Условие:
Определить расход воды Q, проходящей через водоспускную трубу в бетонной плотине, если напор над центром трубы Н=9, диаметр трубы d=1,50, длина ее 1=6,0. Расход воды, проходящей через водоспускную трубу, определяется по формуле:
$Q = \mu\omega \sqrt{2gH}$, (24)
где $\mu$ – коэффициент расхода; $\omega$ – площадь сечения трубы, м; $g$ – ускорение свободного падения, м/с2; $H$ – напор над центром трубы, м.
Для определения коэффициента расхода следует выяснить, как работает водоспускная труба: как насадок, как отверстие или как «короткий трубопровод».
Чтобы труба работала как насадок, должны быть соблюдены одновременно два условия:
Длина трубы должна быть: $4d \le l < 6d$
Максимальный вакуум в насадке должен быть меньше $max H_{вак} = 0,8$.
Значение $max H_{вак}$ вычисляется по формуле
$max H_{вак} = 0,8 H$, (25)
где $H$ – напор над центром трубы.
Если эти условия соблюдены, водоспускная труба будет работать как насадок, для которого коэффициент расхода $\mu = 0,82$.
Если одно из перечисленных условий не будет выполняться ($l < 4d$ или $max H_{вак} > 0,8$ м), водоспускная труба будет работать как отверстие, и коэффициент расхода $\mu$ будет равен 0,62.
При длине трубы $l > 6d$ следует, помимо потерь напора в местных сопротивлениях, учитывать потери напора по длине, т.е. рассчитывать водоспускную трубу как «короткий трубопровод».
Коэффициент расхода в этом случае следует определить по формуле:
$\mu = \frac{1}{\sqrt{1 + \zeta_{вх} + \lambda \frac{l}{d}}}$, (26)
где $\zeta_{вх}$ – коэффициент гидравлического трения, $\lambda = 0,02$.
