III.2 Tính tốn BPTK1 Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước TÍNH TỐN KHÍ THỰC TRÊN CƠNG TRÌNH THÁO NƯỚC ĐỀ SỐ 43 Tài liệu tính tốn: - Dốc nước sau đập tràn có sơ đồ hình Chiều dài từ ngưỡng tràn đến đầu dốc Chiều dài dốc Độ dốc Vật liệu thân dốc Độ nhám bề mặt Gồ ghề cục khớp nối (dự kiến) Cao độ đầu dốc Nhiệt độ nước Mặt cắt ngang dốc Lưu lượng thiết kế Độ sâu đầu dốc Hình thức tiêu cuối dốc : Lo = 30m : L = 200m (trên mặt bằng) 10 đoạn x 20m : i = 0,29 : BTCT M200 : n = 0,017 ( = 0,5mm) : Zm = 5mm : đ = 300,0m : T = 250 : chữ nhật, B = 20m : QTK = 400 m3/s : hđ = 3,31 : mũi phun u cầu tính tốn: - Kiểm tra khí hóa dòng chảy dốc nước vị trí khớp nối tháo Qtk Kiểm tra khí thực dốc nước: Thiết kế phận tiếp khí (BPTK) đề phòng khí thực có Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước BÀI LÀM I Kiểm tra khí hóa dòng chảy dốc nước vị trí khớp nối tháo với lưu lượng Qtk I.1 Vẽ đường mặt nước dốc nước: I.1.1 Xác định định tính đường mặt nước dốc nước: Để xác định tính đường mặt nước dốc nước ta xác định độ sâu h0, h1, hk sau: + Xác định hk: Mặt cắt ngang dốc mặt cắt chữ nhật B = 20m nên ta sử dụng công thức sau để tính hk: q 3 q (1) g Trong đó: Q: lưu lượng đơn vị q = Q 400 20(m / s ) B 20 : hệ số lưu tốc: = G: gia tốc trọng trường: g = 9.81 Thay số liệu vào biểu thức (1) ta được:hk = 3,44m + Xác định ho: Để xác định chiều sâu dòng chảy dốc nước ta sử dụng phương pháp tính tốn lợi mặt thủy lực kênh: Tính f(Rln) = 4mo i 0,29 0,01077 Q 400 Tra phụ lục (8-1) giáo trình thủy cơng tập với n = 0,017 ta được: Rln = 1,2 Tra phụ lục (8-3) giáo trình thủy cơng tập với n = 0,17 B/Rln = 20/1,2 = 16,67 ta được: h 0,670 h 0,670 Rln 0,670 1,2 0,804m Rln Vậy chiều sâu dòng chảy dốc nước ho = 0,804m Các độ sâu mực nước dốc nước tương ứng: hk = 3,44m; ho = 0,804m, hđ = 3,31m Với i = 0,29 h0 Vng bị xâm thực Bằng cách nội suy từ biểu đồ lưu tốc V ĐT dọc theo dòng chảy xác định mặt cắt có V ĐT = Vng = 9,5m/s mặt cắt B nằm mặt cắt cách đầu dốc đoạn Lb = 59,57 m Đoạn từ mặt cắt B tới cuối dốc cần có biên pháp bảo vệ hợp lý chống khí thực Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước III Thiết kế phận tiếp khí dốc nước để đề phòng khí thực III.1 Bố trí phận tiếp khí dốc nước: Hình thức hệ thống thơng khí chọn mũ hắt kết hợp với máng thơng khí Theo tính tốn mục đoạn dốc nước từ sau mặt cắt B (cách đầu dốc khoảng 59,56m) cần phải bảo vệ chống khí thực để đảm bảo an tồn cho thân dốc, bố trí BPTK sau: - BPTK1 đặt mặt cắt M1, cách đầu dốc 30m; - BPTK2 đặt mặt cắt M2, cách đầu dốc 90m; - BPTK3 đặt mặt cắt M3, cách đầu dốc 150m; Theo cách bố trí này, chiều