a) Tiªu n¨ng theo h×nh thøc phun xa.
a1. Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n C¸c th«ng sè cuèi mòi phun.
mÆt trµn
b
R H
V3
V1
3
a 1
1
h
1. S¬ ®å tÝnh to¸n: (H×nh 2)
2
2
h1
h2
1 y
3 y
a
°
0
9
1
MNHL
3
H a
0
2
a
C¸c th«ng sè cuèi mòi phun gåm cã: chiÒu s©u, vËn tèc vµ gãc
ra cña luång ch¶y
ph¬ng ph¸p tÝnh sau ®©y ®îc tr×nh bµy theo qui ph¹m.
§Ó lËp ®êng cong mÆt tho¸ng cña dßng ch¶y kh«ng hµm khÝ trong ph¹m vi mòi phãng h×nh trô, cÇn x¸c ®Þnh ®Çy ®ñ ®é
s©u vµ vËn tèc ë ba mÆt c¾t.
MÆt c¾t 1- 1 lµ mÆt c¾t cuèi mòi phun.
MÆt c¾t 2 - 2 qua ®iÓm thÊp nhÊt cña mÆt c¾t mòi phãng.
MÆt c¾t 3 - 3 lµ chç chuyÓn tiÕp gi÷a ®o¹n ph¼ng vµ ®o¹n
cong.
C¸c th«ng sè cña mÆt c¾t 3 - 3 ®îc x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ lËp
®êng cong mÆt tho¸ng cña dßng ch¶y trªn trµn ph¼ng.
ë hai mÆt c¾t cßn l¹i vËn tèc vµ chiÒu s©u ®îc x¸c ®Þnh theo
1
ph¬ng tr×nh lu lîng kh«ng ®æi (ph¬ng tr×nh liªn tôc);
Vµ ph¬ng tr×nh Becnuli, lËp theo tr×nh tù sau:
v
v
pu
+
+q
=
+
+
+
y
h
cos
h
l.
• §èi víi mÆt c¾t 3-3, 2-2:
3
3
2
23
2 3 g2
2 2 g2
2 v tb tbR.2 tbc
- g (2’)
v
pu
+
+
=
+
+
• §èi víi mÆt c¾t 2-2, 1-1
h
cos
l.
H
2
12
+ 1h1y
2 v 2 g2
2 v 1 g2
2 tb 2 R.c tb
tb
q - g (3’)
Trong ®ã :
y1, y3: §é chªnh cao cña ®¸y t¹i mÆt c¾t 1- 1 vµ 3-3 so víi mÆt ph¼ng so s¸nh ®i
qua ®iÓm thÊp nhÊt cña mòi phãng
L3-2, L2-1 : ChiÒu dµi cña c¸c ®o¹n trªn mòi phãng
Vtb , Rtb, Ctb : LÇn lît lµ c¸c trÞ sè trung b×nh cña vËn tèc, b¸n kÝnh thuû lùc, hÖ
: Thµnh phÇn xÐt ®Õn ¸p lùc ly t©m do dßng ch¶y cong
sè Sªdi trªn ®o¹n mòi phãng q : Gãc hîp bëi cña ph¬ng th¼ng ®øng vµ ph¬ng vu«ng gãc víi trôc luång ch¶y Pu/g g©y ra.
