От пункта А проложена водопроводная сеть с последовательным и параллельным соединениями стальных

От пункта А проложена водопроводная сеть: с последовательным и параллельным соединениями стальных, бывших в эксплуатации, трубопроводов, к двум водоемам на разных отметках и постоянной разницей уровней Н. Вода подается из одного водоема в другой посредством сифона с углами поворота α и β, выполненного из стального трубопровода диаметром d. От нижнего водоема отходит стальной трубопровод длиной L и диаметром d, заканчивающийся задвижкой. На последнем участке последовательного соединения трубопроводов имеется равномерно распределенный путевой объемный расход q и объемный расход в конце трубопровода Q2.
Определить:
Объемный расход в сифоне.
Распределение объемного расхода воды Q1 в параллельных ветвях водопровода.
Потери напора по длине трубопровода на участках последовательного соединения.
Повышение давления Δp в трубопроводе при внезапном закрытии задвижки.

Дано: d = 0,6 м, L = 8 · 102 = 800 м,
Q1 = 6∙10-2 м3/с, Q2 = 10∙10-2 м3/с,
q = 4∙10-2 л/с = 4∙10-5 м3/с, α = 45 ̊ ,
β = 60 ̊ , Н = 1 м, е = 7 мм = 0,007 м,
ʋ0 = 1, 3 м/с.
Qс = ? h = ? ∆р = ? Qп1= ? Qп2 = ? Qп3 = ?

Решение.
1. Объемный расход в сифоне определится по формуле:
,
где ζсист – коэффициент сопротивления системы.
Определим площадь сечения магистрального трубопровода:

Гидравлическое сопротивление системы (ζсист ) складывается из местных сопротивлений при повороте сифона и сопротивления гидравлического трения по длине сифона. Значения коэффициентов местных сопротивлений при углах поворота α = 45 ̊ и β = 60 ̊ определим по справочнику: ζ45̊ = 0,35 = ζ1, ζ60̊ = 0,55 = ζ2
Рассчитаем сопротивление гидравлического трения по формуле: ,
где А – удельное сопротивление трубопровода, зависит от диаметра и материала трубы.
А = 0,023 с2/м6 [1]

Представим выше записанную формулу в виде: (умножили и поделили на 2g). Тогда формула перепишется следующим образом: ,
ζ3 =
ζ3 =
Суммарный коэффициент сопротивления:

Тогда расход будет
2. Из условия следует, что Q1 = Qп1+ Qп2 + Qп3,
где Qп1, Qп2 ,Qп3 – расходы в параллельных ветвях.
Потери напора в каждой из параллельной ветви будут одинаковы:

Т.е.: , а так как длины участков и их диаметры равны, то, следовательно, получаем: Qп1= Qп2 = Qп3 = Q1/3 = 6∙10-2/3 = 2∙10-2 м3/с.
3. Рассчитаем потери напора по длине трубопровода.
На первом участке потери будут определяться по формуле: ,
где
На втором участке
На третьем участке указан равномерно распределенный путевой расход. Выделим на рассматриваемом участке длины dх на расстоянии x от начала этого участка. Потери напора на этом участке

Потерями напора в местах внезапного сужения труб пренебрегаем.
Удельные сопротивления для участков трубопровода: А1 = 0,023 с2/м6, А2 = 0,85 с2/м6 (d = 0,3 м), А3 = 6,96 с2/м6 (d = 0,2 м) [1].
Найдем расход:
Потери напора:

Суммарные потери
4. Определим повышение давления в трубопроводе при внезапном закрытии задвижки.
,
где а – скорость распространения ударной волны в трубопроводе, м/с;

Часть выполненной работы