dài bảo vệ Lp BPTK 60m (xem hình 1) Trong thực tế thiết kế cần tính tốn với số phương án bố trí khác để so sánh chọn phương án hợp lý Hình 1: Sơ đồ bố trí phận tiếp khí: Với phương án bố trí nêu, nội suy từ đường mặt nước (bảng 1) ta có thơng số thủy lực mặt cắt có bố trí BPTK sau: Vị trí BPTK1 BPTK2 BPTK3 Bảng 3: THƠNG SỐ TÍNH TỐN CÁC BPTK L Lp h v Fr (m) (m) (m) (m/s) 30.00 60 1.320 15.16 17.748 90.00 60 0.917 21.81 52.878 150.00 60 0.827 24.18 72.067 Fr 4.213 7.272 8.489 Trong đó:`` - L: khoảng cách từ đầu dốc tới mặt cắt tính tốn - Lp: chiều dài cần bả vệ sau BPTK III.2 Tính tốn BPTK1 III.2.1 Xác định chiều cao mũi hắt: (Zm) Áp dụng công thức: Z m Học viên: Vũ Thị Thu Trà L p cos 2 25 Fr Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước Với Lp = 60m; = 16.18; Fr = 17.74 Thay vào ta được: Zm = 0.74m III.2.2 Chọn độ nghiêng mũi hắt: Sơ đồ bố trí mũi hắt hình 2: Với dốc nước ta chọn mũi hắt ngược với góc hắt = 00 60 tốn lòng dẫn có độ dốc i = 0,29 khơng lớn nên chọn = 40 tan = 0,07 Theo sơ đồ bố trí mũi hắt ta tính được: Z1 = tan Lm = 0,07 Lm Hình 2: Sơ đồ bố trí mũi hắt Z2 = tan Lm = 0,29 Lm Zm = Z1 + Z2 = (0.07 + 0,29) Lm = 0,36 Lm = 0,74 Vậy Lm = 2,1m III.2.3 Tính chiều dài buồng khí sau mũi hắt: Áp dụng công thức (4.2) 14TCN 1998:2006 ta có chiều dài buồng khí sau mũi hắt tính theo công thức sau: Zm 2Z cos Fr Fr sin Fr sin m cos cos h h Thay số Lb = 14,292m Lb h cos III.2.4 Xác định lưu lượng khí đơn vị cần cấp: qa = 0,033 x Lb x V Trong đó: V: lưu tốc bình qn dòng chảy phía buồng khí lấy lưu tốc dòng chảy phía mũi hắt Thay số qa = 0,033 x 14,292 x 15,16 = 7,5 m3/s.m III.2.5 Lưu lượng khí tổng cộng: Qa = qa B = 7,5.20 = 150m3/s III.2.6 Tính diện tích tổng cộng mặt cắt ngang ống dẫn khí: a Qa chọn Va = 30m/s ta có a = 5m2 Va Do trị số a nhỏ nên ta cần bố trí ống thơng khí bên thành bên dốc nước Như ta có tổng ống thơng khí bên thành a1 a 2,5m 2 Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước III.2.7 Chọn kích thước ống: Ba x ta = 2,5 x 1,0 m Trong đó: Ba: cạnh mặt cắt ngang ống theo chiều dòng chảy ta: cạnh mặt cắt ống theo chiều vng góc với mặt bên tường hay trụ Với kích thước ống chọn, vận tốc khí ống là: Q 150 Va a 30m / s Ba t a 2.2,5.1,0 III.2.8 Xác định độ chân khơng buồng khí: Theo cơng thức (4.7) 14TCN 1998 – 2006 ta có: hck Va2 a g a2 Trong đó: a 780 - Va = 30m/s; - a: hệ số xác định theo công thức (4.8) 14TCN 1998 – 2006 a 1 i i: tổng tổn thất áp lực qua ống dẫn khí bao gồm tổn thất cục tổn thất dọc đường +Tính tổn thất cục bao gồm tổn thất cửa vào (cv) tổn thất đoạn uốn cong gấp (u) Tại cửa vào không thuận cv = 0,5 Tại vị