up =
Trong trêng hîp b¸n kÝnh cong RH cña mòi phãng ®ñ lín so víi chiÒu s©u dßng ch¶y, nghÜa lµ khi: • RH/h1‡ 8, th× trÞ sè Pu/g cã thÓ tÝnh theo hÖ thøc :
2 3v g2
3h2 HR
g (4’)
Trong ®ã :
• RH/h1<8 , gi¸ trÞ Pu/g
h1, v1: §é s©u vµ vËn tèc ë mÆt c¾t 1-1 (®Çu ®o¹n cong);
2
cã thÓ t×m theo c«ng thøc:
uP
=
1(
)
2 3v g2
2u 2v
- g (5’)
8
7
6
5
4
3
2
R/h1
1
0
2
4
6
8
10
u/v : vËn tèc t¬ng ®èi . x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3 phô thuéc vµo RH/h1
H
b=
)
,(f
Vµ gãc ë t©m b :
R h
1
• Tû sè u/v ®îc x¸c ®Þnh theo c¸c ®å thÞ quan hÖ u v • Gãc a 1 cña luång ch¶y ra tõ mòi phãng vµ gãc nghiªng cña ®¸y mòi phãng ®îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:
( h×nh3)
(6’) a 1 = a H - ( b - a 0)
Trong ®ã
b : Gãc ë t©m
: Gãc nghiªng cña ®¸y mòi phãng
Gãc hîp gi÷a mÆt trµn vµ ph¬ng cña trôc luång x¸c :
3
a H a 0 ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 4 phô thuéc vµo tû sè RH/h1 vµ gãc ë t©m b ;
120
100
80
60
40
20
0.98 0.95 0.9 0.8
0.7
0.5
0.6
R/h1
0
0.1 0.2 0.3 0.4 2
4
6
8
10
12
b
Mòi phãng cµng to th× ®é chªnh lÖch gi÷a gãc a 1 cña luång ch¶y ra tõ mòi phãng vµ gãc nghiªng cña ®¸y mòi phãng a H cµng lín
2. Tr×nh tù gi¶i nh sau:
• TÝnh to¸n thñy lùc ®Ëp trµn vµ x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ h3 • Tra ®å thÞ (h×nh 3) x¸c ®Þnh ®îc tû sè u/v. • TÝnh to¸n Pu/g • TÝnh h2 theo c«ng thøc (2) • TÝnh h1 theo c«ng thøc (3), ®©y chÝnh lµ cét níc t¹i mòi phun. • Tra ®å thÞ (h×nh 4) x¸c ®Þnh ®îc a 0. • ¸p dông c«ng thøc (6) tÝnh ®îc gi¸ trÞ a 1
theo c«ng thøc (5)
4
a.2. §é phãng xa cña luång ch¶y
3. S¬ ®å tÝnh to¸n hè xãi: (H×nh 5)
§é phãng xa cña luång ch¶y khái mòi phãng h×nh trô cã thÓ x¸c
®Þnh theo c«ng thøc thøc.
Z
+
2sin2
1
+ (1
)1
= 1Z.kL
1
1 2sin2
0 Z 1
1
ø Ø œ Œ - a j œ Œ (7’) a j œ Œ ß º
Trong ®ã
Z1 : Chªnh lÖch gi÷a MNTL cao ®é mòi phun
Z0 : Chªnh lÖch gi÷a MNTL víi MNHL
v
=j
HÖ sè vËn tèc xÐt ®Õn tæn thÊt cña cét níc trªn toµn tuyÕn x¶ (®Õn tËn mÆt c¾t ra
1 gZ2
1
cña mòi phãng )
HÖ sè , xÐt ®Õn ¶nh hëng hµm khÝ vµ t¸ch hµm :
k khÝ phãng xa
• Khi FrH =
TrÞ sè k lÊy nh sau :
2 v H gh
H
• Khi FrH > 35 lÊy k = 0.8 - 0.9
< 30 - 35 lÊy k = 1
Trong ®ã :
Gãc ®æ cña dßng ch¶y vµo mÆt níc h¹ lu tÝnh :
+
FrH : Sè Frut t¹i mÆt c¾t dßng ch¶y ra khái mòi phãng a 2 theo c«ng thøc :
)a
1
=
+
tg
2tg
2
1
h5.0(g2 cos 1 2cos 12v
1 Kho¶ng c¸ch tõ ch©n c«ng tr×nh ®Õn ®¸y hè xãi
a a a a (8’)
:
5
L1 s©u nhÊt cña luång dÉn h¹ lu ®îc tÝnh theo c«ng thøc
+= L
L 1
xh tg
2
a (9’)
§Ó ®¶m b¶o cho kh«ng khÝ cã thÓ ®i vµo phÝa díi luång ch¶y vµ ®Ó tr¸nh cho luång bÞ ngËp ë phÝa h¹ lu th× cao ®é cña mòi
MNTL
Z1
V
3
V
y
h
3
x
V
0
MNHL
a2
a
Z®
hh
phãng cÇn bè trÝ kh«ng ®îc thÊp h¬n mùc níc cao nhÊt ë phÝa h¹ lu;
Hp
Lat
1:2,2
1:1,5
hx
Zx
L
bx
L1
a H
Luång ch¶y ë mòi phãng sÏ bay xa nhÊt khi gãc a H n»m trong kho¶ng 300 ‚ 350
a.3. TÝnh to¸n hè xãi
4. S¬ ®å tÝnh (H×nh 5)
5.0
25.0
=
• 1. C«ng thøc M.X.Vuzgo [7]
h
Z
a
x
2/2g
D (10’)
qk.k.k 1 2 D Z =(ZMP-ZMNHL)+V1 HÖ sè phô thuéc vµo ®Þa chÊt nÒn. HÖ sè phô thuéc gãc phun a H, K= sina H +1.34, nÕu
k1 :
:
6
k2 a H=300 th× k = 2.34
: HÖ sè ¶nh hëng cña hµm khÝ ®Õn tiªu hao n¨ng l-
ka îng phô thuéc vµo lu tèc
v1 : Cét níc h1 t¹i mòi phun.
