Приложение A. Коэффициент шероховатости труб и каналов по Маннингу. Коэффициент шероховатости бетона


Коэффициент шероховатости n

 

Материал стенок русла

Коэффициент шероховатости n

Сталь

0,012

Чугун

0,013

Бетон

0,013

Нескальный грунт

0,025

Скальный грунт

0,040

 

Коэффициент Шези можно также найти по более простой формуле Маннинга

 

.                                          (3.17) 

Пример 5. Определить нормальную глубину в железобетонном лотке шириной м, уклон дна лотка, если расход воды, протекающей по лотку, равенм3/с. Относительная погрешность по расходу не должна превышать 1 %.

Решение

Задаются рядом значений глубин (0; 0,5; 1,0; 1,5 и 2 м), для которых в табл. 3.2 вычисляются соответствующие им величины площадей живого сечения , смоченного периметра , гидравлического радиуса R, коэффициента Шези C, средней скорости и пропускной способности.  При вычислении коэффициента Шези использовалась формула Маннинга. Коэффициент шероховатости стенок лотка, согласно табл. 3.1, принят равным 0,013. По найденным значениям строится график (рис. 3.3).

 

Таблица 3.2

Определение нормальной глубины

 

Формула

Единица измерения

h, м

0

0,5

1

1,5

2

1,244

м2

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

2,49

м

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

4,49

м

0,00

0,33

0,50

0,60

0,67

0,55

м0,5/с

0,00

64,05

68,53

70,65

71,90

69,72

м/с

0,00

2,86

3,75

4,24

4,55

4,02

м3/с

0,000

2,865

7,507

12,716

18,189

10,004

100,00

71,35

24,93

–27,16

–81,89

–0,04

 

h, м Q, м3/с

 

Рис. 3.3. Определение нормальной глубины

По заданному расходу 10 м3/с по графику определяется глубина лотка, равная 1,244 м. Найденное значение подставляется в табл. 3.1 и вычисляется относительная погрешность. Величина погрешности составила минус 0,04 %. Следовательно, нормальная глубина равна 1,244 м.

 

Вопрос №35. Гидромашины. Классификация насосов.

Гидравлическими машинами называются машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для полезного использования (гидродвигатель).

Насосы и гидромоторы применяют также в гидропередачах, назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному органу, а также преобразование вида и скорости движения последнего посредством жидкости.

Гидропередачи по сравнению с механическими передачами (муфты, коробки скоростей, редукторы и т.д.) имеют следующие преимущества. 1. Плавность работы. 2. Возможность бесступенчатого регулирования скорости. 3. Меньшая зависимость момента на выходном валу от нагрузки, приложенной к исполнительному органу. 4. Возможность передачи больших мощностей. 5. Малые габаритные размеры. 6. Высокая надежность.

Эти преимущества привели к большому распространению гидропередач, несмотря на их несколько меньший, чем у механических передач КПД.

В современной технике применяется большое количество разновидностей машин. Наибольшее распространение для водоснабжения населения получили лопастные насосы. Рабочим органом лопастной машины является вращающееся рабочее колесо, снабженное лопастями. Лопастные насосы делятся на центробежные и осевые.

В центробежном лопастном насосе жидкость под действием центробежных сил перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

На рис. 7.1 изображена простейшая схема центробежного насоса. Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов - подвода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода. Рабочее колесо 2 передает жидкости энергию от приводного двигателя. Рабочее колесо состоит из двух дисков а и б, между которыми находятся лопатки в, изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии. По отводу жидкость отводится от рабочего колеса к напорному патрубку или, в многоступенчатых насосах, к следующему колесу.

Рис. 7.1. Схема центробежного насоса

В осевом лопастном насосе жидкость перемещается в основном вдоль оси вращение рабочего колеса (рис. 7.2). Рабочее колесо осевого насоса похоже на винт корабля. Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 3, с помощью которого устраняется закрутка жидкости, и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых давлениях.