trí uốn cong gấp 900 (trục ống thẳng đứng chuyển sang nằm ngang đáy dốc): u = 1,1 + Tính tổn thất dọc đường t B Với chiều dài ống: La H t a 2t t 2 Trong đó: Ht: Chiều cao thành lòng dẫn, Ht = 2m ta: Chiều rộng mặt cắt ống thơng khí ta = 1m B1: Bề rộng lòng dẫn: B1 = B = 20m tt: Chiều dày thành ống dẫn thành bên, chọn tt = 0,7m Thay vào ta La = 13,9m Mặt cắt ống có : Ba = 2,5m, ta = 1, a = 7m, a = 2,5 m, Ra = 0,357m, C R = 29,61 gLa Khi hệ số tổn thất áp lực dọc đường : d = 0,311 C R Như ống có : i = 0,5 + 1,1 + 0,311 = 1,911 Thay vào cơng thức (4.8) ta có a = 0,586 Thay vào công thưc (4.7) ta hck = 0,171 < 0,5 Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: 10 Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước Như ống thơng khí đảm bảo điều kiện làm việc đường tháo III.2.9 Tính tốn kích thước máng dẫn khí đáy sau dốc nước Sơ đồ máng hình 3: Bề rộng máng: Bmk = Ba = 2,5m - Chiều sâu máng: tmk = ta – Zm = – 0,74 = 0,26m III.2.10 Tính chiều cao lớn buồng khí: Hình 3: Sơ đồ máng dẫn khí Theo cơng thức (4.10) 14TCN 1988 – 2006 ta có: hb Z m V2 cos tg tg 2g Trong đó: Zm: chiều cao mũi hắt m = 0,74m : góc hắt = 40 V: lưu tốc trung bình mặt cắt vị trí đặt BPTK: V = 15,16m/s : góc nghiêng dốc nước = 16,170 Thay số vào cơng thức ta tính được: hb = 2,25m Với phận tiếp khí khác tính tương tự Kết tính tốn thiết kế BPTK cho dốc nước thể bảng 4: Bảng 4: BẢNG TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN TIẾP KHÍ STT Thơng số 10 11 12 13 Vị trí đặt Chiều cao mũi hắt Chiều dài mũi hắt Góc nghiêng mũi Chiều dài buồng khí Lưu lượng khí Lưu lượng khí tổng cộng Số ống dẫn khí Kích thước ống Độ chân khơng Bề rộng máng Chiều sâu máng Chiều cao buồng khí Học viên: Vũ Thị Thu Trà Ký hiệu L Zm Lm Lb qa Qa n B a x ta hck Bmk tmk hb Đơn vị BPTK1 BPTK2 BPTK3 m m m độ m m /s.m m3/s 30 0.736 2.046 14.29 7.15 143.00 2,5 x 0.16 2.5 0.264 2.246 100 0.377 1.161 14.23 10.24 204.80 x 1,2 0.15 3.0 0.823 2.933 170 0.316 1.089 57.06 45.53 910.59 3,5 x 1,5 0.34 3.5 1.184 2.822 m m m m m Trang: 11 ... tra khí hóa dòng chảy dốc nước vị trí khớp nối tháo Qtk Kiểm tra khí thực dốc nước: Thiết kế phận tiếp khí (BPTK) đề phòng khí thực có Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực. .. hợp lý chống khí thực Học viên: Vũ Thị Thu Trà Trang: Bài tập tính tốn khí thực cơng trình tháo nước III Thiết kế phận tiếp khí dốc nước để đề phòng khí thực III.1 Bố trí phận tiếp khí dốc nước:... tính tốn lợi mặt thủy lực kênh: Tính f(Rln) = 4mo i 0,29 0,01077 Q 400 Tra phụ lục (8-1) giáo trình thủy cơng tập với n = 0,017 ta được: Rln = 1,2 Tra phụ lục (8-3) giáo trình thủy cơng tập với