54.0
=
• 2. C«ng thøc dùa theo tµi liÖu cña Mü [9]
Z
32.1
X
225.0 0
h q §é chªnh mùc níc thîng h¹ lu
· (11’)
: Z0
q : Lu lîng ®¬n vÞ
• 3. C«ng thøc T.Kh.Akhmedov [10]
10
+
+
+
b
5.0
2.1
+(cid:247)
2
8.1
1 sin
1 sin
t sin2
(
)
2
v
v7.0/
2
kx
=
h
x
+
1
C
+(cid:247)
C 2
1 sin
1 sin
2
ø Ø (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) œ Œ (cid:231) j j a œ Œ ł Ł ß º (12’) (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) - (cid:247) (cid:231) (cid:231) j a ł Ł ł Ł
VËn tèc kh«ng xãi cho phÐp lín nhÊt ®èi víi nÒn ®¸ =
Vks h¹ lu
vkx = = 20o (®¸ nøt nÎ nhiÒu)
vkx = = 30o (®¸ nøt nÎ võa ph¶i)
Zt(g2
)Zh
- 10 (m/s) vµ j 12 (m/s) vµ j q/V2 Víi V2=j 1 = ; j 1- hÖ sè lu tèc øng víi
b2 mÆt c¾t cuèi mòi phun
j : Gãc ma s¸t trong cña nÒn ®¸
C Th«ng sè rèi = 0,22
: LÊy a 2» 45o
0.91 ®èi víi tÝnh xãi sau nhµ m¸y (tuú trêng = 0.89 ‚
= 0.857 ®èi víi tÝnh xãi sau dèc níc (lÊy gÇn ®óng
j 1 hîp) j 1 theo kÕt qu¶ tÝnh)
• 4. C«ng thøc cña Mitxkhulap [5]
2
=
+
h
(49.2
)
h25.0
x
h
w
5.2 u
sin 175
ctg
.01
v
2
7
a h - a - (13’ )
Trong ®ã:
: VËn tèc cña luång ch¶y t¹i mÆt c¾t vµo khi gÆp
j=
gZ2
uv mÆt tho¸ng h¹ lu.
u v
(14’
)
j HÖ sè lu tèc = 0.8 5 - 0.9 5 ( Phô thuéc vµo d¹ng :
c«ng tr×nh d©ng níc vµ ®iÒu kiÖn x¶ níc). a 2 : Gãc vµo cña trôc luång ch¶y khi gÆp mùc níc h¹ lu.
h HÖ sè chuyÓn tiÕp tõ vËn tèc trung b×nh sang vËn :
tèc tøc thêi. h =1.5 – 2 w : §é th« thñy lùc cña ®Êt
(g2
d)
d
0
=
W
g - g
75.1
0
g (15’ )
Trong ®ã:
:Dung träng cña ®Êt vµ níc
(1-S); =
d : §êng k cña h¹t ®Êt t¬ng øng víi thµnh phÇn h¹t vµ h¹t bÐ h¬n nã trong ®Êt chiÕm 90%. g ®Êt, g n g 0 S :
8.0
Nång ®é kh«ng khÝ trong luång ch¶y, S=0.8. • 5. TÝnh theo c«ng thøc cña B.I. Studenhichnhichkov [11]
=
h
K
x
25.0
q dg
15.1
e
25,1
2
Z
=
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (16’) (cid:247) (cid:231) ł Ł
k
r
+ k45,04,3(k
)
x
0
a
k
h 0,667 (lo¹i luång phãng qua ®Ëp trµn; =0,44 sau
j K= (17’)
= k0 dèc níc)
8
» Ka f(Fr) (hÖ sè tÝnh ®Õn hµm khÝ øng víi Fr1 >35);
ka=f(Fr)
Ka
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Fr
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
2
3
Z : §é chªnh mùc níc thîng h¹ lu; j =j 1 = 0,89
h = k
q g
§é s©u ph©n giíi
C«ng thøc (16) §¬n gi¶n, cã xÐt tíi ®Þa chÊt nÒn. • 6. TÝnh theo c«ng thøc trong qui ph¹m [1]:
(cid:246) (cid:230)
h
4
(cid:247) (cid:231)
(
)
=
+
=
h
d
h
+ 45.01.0
Fr
h
x
x
h
Fr 1
41
1
(cid:247) (cid:231) (18’)
h d
ł Ł
e
hx : ChiÒu s©u tÝnh tõ mÆt níc h¹ lu ®Õn ®¸y hè xãi.