Рис. 7.2. Схема осевого насоса

Осевые насосы могут быть жестколопастными, в которых положение лопастей рабочего колеса не изменяется, и поворотно-лопастными, в которых положение рабочего колеса может регулироваться.

studfiles.net

Приложение A. Коэффициент шероховатости труб и каналов по Маннингу

www.politerm.com

Трубопроводы

Асбестоцементные

0.011

Чугунные, новые

0.012

Керамические (Глиняной черепицы)

0.014

Железобетонные

0.011

Бетонные

0.012

Стальные

0.012

Стальные – с внутренним эмалированием

0.010

Гофрированный металл

0.022

Стеклянные

0.010

Свинцовые

0.011

Латунные

0.011

Медные

0.011

Пластиковые

0.009

Полиэтиленовые- гофрированные с гладкой внутренней стенкой

0.009- 0.015

Полиэтилена- гофрированные с гофрированной внутренней стенкой

0.018- 0.025

Поливинилхлорид ПВХ- с гладкой внутренней стенкой

0.009- 0.011

Каналы

Асфальтовые

0.016

Кирпичная кладка

0.015

Бетонные и железобетонные, гладко затертые цементной штукатуркой

0.012

Бетонные и железобетонные, изготовленные на месте в опалубке

0.015

Земляной канал- чистый

0.022

Земляной канал- гравий

0.025

Земляной канал- каменистый

0.035

Кирпичная кладка

0.015

Кладка из бута и тесанного камня на цементном растворе

0.017

Деревянные из не строганых досок

0.013

Деревянные

0.012

Канал из оцинкованного железа

0.016

Методические рекомендации по повышению шероховатости цементобетонных дорожных и аэродромных покрытий

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1981

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ. Союздорнии. М., 1981.

Приведены требования к глубине бороздок шероховатости, обеспечивающих требуемую величину коэффициента сцепления колеса с покрытием. Предлагаются два способа улучшения фрикционных свойств покрытия:

создание шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия с использованием ткани и двух видов щеток - жесткой и мягкой;

применение в составе бетонной смеси дробленых песков.

Изложены технологические особенности создания шероховатости, требования к щеткам, особенности ухода за покрытием. Приведены требования к дробленым и природным пескам, используемым в составе цементов бетонной смеси, дан метод определения оптимальной доли дробленого песка в смеси с природным песком.

Применение настоящих «Методических рекомендаций» при строительстве цементобетонных покрытий автомобильных дорог позволит обеспечить необходимый показатель коэффициента сцепления колеса с покрытием и значительно повысить безопасность движения.

Табл. 1.

При строительстве автомобильных дорог и аэродромов с цементобетонным покрытием комплектом машин со скользящей опалубкой типа ДС-100 или ДС-110 отделка поверхности, как правило, осуществляется трубным финишером, протаскиванием полотна из мешковины и нанесением поперечных бороздок на покрытие с помощью щеток. Результаты определения коэффициента сцепления колеса с покрытием, обработанным таким образом, показали, что не всегда обеспечивается достаточно высокая величина этого показателя.

Результаты проведенных в Союздорнии исследований и испытания опытных участков покрытий, на которых шероховатость поверхности создавалась различными методами, позволили разработать «Методические рекомендации по повышению шероховатости дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий».

В «Методических рекомендациях» приведены требования к глубине бороздок шероховатости, обеспечивающих необходимую величину коэффициента сцепления колеса с покрытием; изложены технологические особенности создания шероховатости на поверхности свежеуложенного покрытия. Приведены требования к средствам, используемым для создания шероховатости, а также требования к дробленым и природным пескам и методика определения их содержания при применении в дорожном бетоне.

«Методические рекомендации» разработаны кандидатами технических наук А.М. Шейниным, В.А. Астровым, инженерами А.Н. Рвачевым, А.В. Ивантеевым и Р.А. Коганом.

1.1. Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для использования при строительстве цементобетонных дорожных и аэродромных покрытий комплектами высокопроизводительных машин типа «Автогрейд» ДС-100 и ДС-110. Допускается использовать «Методические рекомендации» при применении рельсоходных комплектов бетоноукладочных машин.

1.2. Предлагаются следующие способы улучшения фрикционных свойств покрытия:

создание шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия;

применение в составе бетонной смеси дробленых песков.

Наибольший эффект достигается при применении обоих способов.

1.3. В случае создания шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия средняя глубина бороздок шероховатости в зависимости от требуемой величины коэффициента сцепления колеса с покрытием должна быть не менее величин, указанных в таблице.

х) Определена автомобильной установкой ПКРС-2У при скорости 60 км/ч.

хх) Определена методом «песчаного пятна» Союздорнии.

1.4. Отработку технологии устройства шероховатости следует производить при пробном бетонировании.

2.1. Создание шероховатости на поверхности свежеуложенного покрытия должно начинаться сразу же после последнего прохода трубного финишера ДС-104, т.е. когда выровнена поверхность. Увеличение промежутка времени между окончанием выравнивания поверхности покрытия и началом создания шероховатости существенно ухудшает качество шероховатости поверхности.

