Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

Benzer belgeler
Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

AÇIK KANAL HİDROLİĞİ

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

Pürüzlü Cidar

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

Akışkanların Dinamiği

Akışkanların Dinamiği

AKIŞ REJİMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI KRİTİK DERİNLİK KAVRAMI

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

ÇÖZÜMLER ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VII

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

BÖLÜM 9 AÇIK KANAL AKIMLARI

Bölüm 8: Borularda sürtünmeli Akış

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VIII ÇÖZÜMLER

ÇÖZÜMLER. γ # γ + z A = 2 + P A. γ + z # # γ # = 2 + γ # γ + 2.

BÖLÜM 10 BORULAR İÇERİSİNDE AKIM. Hidrolik - ITU, Ercan Kahya

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

ÇEV314 Yağmursuyu ve Kanalizasyon. KanalizasyonŞebekelerinde Hidrolik Hesaplar

AÇIK KANAL (NEHİR) AKIŞI

İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

Karma ve Bileşik Kesitler

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

İdeal Akışkanların 2 ve 3 Boyutlu Akımları

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

YAVAŞ DEĞİŞEN ÜNİFORM OLMAYAN AKIM

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Su seviyesi = ha Qin Kum dolu sütun Su seviyesi = h Qout

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Bölüm 13 AÇIK KANAL AKIŞI

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

Suyun bir yerden bir başka yere iletilmesi su mühendisliğinin ana ilgi konusunu oluşturur. İki temel iletim biçimi vardır:

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-II

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

SORU #1. (20 p) (İlişkili Olduğu / Ders Öğrenme Çıktısı: 1,5,6 Program Çıktısı: 1)

BÖLÜM 9 AÇIK KANAL AKIMLARI

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Newton Kanunlarının Uygulaması

Müh. Fak., Çevre Müh. Böl.

Ders 10: Elastik Gerilim-Deformasyon Bağlantısı

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

TRIGONOMETRI AÇI, YÖNLÜ AÇI, YÖNLÜ YAY

SORU #1. (20 p) (İlişkili Olduğu / Ders Öğrenme Çıktısı: 1,5,6 Program Çıktısı: 1)

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

NÖ-A NÖ-B. Adı- Soyadı: Fakülte No:

INM 305 Zemin Mekaniği

3.1. Basınç 3. BASINÇ VE AKIŞKAN STATİĞİ

GÜÇ-TORK. KW-KVA İlişkisi POMPA MOTOR GÜCÜ

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

elde edilir. Akışkan dinamiğinde değişik akım tipleri vardır. Bunlar aşağıdaki gibi tanımlanabilir (Ayyıldız 1983).

GÜZ YARIYILI CEV3301 SU TEMİNİ DERSİ TERFİ MERKEZİ UYGULAMA NOTU

2. SUYUN BORULARDAKİ AKIŞI

Io 2 = Io 1 =0.0016

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

713 SU TEMİNİ VE ÇEVRE ÖDEV #1

KAYMALI YATAKLAR-II RADYAL YATAKLAR

Hareket Kanunları Uygulamaları

ZEMİNLERİN GEÇİRİMLİLİĞİ YRD. DOÇ. DR. TAYLAN SANÇAR

Bölüm 5: Sonlu Kontrol Hacmi Analizi

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

VENTURİMETRE DENEYİ 1. GİRİŞ

Kx, Ky, Kz ; Birim kütleye etki eden kütlesel kuvvet bileşenleri

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

P u, şekil kayıpları ise kanal şekline bağlı sürtünme katsayısı (k) ve ilgili dinamik basınç değerinden saptanır:

Selçuk Üniversitesi. Mühendislik-Mimarlık Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı. Venturimetre Deney Föyü

Surface Processes and Landforms (12.163/12.463) Fall K. Whipple

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Açık Kanallar SERBEST YÜZEYLİ AKIMLAR (AÇIK KANAL AKIMLARI) PDF created with FinePrint pdffactory trial version

HİDROLİK MAKİNALAR YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

Kanalların eğimi, min. ve maks. hızlar

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I BERNOLLİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