W6
3
=
hh : ChiÒu s©u níc h¹ lu
d e
(19’) p
Lµ ®êng kÝnh t¬ng ®¬ng cña khèi ®¸ nhá ®îc t¸ch ra do nøt nÎ (W lµ thÓ tÝch
trung b×nh cña c¸c khèi ®¸ nhá).
b) Tiªu n¨ng theo h×nh thøc dßng ch¶y ®¸y. b1. Nguyªn t¾c tiªu n¨ng
9
§©y lµ h×nh thøc lîi dông néi ma s¸t vµ sù va ®Ëp víi c«ng tr×nh ®Ó tiªu hao n¨ng lîng thõa. Sau c«ng tr×nh tiªu n¨ng vÉn ph¶i gia
cè tiÕp (Gäi lµ s©n sau thø hai). H×nh thøc nµy dïng víi trêng hîp cét níc kh«ng cao, th«ng thêng Z£ 20m.
Thuéc vÒ h×nh thøc nµy cã: §µo bÓ, x©y têng hoÆc bÓ têng
kÕt hîp (gäi chung lµ h×nh thøc t¹o bÓ). Ngoµi ra cßn ¸p dông c¸ch gi¶m ®é s©u sau níc nh¶y b»ng bè trÝ thiÕt bÞ tiªu n¨ng
phô (Mè nh¸m, dÇm tiªu n¨ng...), t¹o têng ph©n dßng ®Ó khuyÕch t¸n ®Òu ë h¹ lu, gi¶m tû lu lîng q, gi¶m chiÒu s©u sau
níc nh¶y, lµm ®¸y dèc ngîc khi mùc níc ë h¹ lu nhá, lµm ®¸y dèc thuËn khi mùc níc ë h¹ lu lín....
b2. C¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n tiªu n¨ng dßng ch¶y ®¸y.
.h"c- hh <0. §iÒu nµy chØ x¶y
• §Ó gi¶m h"c chóng ta cã thÓ lµm tæn thÊt cét níc tríc nã b»ng c¸ch t¹o c¸c thiÕt bÞ tiªu n¨ng nh lµm mè tiªu n¨ng. Nhng gi¶i ph¸p nµy tiªu hao n¨ng lîng kh«ng ®îc nhiÒu. • §Ó t¨ng hh chóng ta cã thÓ h¹ thÊp ®¸y h¹ lu b»ng h×nh thøc t¹o bÓ, h×nh thøc nµy gåm cã: BÓ tiªu n¨ng, têng tiªu n¨ng, bÓ têng tiªu n¨ng kÕt hîp.
Tõ ph¬ng tr×nh (23) ta thÊy r»ng ®Ó ®¶m b¶o níc nh¶y sau trµn lµ níc nh¶y ngËp hoµn toµn th×: s ra khi chóng ta t×m c¸ch gi¶m h"c hoÆc lµm t¨ng cét níc h¹ lu (hh).
b.2.1. Ph¬ng ¸n dïng BÓ tiªu n¨ng
Gi¶ thiÕt chiÒu cao c«ng tr×nh, mùc níc thîng lu, lu lîng ®¬n vÞ
qua c«ng tr×nh, vµ quan hÖ lu lîng víi mùc níc ë h¹ lu lµ ®· biÕt.
• S¬ ®å tÝnh:(xem h×nh 9)
• Qui tr×nh tÝnh to¸n.
- §iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ cét níc trong bÓ.
10
s .h"c=db+H,
H=Hh+D Z
a
E
+= E
.