2.2. В случаях, когда для отделки поверхности покрытия трубный финишер не применяется, создавать шероховатость следует сразу после прохода бетоноотделочной машины.

2.3. Для создания шероховатости в виде продольных бороздок следует применять влажное джутовое полотно, навешиваемое на трубный финишер ДС-104. При этом ширина зоны контакта полотна с поверхностью покрытия в направлении движения машины должна быть в пределах 1 - 2 м. Количество проходов машины ДС-104 по одному следу с протаскиванием полотна зависит от влажности поверхности бетона и определяется условием получения однородной шероховатости с бороздками необходимой глубины.

Допускается замена джутового полотна обычной жесткой мешковиной, которую складывают в несколько слоев с таким расчетом, чтобы увеличить массу мешковины до величины, позволяющей получить требуемую шероховатость.

В процессе работы необходимо периодически промывать, а затем подсушивать джутовое полотно (или мешковину) в целях очистки ткани и удаления из нее избытка влаги.

2.4. Для создания шероховатости в виде поперечных бороздок глубиной не менее 0,5 мм рекомендуется применять две щетки - жесткую и мягкую, навешиваемые на машину ДС-105. По направлению хода машины впереди должна быть жесткая щетка, за ней - мягкая. Обе щетки должны иметь ширину захватки 1500 мм.

Ворс жесткой щетки должен быть выполнен из синтетических (капроновых) нитей диаметром 1,0 мм, собранных в пучки по 25 - 30 штук. Длина ворса - не менее 75 мм, расстояние между пучками - 12 мм. Ворс мягкой щетки должен быть выполнен из синтетических нитей диаметром 0,3 - 0,4 мм, собранных в пучки по 25 - 30 штук. Длина ворса - не менее 95 мм. Пучки ворса располагают в шахматном порядке в три ряда с расстоянием между рядами 12 мм. Расстояние между соседними пучками в каждом ряду должно быть 22 мм.

2.5. Получение необходимой глубины бороздок шероховатости обеспечивается подбором давления щеток на поверхность бетона и углом наклона ворса к поверхности покрытия. Повторная обработка одного и того же участка не допускается.

2.6. Для обеспечения однородности поперечных бороздок шероховатости необходимо, чтобы высота расположения щеток над поверхностью покрытия оставалась неизменной. Для этого следует удалять неровности основания на полосах, по которым движутся колеса машины ДС-105.

3.1. Уход за бетоном следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП III-40-78.

3.2. В случае применения для ухода за бетоном пленкообразующих материалов следует обращать особое внимание на расход пленкообразующей жидкости и равномерность ее нанесения, так как избыток ее на поверхности уменьшает глубину бороздок шероховатости и величину коэффициента сцепления. Для сохранения созданной шероховатой поверхности и для обеспечения ухода за бетоном рекомендуется производить розлив пленкообразующего вещества за два прохода машины ДС-105, при этом второй слой следует наносить после формирования первого слоя. Общий расход пленкообразующего вещества не должен превышать норм, указанных в СНиП III-40-78.

4.1. Для повышения коэффициента сцепления рекомендуется в составе цементобетонной смеси применять дробленые пески из изверженных горных пород в сочетании с природными кварцевыми или кварцево-полевошпатовыми песками.

4.2. Песок дробленый должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-77 «Песок для строительных работ. Технические условия» и ГОСТ 8424-72 «Бетон дорожный».

4.3. Песок дробленый из отсева с содержанием слюды выше норм, предусмотренных указанными ГОСТами, допускается применять в бетоне после удаления из него фракций мельче 0,315 мм, содержащих наибольшее количество слюды.

4.4. Природные кварцевые или кварцево-полевошпатовые пески, используемые в смеси с песками дроблеными в бетонах для устройства покрытий, должны иметь модуль крупности Мкр менее 1,5 и полный остаток на сите с отверстиями 0,63 мм не менее 10 %.

4.5. Содержание песка дробленого из отсева в смеси с природным песком устанавливается в процессе подбора состава бетонной смеси. При использовании в качестве заполнителя дробленого и природного песков зерновой состав их смеси должен удовлетворять следующему требованию: Мкр = 2,5 ÷ 3,25; полный остаток на сите с отверстиями 1,25 и 0,63 мм должен быть соответственно 30 - 45 и 45 - 70 %.

