PHẦN V: THIẾT KẾ TUYẾN NĂNG LƯỢNG
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NƯỚC VA TRONG ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC
2.4. Tính toán áp lực nước va
2.4.2. Tính toán nước va dương
Với mục đích tính toán là kiểm tra khả năng chịu lực của đường ống, vì vậy phải tìm được tổ hợp tính toán sao cho áp lực tác dụng lên đường ống là lớn nhất. Do đó tôi tính toán cho hai tổ hợp là cột nước tính toán và cột nước lớn nhất để chọn tổ hợp bất lợi nhất là tổ máy thứ nhất đang làm việc bình thường thì đột ngột cắt tải tổ máy thứ hai.
a. Trường hợp 1:
Cột nước tĩnh H = Hmax = 75,916 (m).
Lưu lượng lớn nhất chảy qua đường ống là:
QH max= Q’1M Hmax . D12 . = 0,7917.42. = 109,7 (m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hướng nước là: a0 H max = 22.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Độ mở tương đối ban đầu của cánh hướng nước:
đ =
Qo = QoHmax = đ = =
Độ mở tương đối cuối của cánh hướng nước: c = 0.
Nếu ta coi quá trình đóng cánh hướng nước là đường thẳng, thì thời gian để đóng hoàn toàn cánh hướng nước từ độ mở tương đối ban đầu đ = 0,8 đến c = 0 là Ts’ = đ.Ts = 0,8.8 = 6,4 (s).
Xác định chỉ số đặc trưng thứ nhất của đường ống:
= = = 2,55
Xác định chỉ số đặc trưng thứ hai của đường ống:
= = = 0,098
Trong đó: VH max-Lưu tốc lớn nhất trong đường ống ứng với trường hợp H = Hmax = 75,916(m).
VH max =
Ta thấy .đ = 2,55.0,8 = 2,04 > 1; Như vậy với trường hợp này xảy ra nước va pha giới hạn 1 < m. Độ tăng tương đối áp lực nước va dương lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
max =
Trị số áp lực nước va dương lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
H = max.Hmax = 0,103.75,916 = 7,82 (m).
Cột nước lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
H = Hmax+max.Hmax = 75,916 + 0,103.75,916 = 83,736 (m).
b. Trường hợp 2:
Cột nước tĩnh H = Htt = 59,317 (m).
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Lưu lượng lớn nhất chảy qua đường ống là Q max= 136,29 (m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hướng nước là: a0 max = 34.
Độ mở tương đối ban đầu của cánh hướng nước : đ = 1.
Độ mở tương đối cuối của cánh hướng nước : c = 0.
Thời gian để đóng hoàn toàn cánh hướng nước từ độ mở tương đối ban đầu đ = 1 đến c = 0 là Ts = 8 (s).
Xác định chỉ số đặc trưng thứ nhất của đường ống :
= = = 3,986
Xác định chỉ số đặc trưng thứ hai của đường ống:
= = = 0,123
Trong đó : Vmax- Lưu tốc lớn nhất trong đường ống . Vmax =
Ta thấy .đ = 3,986.1= 3,986 > 1; Như vậy với trường hợp này xảy ra nước va pha giới hạn 1 < m. Độ tăng tương đối áp lực nước va dương lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
max =
Trị số áp lực nước va dương lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
H = max.Htt = 0,131.59,317 = 7,77 (m).
Cột nước lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
H = Htt + max.Htt = 59,317 + 7,77 = 67,087 (m).
Qua tính toán ta thấy trường hợp 1 là trường hợp bất lợi nhất. Khi đó cột nước lớn nhất tại cuối đường ống là : 83,736 (m).
c. Phân bố áp lực nước va dương: Với mục đích đơn giản trong tính toán và tăng thêm an toàn đối với đường ống người ta coi phân bố áp lực nước va dương theo quy luật đường thẳng và bỏ qua mọi tổn thất thuỷ lực.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
d. Kiểm tra khả năng chịu lực của đường ống: ta chỉ cần kiểm tra cho tiết diện cuối của đường ống (tiết diện nguy hiểm nhất). Theo điều kiện này thì chiều dày đường ống phải là :
tt = < = 50 (mm)
Vậy chiều dày đường ống đảm bảo làm việc an toàn trong mọi trường hợp.
2.4.3. Tính toán nước va âm .
Mục đích xác định ALNV âm là xác định đường đo áp trong đường hầm để kiểm tra khả năng xuất hiện áp suất chân không trong đường hầm. Để đơn giản trong tính toán ta xác định trị số ALNV âm lớn nhất tại cuối đường dẫn và phân bố chúng theo quy luật đường thẳng.
a. Trường hợp tính toán:
Tổ máy thứ nhất đang làm việc bình thường, ta tăng tải đột ngột tổ máy thứ 2.
Mực nước thượng lưu là MNC = 127(m).
Cột nước tĩnh H = Hmin = 49,876 (m).
Lưu lượng lớn nhất chảy qua đường ống là:
QH min= Q1’.D12. = 1,106.42. = 124,97(m3/s).
Độ mở lớn nhất của cánh hướng nước là: a0 max = 34.
Độ mở tương đối ban đầu của cánh hướng nước : đ = 0.
Độ mở tương đối cuối của cánh hướng nước : c = 1.
