Obliczenia hydrauliczne sieci wodocigowej Wykad nr 8 Systemy

Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej Wykład nr 8 „Systemy zaopatrzenia w wodę”

Tok projektowania sieci wodociągowej 1. Wybór odpowiedniego układu sieci przewodów, zgodnie z topografią obszaru zasilania. 2. Ustalenie przepływów obliczeniowych na poszczególnych odcinkach sieci. 3. Dobór średnic przewodów tranzytowych, magistralnych i rozdzielczych. 4. Obliczenia hydrauliczne sieci, polegające na wyznaczeniu strat ciśnienia w różnych warunkach poboru wody, przy założeniu utrzymania wymaganego ciśnienia we wszystkich punktach sieci (zarówno na wyjściu jak i w punktach poboru)

Założenia ogólne system zaopatrzenia w wodę powinien być tak zaprojektowany i eksploatowany aby dostarczyć wodę do wszystkich użytkowników: n w wymaganej ilości n pod odpowiednim ciśnieniem n o odpowiedniej jakości

Różne układy sieci wodociągowych - sieć promienista

Różne układy sieci wodociągowych - sieć pierścieniowa

PODSTAWOWE WZORY 1. Równanie ciągłości – do ustalenia średnicy przewodu dla przewodu całkowicie wypełnionego cieczą V = 0, 5 – 2, 0 m/s

PODSTAWOWE WZORY 2. Równanie Darcy’ego-Weisbacha – do ustalenia strat ciśnienia

Z równania (1) oraz (2) wynika: podstawiając: oporność właściwa przewodu Problem – jak wyznaczyć współczynnik λ?

Wyznaczanie współczynnika oporu hydraulicznego λ R – promień rury; C – chropowatość bezwzględna (k)

Współczynnik oporu hydraulicznego λ obszar I – przepływ laminarny n n Re < 2320 Vkr = 0, 03 (D=100 mm) – 0, 003 (D=1, 0 m) m/s obszar II – przejściowy n n 2300 < Re < 4000 nie ma znaczenia dla praktyki wodociągowej obszar III – rury hydraulicznie gładkie n Re < 100. 000 n Re > 100. 000

Współczynnik oporu hydraulicznego λ obszar IV – przejściowy od rur gładkich do rur z zupełną chropowatością n n n ma szczególne znaczenie w praktyce wodociągowej R/k < 20 – wartość λ stale rośnie R/k > 20 - wartość λ najpierw maleje, potem rośnie łagodnie do stałej wartości obszar V – rury z zupełną chropowatością n n współczynnik λ nie zależy od liczby Reynoldsa, a tylko od chropowatości przewodu k nie ma znaczenia w praktyce wodociągowej, ze względu na duże prędkości (np. Vkr = 5, 1 (D=100 mm) – 6, 74 (D=1, 0 m) m/s dla rur żeliwnych)

PODSTAWOWE WZORY 3. Równanie Collebrooka-White’a (dla obszaru IV)

Współczynniki chropowatości, k – wartości zalecane Rodzaj materiału przewodu k [mm] Rury żeliwne i stalowe nowe 0, 1 – 0, 4 Rury żeliwne i stalowe stare 1, 35 Rury PCV 0, 025 Rury PE 0, 04 w praktyce zaleca się aby do obliczeń przewodów magistralnych i rozdzielczych nowych przyjmować k = 0, 4 mm, zaś dla przewodów starych – k = 1, 5 mm

Nomogram do wzoru Collebrooka-White’a

Obliczanie przewodów wodociągowych najczęściej spotykane przypadki obliczeniowe: n n n szukamy wartości spadku ciśnienia na końcu przewodu o danej średnicy przy określonym przepływie (Q, D i) określenie ilości wody jaką przeprowadzi przewód o danej średnicy przy spadku ciśnienia nie większym niż dopuszczalny (D, idop Q) dobór średnicy przewodu, która zapewni przepływ określonej ilości wody przy spadku ciśnienia nie większym niż dopuszczalny (Q, idop D)

Wyznaczanie przepływu miarodajnego przewody tranzytowe n natężenie przepływu na początku i końcu odcinka jest takie same: QP = QK = QOBL – nie ma problemu przewody rozdzielcze (wydatkujące wodę) n natężenie przepływu na końcu odcinka jest mniejsze od początkowego o wartość rozbioru wody na odcinku: QP = QK + q – jakie należy przyjąć natężenie przepływu do wymiarowania przewodu? QOBL= ? ?

Przepływ miarodajny dla przewodów rozdzielczych QP q L QK = Q P - q x - wydatek jednostkowy - natężenie przepływu w odległości x od końca odcinka

Przepływ miarodajny dla przewodów rozdzielczych - jednostkowy spadek ciśnienia - dla bardzo krótkiego wycinka dx - strata ciśnienia na odcinku o długości L

Przepływ miarodajny dla przewodów rozdzielczych - po scałkowaniu w granicach (0, L) - wprowadzając przepływ zastępczy Q = QK + q, gdzie <1

- po uproszczeniach - wyznaczamy metodą kolejnych przybliżeń L>P L<P - stąd