4.6. Минимально необходимую долю песка дробленого из отсева в смеси с природным песком следует определять по формулам:

,                                                       (1)

где П1 - доля песка дробленого из отсева в смеси с природным песком, доли единицы;

 - полные остатки на сите с отверстиями 1,25 мм соответственно в песке дробленом из отсева и в природном песке, %;

,                                                      (2)

где П2 - доля песка дробленого из отсева в смеси с природным песком, доли единицы;

 - полные остатки на сите с отверстиями 0,63 мм соответственно в песке дробленом из отсева и в природном песке, %.

Минимально необходимую долю П песка дробленого в смешанном песке следует принимать по наибольшему абсолютному значению П1 и П2.

4.7. Максимальное количество песка дробленого в смеси с природным песком (%) определяется по формулам (1) и (2), в которые взамен минимальной величины полных остатков на ситах с размером отверстий 1,25 и 0,63 мм подставляются максимально допустимые величины полных остатков на ситах соответствующего размера (45 % на сите № 1,25 и 70 % на сите № 0,63).

Окончательный выбор доли дробленого песка в смеси с природным следует производить по технико-экономическим обоснованиям из условия получения смешанного песка с максимально возможным модулем крупности.

СОДЕРЖАНИЕ

 

aquagroup.ru

Методические рекомендации «Методические рекомендации по повышению шероховатости цементобетонных дорожных и аэродромных покрытий»

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1981

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ. Союздорнии. М., 1981.

Приведены требования к глубине бороздок шероховатости, обеспечивающих требуемую величину коэффициента сцепления колеса с покрытием. Предлагаются два способа улучшения фрикционных свойств покрытия:

создание шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия с использованием ткани и двух видов щеток - жесткой и мягкой;

применение в составе бетонной смеси дробленых песков.

Изложены технологические особенности создания шероховатости, требования к щеткам, особенности ухода за покрытием. Приведены требования к дробленым и природным пескам, используемым в составе цементов бетонной смеси, дан метод определения оптимальной доли дробленого песка в смеси с природным песком.

Применение настоящих «Методических рекомендаций» при строительстве цементобетонных покрытий автомобильных дорог позволит обеспечить необходимый показатель коэффициента сцепления колеса с покрытием и значительно повысить безопасность движения.

Табл. 1.

При строительстве автомобильных дорог и аэродромов с цементобетонным покрытием комплектом машин со скользящей опалубкой типа ДС-100 или ДС-110 отделка поверхности, как правило, осуществляется трубным финишером, протаскиванием полотна из мешковины и нанесением поперечных бороздок на покрытие с помощью щеток. Результаты определения коэффициента сцепления колеса с покрытием, обработанным таким образом, показали, что не всегда обеспечивается достаточно высокая величина этого показателя.

Результаты проведенных в Союздорнии исследований и испытания опытных участков покрытий, на которых шероховатость поверхности создавалась различными методами, позволили разработать «Методические рекомендации по повышению шероховатости дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий».

В «Методических рекомендациях» приведены требования к глубине бороздок шероховатости, обеспечивающих необходимую величину коэффициента сцепления колеса с покрытием; изложены технологические особенности создания шероховатости на поверхности свежеуложенного покрытия. Приведены требования к средствам, используемым для создания шероховатости, а также требования к дробленым и природным пескам и методика определения их содержания при применении в дорожном бетоне.

«Методические рекомендации» разработаны кандидатами технических наук А.М. Шейниным, В.А. Астровым, инженерами А.Н. Рвачевым, А.В. Ивантеевым и Р.А. Коганом.

1.1. Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для использования при строительстве цементобетонных дорожных и аэродромных покрытий комплектами высокопроизводительных машин типа «Автогрейд» ДС-100 и ДС-110. Допускается использовать «Методические рекомендации» при применении рельсоходных комплектов бетоноукладочных машин.

1.2. Предлагаются следующие способы улучшения фрикционных свойств покрытия:

создание шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия;

применение в составе бетонной смеси дробленых песков.

Наибольший эффект достигается при применении обоих способов.

1.3. В случае создания шероховатости на поверхности свежеуложенного цементобетонного покрытия средняя глубина бороздок шероховатости в зависимости от требуемой величины коэффициента сцепления колеса с покрытием должна быть не менее величин, указанных в таблице.

Требуемая величина коэффициента сцеплениях)

0,45

0,50

0,60

Средняя глубина бороздок шероховатости, мм, не менеехх)

0,5

0,7

1,5

х) Определена автомобильной установкой ПКРС-2У при скорости 60 км/ч.

хх) Определена методом «песчаного пятна» Союздорнии.

1.4. Отработку технологии устройства шероховатости следует производить при пробном бетонировании.