3. GEMİ DİRENCİ, GEMİ DİRENCİNİN BİLEŞENLERİ, SINIR TABAKA

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR

AÇIK KANALLARDA DEBİ VE EŞİK YÜKSEKLİĞİ DEĞİŞİMİNİN SU YÜZEYİ PROFİLLERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

τ s =0.76 ρghj o τ cs = τ cb { 1 Sin

4.Sıkıştırılamayan Akışkanlarda Sürtünme Kayıpları

Fizik 101-Fizik I Statik Denge ve Esneklik

Açık Kanallarda Debi Ölçümü. Hazırlayan: Onur Dündar

Akışkan Kinematiği 1

Akarsu Geçişleri Akarsu Geçişleri

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Bahar. Derivasyon Tünel (ler) i. Baraj. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 3.

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

TEMEL MEKANİK 5. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Transkript:

Ercan Kahya 1 Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

BÖLÜM 11 AÇIK KANALLARDA AKIM: UNIFORM AKIM

GİRİŞ Üstü hava ile temasta olan sıvı akım: Açık kanal akımı Akışkan, enerjisi büyük olan noktadan küçük olan noktaya doğru akar. Boru içerisindeki akımda bu enerjiyi temin eden, ya s su seviyesidir; ya da bir P pompasıdır. Enerji çizgisi düzlemi (a) düzlemi (b)

GİRİŞ Açık kanal içerisindeki akım halinde ise bu enerjiyi temin eden daima H enerji seviyesidir. Enerji r- çizgisi ---_._-..--..--.. düzlemi Enerji.

GİRİŞ İki çeşit akım: a) üniform akım, b) üniform olmayan akım y:;tf(x) ünifonn x ünifonn olmayan x

11.1. BIR KESITTE BASINÇ DAGILIMI apple Kesit üzerinde dh x 1 x 1 hacminde bir parçayı düşünelim: Açık kanal akımı üniform è akım çizgileri düzgün & paralel + h 1 a n = 0 LF o =(p + dp).1- P.1- (ydh.1.1) cosa =O

BIR KESITTE BASINÇ DAGILIMI İntegrasyonla ve h =0 da p =p o sınır koşulunu kullanarak P =Po + cos<x cos <x == 1 p =Po + Üniform açık kanal akımında basınç kesit içerisinde hidrostatik kanunlarına göre değişir. w Şu şartların sağlanması gerekir: a) Kanal içerisindeki akımın üniform (ya da üniform akıma yakın oiması) b) Kanal eğiminin çok büyük olmaması gerekir.

BIR KESITTE BASINÇ DAGILIMI a) çizgileri düzgün ve paralel b) Taban çok büyük 'YY çizgileri 'YY

tabana paralelolan Bu ya!1x.sina men hemen paralel yüzeyler olarak belireceklerdir 11.6). == taban KAYBI(=Jo ) ktür11.2. ve sina ENERJI sürtünmeler, kanal O halde bu borudakine benzer Taban bu yüzeyler olu- ya!1x Jo dir. enerji kuvvet ise cidar boyunca etkiyen sürtünme kuvvetidir, yani -to U ya!1x maya çizgileri 'to sürtünmesinin temasta k çevre göre yani 't dilimi için hareket denklemini 11.6 su yüzünde atmosfer artar. 1) Sürtünmelerin tabana paralelolan göre, == taban çüktürlaminer ve sina halinde ekseninden, cidara yüzüne gelenin viskoz olma o halde bu halinde ise ilaveten ya!1x Jo kanal 'to (=Jözelviskozite o) olan kuvvet ise cidar boyunc için birbirini götürür. O halde hareket denklem temasta 11.7 - bir yü kayma geril- olmaya daha önceki bölümlerden biliyoruz. prizmatik enkesit ya!1x her iki yüzün böyle içerisinde bir kanal en kesit hidrostati Bir önceki bölümde 'to böyle bir cidar Bu iki kuvvetin haricinde, bir de, kuvveti melerinin çizgileri U!1x = Kütle x lak çevre 11.7 de gösterilen!1x kuvveti 'to Bu iki kuvvetin h Bir önceki bölüm