0
Ta biÕt r»ng lóc cha ®µo bÓ (lßng dÉn ë h¹ lu ë cao h×nh (cid:209) ®¸y) th× cét níc thîng lu so víi ®¸y h¹ lu lµ:
2 v 0 2 g
(24)
øng víi E0, ta tÝnh ®îc ®é s©u co hÑp hc vµ ®é s©u liªn hiÖp víi nã h''c. NÕu h''c > hh' ta cÇn ph¶i ®µo s©u ®¸y c«ng tr×nh xuèng mét ®é s©u d trªn mét chiÒu dµi lb, t¹o thµnh mét bÓ tiªu n¨ng. Khi ®µo s©u xuèng mét ®o¹n d = (cid:209) ®¸y - (cid:209) bÓ th× cét níc thîng l- u so víi ®¸y bÓ sÏ t¨ng lªn:
E
++= dE
.
, 0
2 v 0 g2
a (25)
Do ®ã, ®é s©u co hÑp sÏ gi¶m ®i, t¬ng øng ®é s©u liªn hiÖp víi nã (h''c) sÏ t¨ng lªn §ång thêi ®é s©u trong bÓ sÏ t¨ng lªn.
(26) hb = hh + d+ D z
Trong ®ã D z : §é chªnh mùc níc ë ngìng bÓ tiªu n¨ng.
Tuy nhiªn, do hh t¨ng nhiÒu h¬n (h''c) nªn víi mét ®é s©u d ®ñ
lín, ta cã thÓ cã:
(27) hb = hh + d +D z > s (h''c)
j=
B©y giê cÇn tÝnh D z. §Ó tÝnh D z, ta xuÊt ph¸t tõ gi¶ thiÕt gÇn ®óng lµ coi s¬ ®å dßng ch¶y ®i ra khái bÓ nh s¬ ®å ch¶y ngËp qua ®Ëp trµn ®Ønh réng. D z ®îc coi lµ ®é chªnh mùc níc thîng lu ®Ëp víi mùc níc trªn ®Ønh ®Ëp. VËy ¸p dông c«ng thøc ch¶y ngËp qua ®Ëp trµn ®Ønh réng:
q
h
z.g2
h
,0
D (28)
11
Trong ®ã:
HÖ sè lu tèc ë cöa ra cña bÓ, cã thÓ lÊy kho¶ng
: §é chªnh cét níc ë cöa ra cña bÓ, cã tÝnh ®Õn cét
j : (0,95 ‚ 1,00), D z0 níc lu tèc tiÕn ®Õn gÇn (lu tèc trong bÓ).
+D=D
z
z
.
a
0
2 v b g2
(29)
2
Tõ (28) vµ (29) ta cã:
q
=D z
,
2
g2
h
2 v b g2
2 h
=
v
b
a - (30) j
(
) .
q ''h
c
(31) s
=s
=
Thùc tÕ ngêi ta chän chiÒu s©u d sao cho:
05,1
10,1
(
)
h b ''h
c
‚
Nh vËy, ®é s©u trong bÓ sÏ b»ng:
(32) (h''c)
hb = hh + d + D z = s tõ ®ã: d = hb - (hh + D z),
hay lµ:
(33) d = s (h''c) - (hh + D z)
C«ng thøc (33) lµ c«ng thøc chñ yÕu ®Ó tÝnh chiÒu s©u bÓ tiªu n¨ng. Nãi chung ph¶i tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p thö dÇn v× D z vµ h''c l¹i phô thuéc vµo d.
• Tr×nh tù tÝnh to¸n. • Bíc 1: Gi¶ thiÕt chiÒu s©u bÓ lµ d (Thêng gi¶ thiÕt d = h”c-hh) • Bíc2: TÝnh chiÒu s©u co hÑp øng víi n¨ng lîng E1 : E1=E+d
12
¸p dông c«ng thøc (20) Thay gi¸ trÞ E = E1 vµ tÝnh thö dÇn ta cã hc1
• Bíc3: TÝnh ®é s©u liªn hiÖp:
¸p dông c«ng thøc (22) vµ thay gi¸ trÞ hc = hc1 ta cã h"c1
• Bíc 4: TÝnh chiÒu s©u bÓ hb theo c«ng thøc (32) • Bíc 5: Dïng c«ng thøc (29) so s¸nh s bÓ nÕu s hb th×
.h”c1 víi chiÒu s©u
.h”c1 £
.h”c1 > hb th× ta
chiÒu s©u bÓ gi¶ thiÕt lµ ®óng, nÕu s ph¶i gi¶ thiÕt gi¸ trÞ d kh¸c vµ tÝnh l¹i tõ ®Çu.
b2.2. Ph¬ng ¸n dïng têng tiªu n¨ng
• S¬ ®å tÝnh to¸n (H×nh 10).