2.1. Создание шероховатости на поверхности свежеуложенного покрытия должно начинаться сразу же после последнего прохода трубного финишера ДС-104, т.е. когда выровнена поверхность. Увеличение промежутка времени между окончанием выравнивания поверхности покрытия и началом создания шероховатости существенно ухудшает качество шероховатости поверхности.

2.2. В случаях, когда для отделки поверхности покрытия трубный финишер не применяется, создавать шероховатость следует сразу после прохода бетоноотделочной машины.

2.3. Для создания шероховатости в виде продольных бороздок следует применять влажное джутовое полотно, навешиваемое на трубный финишер ДС-104. При этом ширина зоны контакта полотна с поверхностью покрытия в направлении движения машины должна быть в пределах 1 - 2 м. Количество проходов машины ДС-104 по одному следу с протаскиванием полотна зависит от влажности поверхности бетона и определяется условием получения однородной шероховатости с бороздками необходимой глубины.

Допускается замена джутового полотна обычной жесткой мешковиной, которую складывают в несколько слоев с таким расчетом, чтобы увеличить массу мешковины до величины, позволяющей получить требуемую шероховатость.

В процессе работы необходимо периодически промывать, а затем подсушивать джутовое полотно (или мешковину) в целях очистки ткани и удаления из нее избытка влаги.

2.4. Для создания шероховатости в виде поперечных бороздок глубиной не менее 0,5 мм рекомендуется применять две щетки - жесткую и мягкую, навешиваемые на машину ДС-105. По направлению хода машины впереди должна быть жесткая щетка, за ней - мягкая. Обе щетки должны иметь ширину захватки 1500 мм.

Ворс жесткой щетки должен быть выполнен из синтетических (капроновых) нитей диаметром 1,0 мм, собранных в пучки по 25 - 30 штук. Длина ворса - не менее 75 мм, расстояние между пучками - 12 мм. Ворс мягкой щетки должен быть выполнен из синтетических нитей диаметром 0,3 - 0,4 мм, собранных в пучки по 25 - 30 штук. Длина ворса - не менее 95 мм. Пучки ворса располагают в шахматном порядке в три ряда с расстоянием между рядами 12 мм. Расстояние между соседними пучками в каждом ряду должно быть 22 мм.

2.5. Получение необходимой глубины бороздок шероховатости обеспечивается подбором давления щеток на поверхность бетона и углом наклона ворса к поверхности покрытия. Повторная обработка одного и того же участка не допускается.

2.6. Для обеспечения однородности поперечных бороздок шероховатости необходимо, чтобы высота расположения щеток над поверхностью покрытия оставалась неизменной. Для этого следует удалять неровности основания на полосах, по которым движутся колеса машины ДС-105.

3.1. Уход за бетоном следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП III-40-78.

3.2. В случае применения для ухода за бетоном пленкообразующих материалов следует обращать особое внимание на расход пленкообразующей жидкости и равномерность ее нанесения, так как избыток ее на поверхности уменьшает глубину бороздок шероховатости и величину коэффициента сцепления. Для сохранения созданной шероховатой поверхности и для обеспечения ухода за бетоном рекомендуется производить розлив пленкообразующего вещества за два прохода машины ДС-105, при этом второй слой следует наносить после формирования первого слоя. Общий расход пленкообразующего вещества не должен превышать норм, указанных в СНиП III-40-78.

4.1. Для повышения коэффициента сцепления рекомендуется в составе цементобетонной смеси применять дробленые пески из изверженных горных пород в сочетании с природными кварцевыми или кварцево-полевошпатовыми песками.

4.2. Песок дробленый должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-77 «Песок для строительных работ. Технические условия» и ГОСТ 8424-72 «Бетон дорожный».

4.3. Песок дробленый из отсева с содержанием слюды выше норм, предусмотренных указанными ГОСТами, допускается применять в бетоне после удаления из него фракций мельче 0,315 мм, содержащих наибольшее количество слюды.

4.4. Природные кварцевые или кварцево-полевошпатовые пески, используемые в смеси с песками дроблеными в бетонах для устройства покрытий, должны иметь модуль крупности Мкр менее 1,5 и полный остаток на сите с отверстиями 0,63 мм не менее 10 %.

4.5. Содержание песка дробленого из отсева в смеси с природным песком устанавливается в процессе подбора состава бетонной смеси. При использовании в качестве заполнителя дробленого и природного песков зерновой состав их смеси должен удовлетворять следующему требованию: Мкр = 2,5 ÷ 3,25; полный остаток на сите с отверстиями 1,25 и 0,63 мм должен быть соответственно 30 - 45 и 45 - 70 %.

