วิธีการตรวจสอบการไหลของน้ำผ่านท่อ

เนื้อหา

• คำสั่ง
• เคล็ดลับ
• สิ่งที่คุณต้องการ

การไหลผ่านท่อเกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงหรือความดัน มันอาจเป็นราบเรียบ (เรียบ) หรือปั่นป่วน (หยาบ) วิธีที่ใช้ในการกำหนดอัตราการไหลหรืออัตราการไหลขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของของเหลวและลักษณะของช่องทางท่อร้อยสาย อัตราการไหลที่ง่ายที่สุดสำหรับการคำนวณคือการไหลของน้ำอย่างสม่ำเสมอผ่านท่อที่เติมครึ่งหนึ่งที่เอียงคงที่โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ภายใต้ความกดดันเพิ่มเติมนอกเหนือจากบรรยากาศ การไหลสม่ำเสมอมีความลึกคงที่ หลอดไหลในลักษณะนี้ถือเป็นช่องทางเปิดและสมการ Chezy-Manning สามารถใช้ในการคำนวณอัตราการไหล การวัดทั้งหมดควรถูกแปลงเป็นเมตร

คำสั่ง

การไหลของหลอดพลาสติก (ภาพท่อบ่อโดย chrisharvey จาก Fotolia.com)

1. วัดความลึกของการไหล (d) ในหลอด นี่คือระยะทางจากผิวน้ำถึงด้านล่างของท่อกลมที่จุดต่ำสุด รักษาไม้บรรทัดหรือเทปตั้งฉากกับแนวเอียงของท่อ วัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน (D) ของหลอดโดยทำให้ปลายเทปวัดอยู่ที่จุดต่ำสุดและขยายไปถึงด้านตรงข้ามของหน้าตัดวงกลม ตัวอย่างที่ใช้สมการต่อไปนี้เราสามารถใช้สองเมตรสำหรับความลึกของการไหล (d) และ 1.5 เมตรของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (D) รัศมีมีเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งหนึ่งดังนั้นรัศมีของหลอดคือ 0.7 ม.

2. กำหนดความชันของหลอดโดยการวัดการตกในระดับความสูงในระยะทาง การตกของระดับความสูงคือระยะทางที่กระแสไหลบนแกนตั้งฉากตั้งฉากกับพื้นผิวเรียบ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เครื่องมือวัดความเอียงมิฉะนั้นระดับการก่อสร้าง 1.8 เมตรและเทปวัดการทำงานได้ดี วางส่วนท้ายของระดับที่ด้านบนของหลอดและจัดให้อยู่ในระดับสูงสุดของหลอด เพิ่มหรือลดส่วนปลายลอยของระดับจนกว่าตัวบ่งชี้จะอ่านระดับ วัดระยะทางระหว่างด้านล่างของปลายลอยของระดับถึงด้านบนของหลอดทำให้เทปที่วัดได้ตั้งฉากกับระนาบ การวัดนี้เรียกว่า "เสด็จขึ้นสู่สวรรค์" เนื่องจากใช้ระดับ 1.8 เมตรการ "เรียกใช้" คือ 1.8 เมตร ความชันถูกคำนวณโดยหาร "run" โดย "ascending" ตัวอย่างเช่นหากการเพิ่มขึ้นคือ 0.15 เมตรสามารถคำนวณความชันได้: S = "Rise" / "run" = 0.15 m / 1.8 m = 0.015 = 1.5% ความชันคือ 0.015 ในแง่ของร้อยละความชันของหลอดคือ 1.5%

   
   

3. ร่างภาพตัดขวางของหลอดรวมถึงการไหลของน้ำและติดฉลากการวัด คำนวณปริมณฑลเปียก, P, ของหลอด นี่คือระยะทางตามขอบด้านในของท่อที่อยู่ใต้น้ำ ระยะนี้เป็นส่วนโค้งและสามารถแก้ไขได้โดยการคูณรัศมีของท่อด้วยมุมที่หมี อีกวิธีในการคิดถึงมุมที่มีพฤติกรรมคือมุมของช่องว่างส่วนโค้ง สมการของระยะทางนี้เป็นแบบนี้: P =? ที่ไหน = มุมเอียงของส่วนโค้งในเรเดียนและ r = รัศมีของหลอด