Thời gian để mở hoàn toàn cánh hướng nước từ độ mở tương đối ban đầu đ =0 đến c = 1 là Ts = 8 (s).
Xác định chỉ số đặc trưng thứ nhất của đường ống :
= = = 4,433
Xác định chỉ số đặc trưng thứ hai của đường ống:
= = = 0,136
Trong đó : VH min- Lưu tốc lớn nhất trong đường ống .
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
VH min =
Ta thấy .đ = 4,433.0 = 0 < 1; Như vậy với trường hợp này xảy ra nước va pha thứ nhất 1 > m. Độ tăng tương đối áp lực nước va âm lớn nhất tại cuối đường ống trong trường hợp này là:
max = 2.
Trong đó: 1 - độ mở tương đối của cánh hướng nước ở cuối pha thứ nhất .
1 = , = = 0 Thay số vào công thức ta có:
max = 2.4,433.
max = - 0,259
Trị số áp lực nước va âm lớn nhất tại cuối đường ống là:
H = max.Hmin = - 0,259.49,876 = - 12,92 (m).
b. Phân bố áp lực nước va âm :
Đối với nước va âm trong trường hợp này là nước va pha thứ nhất do đó quy luật phân bố áp lực nước va theo đường cong lõm. Nhưng để đơn giản và dễ vẽ ta coi nó phân bố theo quy luật đường thẳng và đặt dưới đường phân bố tổn thất thuỷ lực. Tổn thất thuỷ lực này tính với lưu lượng tương ứng với độ mở cuối cùng.
c. Tính toán tổn thất thuỷ lực:
Khi tính toán nước va âm thì độ mở cuối cùng của cánh hướng nước là a0max=34, do đó lưu lượng và vận tốc chảy trong đường ống ứng với độ mở này là Q = 123,24(m3/s); v = 4,36(m/s). Tổn thất trong đường ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ tại các vị trí thay đổi hình dạng hoặc đổi hướng và qua lưới chắn rác được tính với lưu lượng và vận tốc này.
Công thức chung để tính toán tổn thất: htt = hdd +hcb
Trong đó:
hdd : Tổn thất dọc đường theo chiều dài dòng chảy.
hcb: Tổn thất cục bộ tại các chỗ thay đổi hình dạng ống.
+ Xác định tổn thất dọc đường hd d
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
hdd = = = 0,18 (m) Trong đó: L - chiều dài ống áp lực; L = 119 (m).
Dkt - đường kính đường ống áp lực; Dkt = 6 (m).
V - vận tốc trong đường ống; V = 4,36 (m/s).
g - gia tốc trọng trường; g = 9,81 (m/s2).
- hệ số đặc trưng đường ống thép. Vì vận tốc trong đường ống v = 4,36(m/s) > vgh = 2,1(m/s) do đó dòng chảy trong đường ống nằm trong khu sức cản bình phương. Theo Ni-cu-rat-sơ ta có :
= = 0,0093
- độ nhám tuyệt đối của thành ống, lấy với ống thếp cũ: = 0,15 + Xác định tổng tổn thất thuỷ lực cục bộ hcb
Tổn thất cửa vào đường ống . h1 = 1. =
Tổn thất qua lưới chắn rác: Dựa vào công thức (4-82) trang 49 Sổ tay tính toán thuỷ lực ta có:
= 0,011 (m).
Trong đó: S – chiều dày lớn nhất của thanh lưới; chọn S = 0,1(m).
d – khoảng cách giữa hai thanh lưới; d = 0,10 (m).
- hệ số phụ thuộc hình dạng thanh lưới; = 0,15.
- góc nghiêng của lưới so với phương nằm ngang; = 90o. V1 – vận tốc trung bình trên lưới chắn rác; V1= 1,2 (m/s).
Tổn thất qua khe van, phai:
(m).
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Tổn thất qua khuỷu cong: Do đường dẫn của TTĐ Bản Vẽ có hai đoạn khuỷu cong do đó tổn thất:
(m).
Tổn thất qua đoạn nối tiếp đường ống áp lực vào buồng xoắn Turbin:
(m).
Trong đó: Vcv - lưu tốc tại cửa vào của buồng xoắn; Vcv = 7,5 (m/s).
Tổng tổn thất cục bộ trong đường ống là:
=
= 0,194 + 0,011 + 0,039 + 0,291 + 0,115 = 0,65(m).
+ Xác định tổng tổn thất thuỷ lực trên đường ống.
htt = hdđ +hcb = 0,18 + 0,65 = 0,83 (m).
d. Kiểm tra cao trình đặt tuyến đường ống:
Sau khi tính toán áp lực nước va âm và tổn thất trên đường ống ta xây dựng được đường đo áp thấp nhất. Kiểm tra thấy cao trình đặt ống nằm dưới đường đo áp thấp nhất. Vậy trong đường ống không suất hiện áp suất chân không trong khi làm việc.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
831256
1046.7
360.3208 604.3604..7 773
MNDBT = 145m MNC = 127m
Tiểu luận Tư tưởng HCM
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 124 Ngành:Công trình Thủy Điện
Biểu đồ phân bố áp lực nước va.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
360.3208 6 773
604.3604..7
2597.5 6100
3202.5
1046.7
11900
Tiểu luận Tư tưởng HCM