4.6. Минимально необходимую долю песка дробленого из отсева в смеси с природным песком следует определять по формулам:

,                                                       (1)

где П1 - доля песка дробленого из отсева в смеси с природным песком, доли единицы;

 - полные остатки на сите с отверстиями 1,25 мм соответственно в песке дробленом из отсева и в природном песке, %;

,                                                      (2)

где П2 - доля песка дробленого из отсева в смеси с природным песком, доли единицы;

 - полные остатки на сите с отверстиями 0,63 мм соответственно в песке дробленом из отсева и в природном песке, %.

Минимально необходимую долю П песка дробленого в смешанном песке следует принимать по наибольшему абсолютному значению П1 и П2.

4.7. Максимальное количество песка дробленого в смеси с природным песком (%) определяется по формулам (1) и (2), в которые взамен минимальной величины полных остатков на ситах с размером отверстий 1,25 и 0,63 мм подставляются максимально допустимые величины полных остатков на ситах соответствующего размера (45 % на сите № 1,25 и 70 % на сите № 0,63).

Окончательный выбор доли дробленого песка в смеси с природным следует производить по технико-экономическим обоснованиям из условия получения смешанного песка с максимально возможным модулем крупности.

СОДЕРЖАНИЕ

 

files.stroyinf.ru

Шероховатость полиэтиленовых труб. Расчет гидравлических потерь давления в трубопроводе из пластмасс

10 Мая 2006г.

Гидравлический расчет является важной составляющей процесса выбора типоразмера трубы для строительства трубопровода. В нормативной литературе по проектированию этот ясный с точки зрения физики вопрос основательно запутан. На наш взгляд, это связано с попыткой описать все варианты расчета коэффициента трения, зависящего от режима течения, типа жидкости и ее температуры, а также от шероховатости трубы, одним (на все случаи) уравнением с вариацией его параметров и введением всевозможных поправочных коэффициентов. При этом краткость изложения, присущая нормативному документу, делает выбор величин этих коэффициентов в значительной степени произвольным и чаще всего заканчивается номограммами, кочующими из одного документа в другой.С целью более подробного анализа предлагаемых в документах методов расчета представляется полезным вернуться к исходным уравнениям классической гидродинамики [1].

Потеря напора, связанная с преодолением сил трения при течении жидкости в трубе, определяется уравнением:где: L и D длина трубопровода и его внутренний диаметр, м; ? - плотность жидкости, кг/м3; w - средняя объемная скорость, м/сек, определяемая по расходу Q, м3/сек:λ - коэффициент гидравлического трения, безразмерная величина, характеризующая соотношение сил трения и инерции, и именно ее определение и есть предмет гидравлического расчета трубопровода. Коэффициент трения зависит от режима течения, и для ламинарного и турбулентного потока определяется по-разному.Для ламинарного (чисто вязкого режима течения) коэффициент трения определяется теоретически в соответствии с уравнением Пуазейля: λ = 64/Re (2)где: Re - критерий (число) Рейнольдса.Опытные данные строго подчиняются этому закону в пределах значений Рейнольдса ниже критического (Re При превышении этого значения возникает турбулентность. На первом этапе развития турбулентности (3000 λ = 0,3164 Re -0,25 (3)В несколько расширенном диапазоне чисел Рейнольдса (4000

λ = 1,01 lg(Re) -2,5 (4)

Для значений Re > 100000 предложено много расчетных формул, но практически все они дают один и тот же результат [1 - 3].

На рис.1 показано, как "работают" уравнения (2) - (4) в указанном диапазоне чисел Рейнольдса, который достаточен для описания всех реальных случаев течения жидкости в гидравлически гладких трубах. Рис.1

Шероховатость стенки трубы влияет на гидравлическое сопротивление только при турбулентном потоке, но и в этом случае, из-за наличия ламинарного пограничного слоя существенно сказывается только при числах Рейнольдса, превышающих некоторое значение, зависящее от относительной шероховатости ξ/D, где ξ - расчетная высота бугорков шероховатости, м. Труба, для которой при течении жидкости выполняется условие:

считается гидравлически гладкой, и коэффициент трения определяется по уравнениям (2) - (4).Для чисел Re больше определенных неравенством (5) коэффициент трения становится величиной постоянной и определяется только относительной шероховатостью по уравнению:

которое после преобразования дает:

Гидравлическое понятие шероховатости не имеет ничего общего с геометрией внутренней поверхности трубы, которую можно было бы инструментально промерить. Исследователи наносили на внутреннюю поверхность модельных труб четко воспроизводимую и измеряемую зернистость, и сравнивали коэффициент трения для модельных и реальных технических труб в одних и тех же режимах течения. Этим определяли диапазон эквивалентной гидравлической шероховатости, которую следует принимать при гидравлических расчетах технических труб. Поэтому уравнение (6) точнее следует записать:

где: ξ э - нормативная эквивалентная шероховатость (Таблица 1).