4. ทำเครื่องหมายที่กึ่งกลางของหลอดในภาพร่างของคุณและวาดรังสีสองเส้นจากกึ่งกลางของหลอดเพื่อให้พื้นผิวของน้ำตรงกับผนังของมัน มุมเป็นเรเดียนทำเครื่องหมายระหว่างเส้นรังสีทั้งสองนี้สามารถใช้ในการคำนวณปริมณฑลเปียก นี่คือมุมศูนย์กลางซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการต่อไปนี้ สมการนี้จะแตกต่างกันถ้าหลอดเต็มมากกว่าครึ่ง ดังนั้น? = 2 โค้ง ((r - d) / r), กับ d = ความลึกของการไหลและ r = รัศมีของหลอด ในตัวอย่าง? = 2 โค้ง (0.7 ม. - 0.6 ม.) / 0.7 ม.) = 0.14 เรเดียน จำไว้ว่าส่วนโค้งโคไซน์นั้นเหมือนกับอินเวอร์สโคไซน์หรือ cos ^ -1

5. แก้สมการสำหรับปริมณฑลเปียก (P) โดยใช้มุมของเรย์กลางและท่อ ดูสมการนี้แก้ไขด้านล่างเป็นตัวอย่าง: P =? R = 0.14 เรเดียน * 0.7 เมตร = 0.1 เมตร

   
   

6. ทำเครื่องหมายพื้นที่การไหล (A) ในร่างของคุณ นี่คือพื้นที่ทั้งหมดที่ถูกครอบครองโดยน้ำ รูปทรงเรขาคณิตของพื้นที่เรียกว่าเซกเตอร์และสูตรในการหาพื้นที่นี้คือ A = (r ^ 2 (-? Sin)?) / 2 โดยที่ r = รัศมีของหลอด = มุมที่อยู่ตรงกลาง ดูสมการนี้ที่แก้ไขด้านล่างสำหรับตัวอย่าง: A = (r ^ 2 (? - sin?)) / 2 = (0.7 ^ 0.6m * (0.14 - sin (0.14)) / 2 = 2.2 ตารางเมตร

7. คำนวณรัศมีไฮดรอลิก (R) หรืออัตราส่วนระหว่างพื้นที่การไหลและปริมณฑลเปียกโดยใช้สมการ R = A / P โดยที่ A = พื้นที่ไหลและ P = ปริมณฑลเปียก ดูสมการนี้ที่แก้ไขด้านล่างสำหรับตัวอย่าง: R = A / P = 2.2 ตารางเมตร / 2m = 0.3 เมตร

8. กำหนดค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของแมนนิ่งสำหรับวัสดุท่อ ยิ่งวัสดุมีความฝืดมากขึ้นเท่าใดแรงเสียดทานในน้ำก็จะยิ่งลดลง สัมประสิทธิ์นี้คำนึงถึงการคำนวณการไหล ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระของแมนนิ่งสามารถพบได้ในคู่มืออ้างอิงวิศวกรรมโยธาส่วนใหญ่ ค่าทั่วไปบางค่าคือ 0.013 สำหรับคอนกรีต, 0.009 สำหรับ PVC และ 0.024 สำหรับเหล็กลูกฟูก ตัวอย่างเช่นค่า 0.013 หมายถึงท่อคอนกรีต

9. ใช้สมการ Chezy-Manning เพื่อแก้ปัญหาการไหล สมการนี้เป็นการรวมกันของสมการ Chezy และสมการแมนนิ่ง มันถูกใช้เป็นประจำในงานวิศวกรรมโยธาเพื่อคำนวณอัตราการไหลผ่านท่อ ค่าของอัตราการไหล (Q) เป็นลูกบาศก์เมตรต่อวินาที Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S) โดยที่ Q = อัตราการไหล, n = ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระแมนนิ่ง, a = พื้นที่การไหล, R = รัศมีไฮดรอลิกและ S = ความชันของหลอด ดูสมการนี้ที่แก้ไขด้านล่างสำหรับตัวอย่าง: Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S) = (1.49 / 0.013) * (2.2 ตารางเมตร) * 0.3 ^ (2/3) เมตร (.05) = 60 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที

10. ตรวจสอบคณิตศาสตร์โดยใช้เครื่องคิดเลข อัตราการไหล (Q) เป็นลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ในตัวอย่างนี้หมายถึงน้ำ 60 ลูกบาศก์เมตรออกมาจากท่อทุกวินาที

เคล็ดลับ

• ความเร็วสามารถคำนวณได้จากอัตราการไหลและพื้นที่โดยใช้สมการ V = Q / A สำหรับระยะทางไกลการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงควรถูกวัดโดยใช้ระดับของรังวัดและแกน สมการ Chezy-Manning นั้นแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับการวัดเมตริก: (s) = Q (1.00 / n) (A) (R (2/3)) [m ^ 3 / s]

สิ่งที่คุณต้องการ

• สายวัดหรือไม้บรรทัดขึ้นอยู่กับขนาดของท่อ
• เครื่องมือวัดความลาดเอียงหรือระดับ 1.8 ม.
• กระดาษกราฟิค
• ดินสอ
• เครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์พร้อมฟังก์ชันตรีโกณมิติ