Przepływ przez przelewy materiał dydaktyczny – wersja 1

Przepływ przez przelewy

materiał dydaktyczny – wersja 1

Akademia Rolnicza Im. Hugona Kołłątaja

Kraków, kwiecień 2005r.

Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej

Beata Nowak, II rok IŚWojciech Grodny, II rok IŚ

Dr inż. Leszek Książek


Spis treści

1. Wstęp (przelew i jego podziały),2. Przelew niezatopiony,3. Przelew zatopiony, 4. Charakterystyka przelewu,5. Literatura.


Wstęp Przelew Przelewem nazywamy tę część

budowli przegradzającej koryto rzeczne, nad którą może przepływać woda. Najogólniej można je podzielić ze względu na ich kształt i warunki hydrauliczne w jakich pracują.


Wstęp Podział przelewów Ze względu na ich kształt

1) kształt ścianki piętrzącej,2) kształt wycięcia,3) widok z góry.

Ze względu na hydrauliczne warunki pracy

1) zatopienie przelewu,2) dławienie przepływu,3) ustawienie przelewu w korycie.


Wstęp Podział przelewów 1.1. Ze względu na relacje miedzy

grubością ścianki przelewu δ w a wysokością warstwy przelewającej się wody H rozróżnia się trzy typy przelewów:


Wstęp Podział przelewów a) przelewy o ostrej krawędzi,

w których grubość ścianki nie wpływa na kształt przelewającego się strumienia, spełniające warunek

H5.00


Wstęp Podział przelewów b) przelewy o kształtach

praktycznych, których kształt powierzchni zlewowej jest tak zaprojektowany, że zapewnia przyleganie strumienia do budowli, i spełniającej warunek

HH 5.25.0


Wstęp Podział przelewów c) przelewy o szerokiej koronie, w

których nad progiem wytwarza się ruch o strugach równoległych, spełniające warunek

HH 155.2


a) prostokątne, c) trójkątne,

b) trapezowe, d) półokrągłe.

Wstęp Podział przelewów 1.2. Ze względu na kształt wycięcia

w ściance przelewowej (dotyczy praktycznie tylko przelewów o ostrej krawędzi) wyróżnia się następujące przelewy:


Wstęp Podział przelewów 1.3. Ze względu na kształt budowli

w planie (widok z góry) rozróżnia się przelewy:

a) proste ustawione prostopadle do ścian bocznych koryta – najczęściej stosowane w praktyce


Wstęp Podział przelewów b) łamane, ustawione zbieżnie w

kierunku dopływu wody


Wstęp Podział przelewów c) w kształcie łuku, zwrócone stroną

wypukłą w kierunku wody górnej, odznaczające się korzystnym rozkładem sił parcia wody i umożliwiające ekonomiczne zaprojektowanie przekroju poprzecznego


Wstęp Podział przelewów d) wieżowe, stosowane najczęściej

jako urządzenia do samoczynnej regulacji poziomów zwierciadła cieczy w zbiornikach naturalnych bądź sztucznych


Wstęp Podział przelewów 2.1. Ze względu na warunki

hydrauliczne, w jakich pracują przelewy wprowadza się podział związany z położeniem zwierciadła wody dolnej w stosunku do krawędzi przelewowej (zatopienie). Rozróżnia się:


Wstęp Podział przelewów a) przelewy niezatopione, których

zwierciadło wody dolnej znajduje się w takim położeniu, że nie wpływa na wysokość warstwy strumienia przelewającego się przez przelew.

Zwierciadło wody dolnej znajduje się poniżej górnej krawędzi przelewu


Wstęp Podział przelewów b) przelewy zatopione, których

zwierciadło wody dolnej wpływa na wysokość warstwy przelewającego się strumienia

Zwierciadło wody dolnej znajduje się powyżej górnej krawędzi przelewu


Wstęp Podział przelewów 2.2. Ze względu na długość krawędzi

przelewowej w stosunku do szerokości koryta dopływowego (dławienie przepływu) przelewy dzieli się na:


Wstęp Podział przelewów a) przelewy bez dławienia

bocznego, w których długość krawędzi przelewowej (światło przelewu) jest równa szerokości koryta doprowadzającego wodę.


Wstęp Podział przelewów b) przelewy z dławieniem bocznym,

których światło przelewu ma mniejszą długość niż szerokość koryta; mogą wystąpić tutaj zaburzenia przepływu: na jednym z brzegów (przelewy z jednostronym dławieniem bocznym) lub na obu brzegach przelewu (przelewy z obustronnym dławieniem bocznym)


Wstęp Podział przelewów 2.3. Ze względu na ustawienie

krawędzi przelewu w stosunku do głównego kierunku przepływu. Najczęściej wyróżnia się:

a) przelewy czołowe, ustawione prostopadle do kierunku przepływu,


Wstęp Podział przelewów b) przelewy ukośne,

c) przelewy boczne, usytuowane równolegle do kierunku przepływu.


Przelew niezatopiony (o ostrej krawędzi)

H – grubość warstwy na przelewie,V0

2/2g – wysokość prędkości,H0 = H+ V0

2/2g – grubość warstwy na przelewie uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0,


Przelew zatopiony (o ostrej krawędzi)

V0 – prędkość dopływającej wody,H0 = H+ V0

2/2g – grubość warstwy na przelewie uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0,


Wykonanie charakterystyki przelewu, obliczenie przepływu


DaneNumer

pomiaruRzędna

zwierciadła wody [cm]

H – grubość warstwy wody na

przelewie [cm]

Q – przepływ [m3/h]

1 47.2 13.0 175

2 46.4 12.2 153

3 44.7 10.5 133

4 43.3 9.1 104

5 41.2 7.0 73

6 39.2 5.0 48

7 37.2 3.0 26

8 35.9 1.7 12

9 34.5 0.3 8

Rzędna korony przelewu – 34.2


Charakterystyka przelewu

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05Q [m3/s]

H [

cm

]


Obliczenie przepływu Przelew niezatopiony

prostokątny bez dławienia bocznego o ostrej krawędzi

2302

32

HgbQ

– współczynnik wydatku; <1, b – szerokość przelewu,H0 – grubość warstwy na przelewie

uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0.


Wyniki pomiarów smQ

smQ

smQ

smQ

smQ

smQ

smQ

smQ

smQ

39

38

37

36

35

34

33

32

31

11.0

43.1

35.3

21.7

94.11

69.17

93.21

47.27

2.30

Obliczenie przepływu


Przelew zatopiony prostokątny bez dławienia bocznego o ostrej krawędzi

23

02 HgbmQ – współczynnik zatopienia, b – szerokość przelewu,H0 – grubość warstwy na przelewie

uwzględniająca prędkość dopływającej wody v0.



Wzór na współczynnik zatopienia

3

1

2.0105,1

Hz

pa

d


pd – wysokość przelewu zatopionego,

H - wysokość zwierciadła wody górnej od krawędzi przelewu,

z - różnica wysokości,a - wzniesienie wody dolnej ponad

krawędź przelewu.


Wyniki pomiaru

Q=0.010 m3/s

mb

ma

mz

m

485.0

03.0

07.0

45.0

329.0



Przebieg pomiarów


Przebieg pomiarów


Przebieg pomiarów


Przebieg pomiarów


Literatura

1. Kubrak E.,Kubrak J., 2004, Hydraulika techniczna, SGGW, Warszawa,

2. Troskolański A.T., 1967, Hydromechanika, WNT, Warszawa

Documents

Przepływ przez przelewy materiał dydaktyczny – wersja 1