• Qui tr×nh tÝnh to¸n.
Trong trêng hîp nµy, ta gi÷ nguyªn cao tr×nh ®¸y kªnh h¹ lu vµ x©y mét têng ch¾n ngang dßng ch¶y, níc tríc têng sÏ d©ng lªn vµ cã ®é s©u lµ hb > hh. NÕu lóc kh«ng lµm têng ta cã hh < h''c (®é s©u liªn hiÖp víi hc), tøc lµ cã níc nh¶y xa ë h¹ lu c«ng tr×nh th× sau lóc lµm têng, ta cã thÓ ®¹t ®îc hb > h''c, nghÜa lµ cã níc nh¶y ngËp trong bÓ tiªu n¨ng. Nh vËy ta ®Þnh ra ®îc ®iÒu kiÖn
®iÒu kiÖn tÝnh to¸n nh sau:
- ®iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ cét níc trong bÓ.
s .h"c = Ct+H1 (34)
3 2
- §iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ lu lîng qua têng.
=
=
q
q
mσ
2g
H
tuong
t
n
t
10
(35) · · ·
Trong ®ã:
¬ = 1,05 ‚ 1,10 (HÖ sè ngËp)
13
m = 0.4 - 0.42 ( Lu lîng qua têng tiªu n¨ng)
Ct : ChiÒu cao têng;
H1 : Cét níc trªn têng tiªu n¨ng;
Tõ CT (34) ta cã
Ct = ¬h''c - H1. (42)
Gi¶ thiÕt r»ng têng tiªu n¨ng lµm viÖc nh mét ®Ëp trµn cã mÆt c¾t thùc dông ch¶y ngËp, ta sÏ x¸c ®Þnh ®îc cét níc H1 trªn
2
3
®Ønh ®Ëp b»ng c«ng thøc cña ®Ëp trµn:
=
+
=
H
H
10
1
2 v b g2
q g2m
t
n
(cid:246) (cid:230) a (cid:247) (cid:231) (43) (cid:247) (cid:231) s ł Ł
=
=
.
v b
vb - lu tèc trong bÓ:
s
q h b
q '' c h
2
3
2
(44)
q
=
H
.
.
1
2
"
(cid:246) (cid:230) a (cid:247) (cid:231) - (45) (cid:247) (cid:231) s
)
g2
c
n
q g2m. 1
s ł Ł
( h Tõ ®ã cã thÓ tÝnh ra cét níc H1:
B»ng c«ng thøc (42), ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc chiÒu cao têng c.
.h"c=
C¸c ®iÒu kiÖn c©n b»ng lµ: - ®iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ cét níc trong bÓ. s Ct+H
- §iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ lu lîng qua têng. qtêng = qtr
14
• Tr×nh tù tÝnh to¸n • Bíc1: Gi¶ thiÕt Ct ( Ct lµ chiÒu cao têng) • Bíc2: TÝnh H1 theo (40); • Bíc3: TÝnh H10 theo (42) • Bíc4: X¸c ®Þnh lu lîng ®¬n vÞ qtuong theo biÓu thøc (41)
Sau khi tÝnh ®îc qtuong ta so s¸nh víi gi¸ trÞ qtt nÕu qtt = qtêng th× gi¸ trÞ C nh gi¶ thiÕt lµ ®óng, nÕu qtt = qtêng th× ta l¹i ph¶i gi¶
thiÕt l¹i C vµ tÝnh l¹i theo c¸c bíc trªn.
b.2.3. Ph¬ng ¸n tiªu n¨ng dïng bÓ têng kÕt hîp
• S¬ ®å tÝnh to¸n (Xem h×nh 13)
• Qui tr×nh tÝnh to¸n.