ENERJI KAYBI Uniform Akım à a = 0 Enerji çizgisi F --------..:----- -- ------- V 2 --- h - -- k 2g V2 Serbest yüzey = -ii piyezometre çizgisi \ -L- --''--_-''- düzlemi 1 nolu kesitten birim zamanda geçen birim ağırlıktaki akışkanın enerjisi: v 2 Atm. - + + (y + 2g 'y

198 Atm. Atm. kanal içerisinde üniform + + (y + + (y + ENERJI KAYBI (11.3) 2g y 2g y enerji geçen birim 2 kesitinden birim zamanda ene 2 nolu kesitten birim zamanda geçen birim ağırlıktaki akışkanın enerjisi: o halde orm rji enerji o halde o halde halinde kanal 1içerisinde ü kanal içerisinde üniform ve 2 kesitl halinde 1 ve 2 kesitleri Atm. - + - - - - - + (ybirim + kanal boyundaki y enerji 2g y Birim kanal boyundaki yani hidro o 1 ve 2 nolu kesitleri kaybı:üniform halde arasındaki kanal enerji içerisinde halinde (11.4) enerji Birim kanal boyundaki yani hidrolik BirimJ: kanal boyundaki Birim kanal boyundaki kayıp, yani hidrolik eğim J: hidrolik J: denklemindeki - Z2) / ya Ax denklemindeki - Z2) / Ax dan sina = taban (= J o) yazabi dan sina = taban (= J o) yazabiliriz. O Birim kanal boyundaki yani hidrolik J: klemindeki - Z2) / Ax -denklemindeki Z2) / Ax = sina az2) / Axçok küçü - Z2) / Ax = sina a çok küçük sina = taban (= J o) yazabiliriz. O halde:taraftan, taraftan, üniformüniform

ENERJI KAYBI Akım üniform à enerji çizgisi // taban: TABLO Enerji (1O.42a) i (i 1.1) i Burada: Burada: (10.37a) (11.7) Re = V. (4R) v Re = V. (4R) v f : Moody diyagramdan; yalnız bu diyagramda D (boru çapı) gördüğümüz yere 4R koymak gerekir.

11.3. ÜNİFORM AKIMIN HESABI İÇİN FORMÜLLER 11.3.1. Chezy Denklemi (11.7) denkleminden V yi çekersek: w Chezy denkleminde boyut homojenliği yoktur w C boyutlu bir katsayıdır. w C nin boyutu ne ise, denklemde de o boyutlara uygun boyutlar kullanılmalıdır.

(11.10) C için verilen bir amprik Burada k, I 6 kaplayan malzemenin cinsine 11.3.2. Manning-Strickler c =k R / Denklemi c = k R I/6 kaplayan malzemenin cinsine zemenin cinsine bir (11.9) ve (11.10) dan: C için verilen ampirik ifadelerden bir tanesi şudur: Burada k, i i if bir k: kanalı kaplayan malzemenin bağlı bir katsayı (11.9) ve (11.10) dan: Burada k, V = k Rcinsine 213 kaplay (11.11) (11.9) ve (11.10) dan: Gauckler-Strickler denklemi V = k R 213 elde edilir. Bu denklem literatürde Gauckler-Strickler denklemi olara Buvedenklem, n=l/k Gauckler-Strickler denklemiçok olarak bilinir Hidrolik Mü-olmak üzere i nklem, n=l/k olmak üzerebu denklem literatürde Gauckler-Strickler denklemi ola elde edilir. V = k R 213 v çok = 1 n R 2/3 J1/2 Bu o Manning denklemi denklem, n=l/k olmak üzere (11.11a) elde edilir. Bu denklem litera k katsayısı: çelik yüzeylerde 90-100 R Bu 2/3 ise J1/2 dev = 1 Manning denklemi olarak bilinir. o iyi kalıplanmış beton yüzeyli kanallarda 60-70 ning denklemi olarak bilinir. n kafa büyüklüğündeki taş bloklarla kaplı kanallardaçok 25-30 Tekrar k ya dönecek olursak; bu kanal cins Hidrolik - ITU, Ercan Kahya de denklemi olarak bilinir. u kanal cinsinebu ise Manning olarak tablolarbir fikir versin diye, bu çelik yüzeylerde 90-10 la

