TIÊU CHUẨN NGÀNH

14 TCN 198:2006

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - CÁC CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC - HƯỚNG DẪN TÍNH KHÍ THỰC

Hydraulic Structures - Discharge Structures - Cavitation Control Manual

I. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho tính, kiểm soát khí thực trên các bộ phận của công trình tháo nước và tính các giải pháp phòng chống khí thực khi thiết kế mới hoặc sửa chữa nâng cấp các công trình tháo nước; không áp dụng cho việc tính toán khí thực các máy bơm và turbin thủy lực.

1.2. Tài liệu viện dẫn

- Cavitation in Chutes and Spillway, United States Department of the Interior Bureau of Reclamation, 1990.

- SDJ 341-89 - Quy phạm thiết kế tràn xả lũ. Bản dịch từ tiếng Trung Quốc - Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn phát hành - 1999.

- Tính toán thủy lực các công trình tháo nước - Sổ tay chuyên môn - NXB Năng lượng nguyên tử, Matxcơva, 1988 (Bản tiếng Nga).

14TCN 81-90. Quy trình tính toán thủy lực công trình xả kiểu hở và xói lòng dẫn bằng đá do dòng phun.

- QPTL C1-75. Quy phạm tính toán thủy lực cống dưới sâu.

- QPTL C8-76. Quy phạm tính toán thủy lực đập tràn.

1.3. Thuật toán và định nghĩa

1.3.1. Chảy bao

1.3.1.1. Chảy bao là hiện tượng xảy ra ở phần tiếp xúc giữa dòng chảy và bề mặt lòng dẫn.

1.3.1.2. Chảy bao thuận: khi dòng chảy bám sát bề mặt lòng dẫn.

1.3.1.3. Chảy bao không thuận: khi dòng chảy không bám bề mặt lòng dẫn, còn gọi là hiện tượng tách dòng. Phần không gian giới hạn giữa bề mặt lòng dẫn và bề mặt của chủ lưu (dòng chính) gọi là vùng tách dòng.

1.3.1.4. Vật chảy bao: để chỉ vật rắn có mặt ngoài (hay một phần của mặt ngoài) tiếp xúc với dòng nước chảy.

1.3.2. Hiện tượng giảm áp.

1.3.2.1. Khi vùng tách dòng không được bổ sung không khí thì áp suất tại đó sẽ giảm.

1.3.2.2. Khi áp suất tại mọi điểm giảm đến trị số nhỏ hơn áp suất khí trời thì tại điểm đó có áp suất chân không, kí hiệu là p_ek:

p_ck = p_a - p;                                                                               (1-1)

Trong đó, p_a - áp suất khí trời; p - áp suất tuyệt đối tại điểm đang xét

1.3.3. Khí hóa (Cavitation)

1.3.3.1. Khí hóa là hiện tượng xuất hiện hàng loạt các bong bóng chứa khí và hơi ở trong lòng chất lỏng khi ở đó có nhiệt độ bình thường, nhưng áp suất bị giảm xuống dưới một trị số giới hạn gọi là áp suất phân giới, ký hiệu là p_pg.

Trong tiêu chuẩn này, chất lỏng được xét là nước, hơi xuất hiện dưới dạng các bong bóng là hơi nước, áp suất phân giới chính là áp suất hóa hơi của nước.

1.3.3.2. Điều kiện xuất hiện khí hóa: trong dòng chảy, khí hóa sẽ xuất hiện khi có p ≤ p_pg, hoặc có H ≤ H_pg, trong đó:

p - áp suất tuyệt đối tại khu vực đang xét và H là cột nước áp lực tương ứng với p;

p_pg - áp suất phân giới của nước và H_pg là cột nước áp lực tương ứng với p_pg.

1.3.4. Hệ số khí hóa (Cavitation index)

Hệ số khí hóa là một đại lượng dùng để biểu thị mức độ mạnh yếu của khí hóa trong nước, kí hiệu là K. Giá trị của K được xác định như sau:

K =                                                      (1-2)

Trong đó:

H_ĐT - cột nước áp lực toàn phần đặc trưng của dòng chảy bao quanh công trình hay bộ phận đang xét, (m);

V_ĐT - lưu tốc (trị số trung bình thời gian) đặc trưng của dòng chảy tại hay bộ phận công trình đang xét, (m/s);

g - gia tốc trọng trường, (m/s<