Trong thùc tÕ, cã nhiÒu trêng hîp nÕu lµm bÓ tiªu n¨ng chØ
b»ng c¸ch h¹ thÊp ®¸y kªnh h¹ lu hoÆc chØ b»ng c¸ch x©y têng th× kh«ng hîp lý. Trong trêng hîp thø nhÊt, bÓ sÏ ph¶i rÊt s©u,
®¸y kªnh h¹ lu sÏ ph¶i h¹ thÊp qu¸ nhiÒu, nh vËy ta ®· lµm cho chiÒu cao ®Ëp t¨ng lªn, dã ®ã, ®iÒu kiÖn nèi tiÕp vµ tiªu n¨ng
®Ëp ë h¹ lu sÏ nÆng nÒ thªm. Trong trêng hîp thø hai, têng sÏ ph¶i qu¸ cao, sau têng rÊt cã kh¶ n¨ng x¶y ra níc nh¶y xa vµ ta l¹i
ph¶i lµm tiÕp têng thø hai... Trong ®iÒu kiÖn nh thÕ, tèt h¬n hÕt lµ kÕt hîp c¶ hai biÖn ph¸p trªn, võa h¹ thÊp ®¸y kªnh võa
lµm têng, gäi lµ bÓ têng tiªu n¨ng kÕt hîp. Thùc tÕ chøng tá dïng biÖn ph¸p nµy trong nhiÒu trêng hîp rÊt cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ vµ
kü thuËt.
Sau ®©y tr×nh bµy c¸ch x¸c ®Þnh hai trÞ sè d, c.
• §iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ cét níc trong bÓ.
s .h"c=d+C+H1 (46)
3 2
• §iÒu kiÖn c©n b»ng vÒ lu lîng qua têng.
=
=
q
q
mσ
2g
H
tuong
t
n
t
10
(47) · · ·
Ta cÇn cã níc nh¶y ngËp trong bÓ, nghÜa lµ:
15
hb = ¬(h''c) (48)
H1 , mt , s n vÉn x¸c ®Þnh nh trêng hîp trªn.
Trong ph¬ng tr×nh (45) cã hai ®¹i lù¬ng cha biÕt lµ d vµ c. Cã
nhiÒu c¸ch gi¶i, song sau ®©y sÏ tr×nh bµy c¸ch gi¶i ®¬n gi¶n nhÊt.
• X¸c ®Þnh C.
2
Khi níc nh¶y t¹i chç ë sau têng th× ®é s©u co hÑp ë sau têng hc1 chÝnh lµ ®é s©u liªn hiÖp víi dßng ch¶y b×nh thêng ë h¹ lu:
.8
=
+
h
1
1
c1
h h 2
0 gh
q. 3 h
ø Ø a - œ Œ (49) œ Œ ß º
§é s©u co hÑp hc1 víi cét níc toµn phÇn E10 ë tríc têng (trong bÓ)
2
=
+
E
10
h c 1
so víi ®¸y h¹ lu cã quan hÖ víi nhau theo c«ng thøc (49):
j
q 2 2.'
2 gh c 1
(50)
MÆt kh¸cta l¹i cã:
E10 = C + H10. (51)
Trong ®ã H10 - cét níc toµn phÇn trªn ®Ønh têng, tÝnh b»ng
2
3
c«ng thøc ®Ëp trµn thùc dông ch¶y kh«ng ngËp:
=
H
10
n
t
q g2m VËy ta cã thÓ tÝnh C b»ng c«ng thøc sau.
2
3
2
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (52) (cid:247) (cid:231) s ł Ł
+
= hC
1c
q 2 h.g2.'
2 1c
q g2m t
n
(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) - (53) (cid:247) (cid:231) j s ł Ł
• X¸c ®Þnh d.
TrÞ sè d x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn sao cho cã níc nh¶y t¹i chç trong bÓ:
16
d + C + H1 = (h''c)0.
hay: d = (hc'')0 - c0 - H1 = (h''c)0 -E1;
v× (h''c)0 l¹i phô thuéc vµo d nªn bµi to¸n nµy còng ph¶i gi¶i b»ng c¸ch tÝnh ®óng dÇn.
(
)
=
''h
d
E
,
0
10
2 v b g2
2
(cid:246) (cid:230) a (cid:247) (cid:231) - - (cid:247) (cid:231) (54) ł Ł
(cid:246) (cid:230) a (cid:247) (cid:231)
(
)
=
''h
d
E
.
