Straty hydrauliczne w ciśnieniowych przewodach o odkształconym przekroju kołowym

• Autorzy: Siwicki P. , Urbański J. , Krukowski M. , Kozioł A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.123

Warianty tytułu

EN

Head losses in pressure deformed circular pipes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz kształtowania się strat hydraulicznych na długości odkształconego w przekroju poprzecznym przewodu kołowego. Badania przeprowadzono w celu sprawdzenia zasadności stosowania formuły Colebrooka - White'a do wyznaczania współczynnika oporów liniowych λ w przewodach o odkształconym przekroju. Niekołowości przewodu uwzględnia się poprzez wprowadzenie do formuły Colebrooka - White'a wielkości promienia hydraulicznego zamiast średnicy przewodu. Zasadność takiego postępowania postanowiono sprawdzić przy zastosowaniu modelu numerycznego. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem modelu CFD FLUENT. Badaniom poddano trzy średnice przewodu. Każdą ze średnic poddano odkształceniom. Wyznaczono straty liniowe dla przewodów o stopniu odkształcenia jego przekroju do 50%. Dla każdej ze średnic przy różnym stopniu odkształcenia przewodu wprowadzano tę samą objętość przepływu. Z przeprowadzonych obliczeń numerycznych wynika, że w analizowanych przypadkach przyrost strat jest bardziej znaczący po osiągnięciu około 20% stopnia odkształcenia. Procentowy przyrost strat w przewodzie o stopniu odkształcenia 50% względem przewodu nieodkształconego sięga 250%. Uzyskane wielkości strat z modelu numerycznego porównano z obliczeniami formułą Colebrooka - White'a i Darcy-Weisbacha uzyskując dużą zgodność wyników. Potwierdza to zasadność stosowania tych formuł do wyznaczania współczynnika oporów liniowych λ i strat ciśnienia na długości w odkształconych eliptycznie przewodach kołowych. Uzyskana wiedza może być wykorzystana do szacowania stopnia odkształcenia przewodu na podstawie wprowadzonego do niego natężenia przepływu i pomierzonych strat hydraulicznych na długości, w przypadkach kiedy pomiar fizyczny deformacji nie jest możliwy.

EN

The paper presents the results of analyzes of variability head losses over the length of the deformed pipe. The study was conducted in order to verify the legitimacy of the formula Colebrook - White for determining the friction factor λ in the deformed pipes. Deformation of pipes taken into account by introducing to formula Colebrook - White hydraulic radius in place of the pipe diameter. The legitimacy such a procedure decided to check using a numerical model. Calculations were made using the CFD FLUENT model. Were tested three pipe diameters. Each of the diameters were subjected to deformation. Losses of pressure determined for pipes with a degree of deformation to 50%. For each of the diameters with different degrees of deformation of the pipe was fed the same volume flow. The conducted numerical calculations show that in analyzed cases increase losses is more meaningful after reaching about 20% degree of deformation. The increase in losses in the pipe with a degree of deformation of 50% relative to the undeformed pipe reaches 250%. Obtained losses from a numerical model were compared with calculations from formula Colebrook - White and Darcy-Weisbach give a good agreement. Confirms this legitimacy of using these formulas for determining the friction factor λ and pressure loss on the length of the deformed elliptical circular pipes. The knowledge can be used to estimate the degree of deformation of the wire on the basis of incorporated therein measured flow volume and the length of the head losses, in cases where the measurement of physical deformation is not possible.

Słowa kluczowe

PL

straty hydrauliczne; przewód ciśnieniowy; rura o przekroju kołowym; deformacja; modelowanie CFD; współczynnik tarcia

EN

head loss; pressure pipe; circular pipe; deformation; CFD modelling; friction factor

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/I
• Strony: 389--402
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Siwicki P.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Urbański J.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Krukowski M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Kozioł A.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

Bibliografia

• [1] Błażejewski R., Wstęp do badań empirycznych. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu 1999.
• [2] Fluent 12.1.: User Guide Fluent Inc 2010.
• [3] Idelčhik., Handbook of Hydraulics Resistance 3 rd edition, CRC Press 1994.
• [4] Janson L.-E., Molin J. Projektowanie i wykonawstwo sieci zewnętrznych z tworzyw sztucznych, VBB consulting Ltd.
• [5] Kliszczewicz B., Współpraca wielkośrednicowych stalowych rurociągów z gruntem. Civil and Environmental Engineering 4 2013, s. 21-26.
• [6] Kubrak M., Kodura A., Numeryczna analiza warunków przepływu w przewodach wodociągowych z kablem telekomunikacyjnym. Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie'' Instal tom 12, 2013, s. 86-90.
• [7] Kuliczkowski A., Rury kanalizacyjne, T. II. Projektowanie konstrukcji. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2004.
• [8] Madryas C., Kolonko A., Wysocki L., Konstrukcje przewodów kanalizacyjnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2002.
• [9] Moser A.P., Shupe O.K., Bishop R.R., Is PVC strain limited after all these years; Buried Plastics Pipes Technology ASTM STP 1093, 1990.
• [10] PN-EN 476:2001 Wymagania ogólne dotyczące elementów stosowanych w systemach kanalizacji grawitacyjnej.
• [11] PN-EN 805 Zaopatrzenie w wodę - Wymagania dotyczące zewnętrznych systemów i ich części składowych.
• [12] Siwicki P., Szeląg B., Zastosowania modelu CFD FLUENT do określania strat hydraulicznych w kołowych przewodach wodociągowych ze światłowodem. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 2010, z.4(50), s. 3-13.
• [13] Siwiec T., Kalenik M., Wichowski P., Morawski D., Analiza wpływu niekołowości przekroju rur PVC i PE na straty ciśnienia przy przepływie wody i ścieków. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 2012 nr 10, s. 461-463.
• [14] Siwiec T., Wichowski P., Kalenik M., Morawski D., Analiza porównawcza wzorów na obliczanie współczynnika strat liniowych w rurociągach z tworzyw sztucznych przy przepływie wody i ścieków. Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie'' Instal tom 7/8, 2012, s. 52-57.