Таблица 1 [1, 2]

Вид трубопровода

ξ э, мм

Стальные новые оцинкованные

0,1 - 0,2

Стальные старые, чугунные старые, керамические

0,8 - 1,0

Чугунные новые

0,3

Бетонированные каналы

0,8 - 9,0

Чистые трубы из стекла

0,0015 - 0,01

Резиновый шланг

0,01 - 0,03

Данные таблицы 1 получены для традиционных на тот период материалов трубопроводов.В период 1950-1975 годов западные гидродинамики аналогичным способом определили ξ э труб из полиэтилена и ПВХ разных диаметров, в том числе и после длительной эксплуатации. Получены значения эквивалентной шероховатости в пределах от 0,0015 до 0,0105 мм для труб диаметром от 50 до 300 мм [3]. В США для собранного на клеевых соединениях трубопровода из ПВХ этот показатель принимается 0,005 мм [3]. В Швеции, на основе фактических потерь давления в пятикилометровом трубопроводе из сваренных встык полиэтиленовых труб диаметром 1200 мм, определили, что ξ э = 0,05 мм [3]. В российских строительных нормах в случаях, относящихся к полимерным (пластиковым) трубам, их шероховатость либо совсем не упоминается [5 - 8], либо принимается: для водоснабжения и канализации - "не менее 0,01 мм" [9], для газоснабжения ξ э = 0,007 мм [10]. Натурные измерения потерь давления на действующем газопроводе из полиэтиленовых труб наружным диаметром 225 мм длиной более 48 км показали, что ξ э Вот, пожалуй, и все, чем положения классической гидродинамики могут помочь при анализе нормативной документации, посвященной гидравлическому расчету трубопроводов. Напомним, что

Re = w D/ν                   (7)

где: ν - кинематическая вязкость жидкости, м2/сек.

Первый вопрос, который следует решить раз и навсегда - являются ли полимерные (пластиковые) трубы, имеющие, как показано выше, уровень шероховатости, от ≈ 0,005 мм для труб малых диаметров, до ≈ 0,05 мм для труб большого диаметра , гидравлически гладкими.В Таблице 2 для труб различных диаметров по уравнениям (5) и (7) определены значения расходных скоростей движения воды при температуре 20°С (ν = 1,02*10-6 м2/сек), выше которых труба не может считаться гидравлически гладкой. Для полимерных (пластиковых) труб шероховатость плавно повышали с увеличением диаметра, как это оговорено выше; для новых и старых стальных труб - принимали минимальные значения из Таблицы 1. Отметим, что критические скорости в старых стальных трубопроводах в 10 раз ниже, чем в новых, и их шероховатость не может не учитываться при расчете гидравлических потерь напора.

Таблица 2

Для трубопроводов внутри зданий предельными значениями скорости воды в трубопроводах являются:для отопительных систем - 1,5 м/сек [7];для водопровода - 3 м/сек [8].Для наружных сетей мы таких ограничений в нормативной документации [4 - 9] не нашли, но если оставаться пределах, определенных таблицей 2, можно сделать однозначный вывод - полимерные (пластиковые) трубы являются, безусловно, гладкими.Оставляя предельное значение скорости, w = 3 м/сек, определим, что при течении воды в трубах диаметром 20-1000 мм число Рейнольдса лежит в диапазоне 50000-2500000, то есть для расчета коэффициента трения течения воды в полимерных (пластиковых) трубах вполне корректно использовать уравнения (3) и (4). Уравнение (4) вообще охватывает весь диапазон режимов течения.В нормативной документации, посвященной проектированию систем водоснабжения [4 - 9], уравнение для определения удельных потерь напора (Па/м либо м/м) дается в развернутом относительно диаметра трубы и скорости движения воды виде:

где: К - набор всевозможных коэффициентов, n и m - показатели степеней при диаметре D, м и скорости w, м/сек. Уравнение Блязиуса (3), наиболее удобное для подобного преобразования, для воды при 20°С при 3000

но оно действует при Re 100000 следует пользоваться модификацией уравнения (4).В ISO TR 10501 [4] для пластмассовых труб при 4000

Для диапазона чисел Рейнольдса 150000

СНиП 2.04.02-84 [8] без указания диапазона режима течения дает уравнение, которое подстановкой соответствующих коэффициентов для пластмассовых труб принимает вид:

которое после проверки и выполнения различных условий, для ряда режимов течения воды в шероховатых трубах (b ≥ 2) превращается в уравнение:

λ = 0,5 /( lg(3,7D/ ξ )) 2

что в точности совпадает с уравнением (61)

Обозначения в уравнении (12) здесь не расшифровываем, потому что они многоступенчато зависят одно от другого и с трудом понимаются из текста оригинала.