10
0c
- - (55) (cid:247) (cid:231)
)
q ( ''hg2
2 0c Sau khi cã d vµ C, ta gi¶m C ®i mét Ýt, vµ t¨ng d lªn mét Ýt ®Ó
ł Ł
cã nèi tiÕp b»ng níc nh¶y ngËp trong bÓ vµ sau têng. chó ý lµ t¨ng d nhiÒu h¬n gi¶m C. Cuèi cïng kiÓm tra l¹i xem cã tho¶ m·n ®iÒu kiÖn hb = d + c + H1‡ s (h''c) hay kh«ng. nÕu kh«ng tÝnh to¸n l¹i tõ ®Çu.
• Tr×nh tù tÝnh to¸n.
Gi¶ thiÕt chiÒu s©u bÓ d (d lµ gi¸ trÞ cè ®Þnh) tÝnh chiÒu cao
têng
• Bíc1: TÝnh chiÒu s©u co hÑp øng víi n¨ng lîng E’ : E’ = E + d
Sö dông c«ng thøc (26) vµ thay E = E’ dïng ph¬ng ph¸p thö dÇn ta
x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ hc
• Bíc 2: TÝnh ®é s©u liªn hiÖp, ¸p dông c«ng thøc (28) thay sè vµo ph¬ng tr×nh ta
cã h"c (m)
17
• Bíc 3: TÝnh vËn tèc ®Õn gÇn tríc têng dïng c«ng thøc (37) • Bíc 4: TÝnh chiÒu cao têng C b¶o ®¶m ®iÒu kiÖn (46)
Lu lîng qua têng b»ng lu lîng qua trµn nªn khi tÝnh C ph¶i thö dÇn t×m ra C phï hîp. §Ó tÝnh to¸n ®îc chiÒu cao têng ta lÇn lît
lµm theo thø tù sau ®©y:
(Ta lÊy lu lîng ®¬n vÞ t¹i têng qtêng b»ng lu lîng d¬n vÞ t¹i trµn qtt)
2
* Gi¶ thiÕt C * TÝnh H1 =s .h"c-d - C;
=
+
H
H
10
1
V b g2
· a
* X¸c ®Þnh lu lîng ®¬n vÞ qtêng theo biÓu thøc (46)
Sau khi tÝnh ®îc qt¬ng ta so s¸nh víi gi¸ trÞ q ban ®Çu nÕu qtêng- =qtt th× gi¸ trÞ C0 nh gi¶ thiÕt lµ ®óng, nÕu kh¸c th× ta l¹i ph¶i gi¶
thiÕt l¹i C vµ tÝnh l¹i theo c¸c bíc trªn.
* KiÓm tra chÕ ®é nèi tiÕp sau têng.
Trong c¸c ph¬ng ¸n tÝnh to¸n tiªu n¨ng chóng ta ph¶i tÝnh kiÓm
tra chÕ ®é nèi tiÕp sau têng. TÝnh ®é s©u liªn hiÖp h01, h"c1
Sau ®ã so s¸nh s h"c1 víi hh ta thÊy s h"c1 nhá h¬n (s h"c1
b.3. TÝnh chiÒu dµi cña bÓ tiªu n¨ng
Cã nhiÒu t¸c gi¶ ®· ®Ò ra c«ng thøc tÝnh lb
(56) • C«ng thøc cña gi¸o s M. §. TrÐc-t«-u-xèp ®Ò ra c«ng thøc sau: lb=b ln+ l1
18
Trong ®ã
ln : ChiÒu dµi níc nh¶y
h k
c
P
c
H×nh 14: S¬ ®å t Ýnh to¸n chiÒu dµi n- í c r¬i
l1 = l1= lr¬i-s,
b : Mét hÖ sè kinh nghiÖm , lÊy b»ng 0.70 ‚ 0,80.
)
(
=
++
+
• V.§. Du-rin ®a ra c«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh chiÒu dµi bÓ tiªu n¨ng
2,3
( dcH
83,0
15
H
lb
l 1
0
0
)57 • A-g¬-rèt-skin ®a ra c«ng thøc:
- (57)
lb= 3hb + l1 (58)
C¸ch tÝnh l1.
l1= lr¬i-s, (59)
Trong ®ã
S : ChiÒu dµi n»m ngang cña m¸i dèc h¹ lu c«ng tr×nh;
: ChiÒu dµi n»m ngang cña dßng níc r¬i tÝnh tõ
lr¬i ch©n c«ng tr×nh ®Õn mÆt c¾t (C-C), ®îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm sau ®©y:
19
lr¬i=P+hk (60)