Manning Equation 10-15 Slide from Dr. Isaac

11.5. EN UYGUN KESIT KAVRAMI AMAÇ: Kanalın Q debisini geçirecek bir en küçük A kesit alanı var mıdır? min A à hafriyat masrafı en küçük à kanal enkesitini ekonomik sabit bir A kesit alanı à min U (ıslak çevre) Aynı bir alana sahip kesitlerden ıslak çevresi en küçük olana en uygun kesit denir. Böyle bir ekstremum problemini sağlayan kesit şekli yarım dairedir.

yük ve R =AlU dan Max R için U en küçük EN UYGUN KESIT bir alana sahip kesitlerden limiz, "trapez kesit" ile is çevresi en küçük olana biz, en uygun kesit diyoruz. da daha kaplama ve Böyle bir ekstremum problemini gisidir? Bunun ekonomi biraz daha artar. için 1 lo'a fonksiyonu olarak yazabiliriz. Bu iki fonk i U = fonk (A, y, 8) 206 bir denklem elde ederiz. Bu den bit için U = en küçük A Y R = cosec 82- cot 8), ve A = y2 (2 U 1 10 A =Sabit için U = en küçük şartı: r ekstremum problemini z kesit" ilebu kesit dairedir. Fakat kesit şartlarını ise, sağlayan bu takdirdebir bu trapez kesitlerden en uygunu Min U = 2y (2 cosec 8 - cot U =hankenarlara teğet un için trapezin 1 lo'a içine, A kesit ve U çevresini; y, b veb8 mn 2y tan 2 olan bir çizilebilir. iki fonksiyondan b yok edilirse olarak yazabiliriz. Bu çember bulunur. ile bu denklemlerden en e (1 18) fonk (A, y, 8) Not: (11.19) ve (11 Özel hal: Dikdörtgen kesit θ=90 à enolarak uygunelde kesitedilir. boyutları denklem elde ederiz. Bu denklemin ifadesini burada b =2y ve R ==y/2 Saolan biraçember çizilebilir. en küçük bu denklemden akım derinliği, kesit genişliğinin yarısı y2 (2 cosec 8 - cot 8), ve özel halolarak kesit

Channel Efficiency - Capacity (efficiency) varies inversely with the wetted perimeter (P). - Energy losses are less in channels with smaller P & vice versa. - 4 options to excavate a rectangular section with an area of 20m2 : - P: (a) 22; (b) 14; (c) 13; and (d) 14m Choice is c 10-18

Channel Efficiency - For Max. Capacity Hydraulic Efficiency Min. wetted perimeter (P). - That section is called most efficient or best hydraulic section. - - - It reduces the cost of lining. For a given cross-sectional area: the best hydraulic section has min P For a given perimeter: the best hydraulic section has max A (area). For trapezoidal sections: Area Wetted perimeter

Channel Efficiency Determine the relation btw b & y to minimize P for a fixed cross-sectional area & side slope Substitute into wetted perimeter eq.: To minimize P w.r.t. y: yields Note that this eq. leads to impractical design, such as very deep & narrow channel.

Channel Efficiency - Alternatively b equation can be written as: This implies that B (Top width) = 2L (side length) Referring this figure

Channel Efficiency - Substitute the final form of b equation into OQ relation: Moreover minimization w.r.t. t of side slope yields This corresponds to a slope angle of 60 degree But this slope is often too steep for natural channels - Substitute this again into the final form of b equation : This defines the trapezoidal section of greatest possible efficiency

Channel Efficiency - Even if we further substitute into R equation of trapezoidal section: reduces to The most efficient rectangular channel is one in which the depth is one-half of the width.