Таким образом, с небольшими вариациями коэффициентов и показателей степеней уравнения (9 - 12) базируются на классических уравнениях гидродинамики.Приняв скорость движения воды в трубопроводе w=3 м/сек, рассчитаем потери давления J, м/м (табл.3, рис.2) в полимерных (пластиковых) трубах разных диаметров по четырем рассмотренным выше подходам. При расчетах по СП 40-102-2000 (уравнение 12) уровень шероховатости в зависимости от диаметра труб принимался как в таблице 2.

Рис. 2

Как видно из табл.3 и рис.2, расчеты по ISO TR 10501 практически совпадают с расчетами по уравнениям классической гидродинамики, расчеты по российским нормативным документам, также совпадая между собой, дают несущественно завышенные по сравнению с ними результаты. Непонятно, почему составители СП 40-102-2000 в части гидравлического расчета полимерного водопровода отошли от рекомендаций более раннего документа СНиП 2.04.02-84 и не учли рекомендаций международного документа ISO TR 10501. Уравнения (9 - 11) охватывают все реально возможные режимы течения воды в гладких трубах и удобны тем, что легко могут быть решены относительно любой входящей в них величины (J, w и D). Если это сделать относительно D:

где: К - коэффициент, а n и m - показатели степеней при диаметре D и скорости w, то можно предварительно выбрать диаметр трубопровода по рекомендованной для данного типа сети скорости w, м/сек, c учетом допустимых потерь напора для данной протяженности трубопровода ( ∆ Нг = J*L, м).

Пример:Определить внутренний диаметр пластмассового трубопровода длиной 1000 м, при wмакс = 2 м/сек и ∆ Нг = 10 м (1 бар), то есть J = 10/1000 = 0,01 м.Выбрав, например, коэффициенты уравнения (11), получаем:

При этом расход составит Q=460 м3/час. Если полученный расход велик или мал, достаточно скорректировать значение скорости. Взяв, например, w=1,5 м/сек, получим D=0,188 м и Q=200 м3/час.Расход в трубопроводе определяется потребностями потребителя и устанавливается на этапе проектирования сети. Оставив этот вопрос проектировщикам, сравним удельные потери давления в стальном (новом и старом) и пластмассовом трубопроводах при равных расходах для различных диаметров труб.

Как видно из таблицы 4, учитывая неизбежное старение стальной трубы в процессе эксплуатации, для труб малых и средних диаметров полиэтиленовую трубу можно выбирать на одну ступень наружного диаметра меньше. И только для труб диаметром 800 мм и выше, вследствие относительно меньшего влияния абсолютной эквивалентной шероховатости на потери напора, диаметры труб нужно выбирать из одного ряда.

Литература.1. Н.З.Френкель, Гидравлика, Госэнеогоиздат, 1947.2. И.Е.Идельчик, Справочник по гидравлическому сопротивлению фасонных и прямых частей трубопроводов, ЦАГИ, 1950.3. L.-E. Janson, Plastics pipes for water supply and sewage disposal. Boras, Borealis, 4th edition, 2003.4. ISO TR 10501 Thermoplastics pipes for the transport of liquids under pressure - Calculation of head losses.5. СП 40-101-2000 Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена "рандом сополимер".6. СНиП 41-01-2003 (2.04.05-91) Отопление, вентиляция и кондиционирование.7. СНиП 2.04.01-85 Внутренний водопровод и канализация зданий.8. СНиП 2.04.02-84 водоснабжение. Наружные сети и сооружения.9. СП 40-102-2000 Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов.10. СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб.11. Е.Х.Китайцева, Гидравлический расчет стальных и полиэтиленовых газопроводов, Полимергаз, №1, 2000.

Авторы: Владимир Швабауэр, Игорь Гвоздев, Мирон ГориловскийИсточник: (Журнал "Полимерные трубы")

polyplastic.ua


Смотрите также