Charakterystyka hydrauliczna instalacyjnego przewodu polipropylenowego z wielokrotnymi połączeniami mufowymi

• Autorzy: Mazur Dorota , Widomski Marcin K. , Musz-Pomorska Anna

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2021.6.2

Warianty tytułu

EN

Hydraulic characteristics of installation polypropylene pipe with numerous socket fittings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca zawiera wyniki badań laboratoryjnych oraz modelowych oporów przepływu przez polipropylenowy przewód instalacyjny, z zamontowanymi wieloma połączeniami równoprzelotowymi. Badaniom podano prostoliniowy przewód PP-R 20 × 3,4 mm PN o długości 6 m, połączony za pomocą 2, 3, 5, 9 i 17 zgrzewanych muf PP. Badania laboratoryjne wykonano przy zmiennym natężeniu przepływu 300–1600 dm³/h, natomiast obliczenia symulacyjne przeprowadzono za pomocą komercyjnego oprogramowania FLUENT, ANSYS Inc. Uzyskane wyniki pomiarów laboratoryjnych obejmowały wysokość strat miejscowych, wartości współczynników oporów miejscowych oraz oporność hydrauliczną badanych przewodów. Obliczenia numeryczne pozwoliły na analizę rozkładu prędkości przepływu oraz intensywności turbulencji, podczas przepływu przez badane opory. Rezultaty badań sugerują wyraźny wzrost oporów przepływu oraz zmianę zależnej od liczby Reynoldsa wartości współczynników oporu miejscowego, powodowanych przez wzrost liczby połączeń. Dodatkowo, wykazano, iż zaobserwowane wartości współczynników oporu są zdecydowanie wyższe niż dane wejściowe przyjmowane do projektowania, co może prowadzić do błędów projektowych i nieprawidłowego działania instalacji wewnętrznych.

EN

This paper presents results of laboratory and numerical research concerning water flow resistance through polypropylene installation pipe containing numerous socket fittings. The straight PP-R 20 × 3,4 mm PN 20 6 meters long with 2, 3, 5, 9 and 17 welded PP socket fittings was tested. The laboratory research was performed with the variable value of volumetric water flow rate 300–1600 dm³/h while the numerical calculations were performed in the commercial modeling software FLUENT, ANSYS Inc. The obtained results of laboratory measurements covered height of local losses, values of minor losses coefficients and the hydraulic resistance of the studied pipe. The numerical calculations allowed assessment of velocity magnitude and turbulence intensity during water flow through the tested local pressure losses. The obtained results suggest the clear increase in flow resistance and changes in Reynolds number dependable value of minor losses coefficient caused by the increase in number of applied socket fittings. Additionally, it was determined that the obtained values of minor losses coefficients are higher than the commonly proposed input data for domestic installations designing, which may result in the design errors and incorrect operation of the system.

Słowa kluczowe

PL

opory miejscowe; współczynnik strat miejscowych; połączenia mufowe; przewody PP-R

EN

local losses; coefficients of minor losses; socket connections; PP-R pipes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 6
• Strony: 7--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mazur Dorota

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin

autor

Widomski Marcin K.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin

autor

Musz-Pomorska Anna

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków, Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin

Bibliografia

• [1] Annan M., Gooda E. 2018. “Effect of minor losses during steady flow in transmission pipelines-Case study. Water transmission system upgrade in Northern Saudi Arabia”, Alexandria Engineering Journal, vol. 57(4):4299–4305.
• [2] Ansys. Inc. 2018. Ansys Fluent User’s Guide. Release 19.0.
• [3] Cisowska I., Kotowski A. 2004. „Straty ciśnienia w układach kształtek z polipropylenu”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, vol. 10:340–345.
• [4] Dul K., Widomski M., Musz-Pomorska A. 2015, „Analiza numeryczna przepływu wody przez zawór kulowy zamontowany na przewodzie PEX-Al-PEX”, Instal, vol. 11:36–39.
• [5] Grajper P., Smołka J. 2010. „Eksperymentalne i numeryczne określenie miejscowych strat ciśnienia w kolanach 90° instalacji wodociągowych”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, vol. 7-8:13–19.
• [6] Hydro Plast. Katalog techniczny.
• [7] Kalenik M., Witowska B. 2007. „Badania miejscowych oporów hydraulicznych w kształtkach z PVC”, Architectura, vol. 6(3):15–24.
• [8] Launder B.E., and Spalding D.B. 1974. “Application of the Energy Dissipation Model of Turbulence to the Calculation of Flow Near a Spinning Disc.”, Letters in Heat and Mass Transfer, vol. 1(2):131–138.
• [9] Ligaj K., Widomski M.K., Musz-Pomorska A. 2019. “Minor pressure losses for different connections of PP-R and PEX/Al/PEX installation pipes”, E3S Web of Conferences, vol. 100:1–8.
• [10] Melichar J., Háková J., Veselský J., Michlík L. 2006. “Local Head Loss of Plastic Pipeline Joint Welded by Butt Fusion”, Journal of Hydrology and Hydromechanics, vol. 54(3):299–308.
• [11] Minkowycz W.J., Abraham J.P., Sparrow E.M. 2009. “Numerical simulation of laminar breakdown and subsequent intermittent and turbulent flow in parallel-plate channels: Effects of inlet velocity profile and turbulence intensity”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 52(17-18):4040–4046.
• [12] Moallemi N., Brinkerhoff J.R. 2016. “Numerical analysis of laminar and transitional flow in a planar sudden expansion”, Computers & Fluids, vol. 140:209–221.
• [13] Moriasi D.N., Arnold J.G., Van Liew M.W., Binger R.L., Harmel R.D., Veith T.L. 2007. “Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations”, Transactions of the ASABE, vol. 50:885–90.
• [14] Mosler P., Melichar J. 2017. “Results of experimental measurements and calculations of pressure losses in HD–PE pipes”, 18th International Conference in Transport and Sedimention of Solid Particles, Praga, Czechy, 233–240.
• [15] Nowakowski E. 1995. „Opory miejscowe w instalacjach wodociągowych”, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, vol. 29(2):79–83.
• [16] Piechurski F., Wanot D. 2010. „Badanie wpływu połączeń na wzrost współczynnika strat liniowych λ oraz współczynnika chropowatości bezwzględnej k dla rur instalacyjnych z polipropylenu”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, vol. 5:18–22.
• [17] Pliżga O., Kowalska B., Musz-Pomorska A. 2016. “Laboratory and numerical studies of water flow through selected fittings installed at copper pipelines”, Rocznik Ochrona Środowiska, vol. 18(2):873–884.
• [18] PN-76/M-34034:1976 – Rurociągi. Zasady obliczeń strat ciśnienia (norma wycofana), Polski Komitet Normalizacji i Miar.
• [19] PN–B–01706:1992 – Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu (norma wycofana), Polski Komitet Normalizacji i Miar
• [20] PN-EN 1267:2012 Armatura przemysłowa – Badanie oporu przepływu wodą. Polski Komitet Normalizacji i Miar.
• [21] PN–EN ISO 15874–2:2013–06 Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej –– Polipropylen (PP) –– Część 2: Rury (z późniejszymi zmianami). Polski Komitet Normalizacji i Miar.
• [22] Poręba K., Kowalczyk W., Widomski M.K., Musz-Pomorska A. 2017. „Charakterystyka oporów miejscowych wybranych zaworów instalacyjnych zamontowanych na przewodach z różnych materiałów”, Aktualne Zagadnienia W Uzdatnianiu I Dystrybucji Wody Rozdział A Innowacyjne Technologie Ujmowania I Uzdatniania Wody, vol. 6:29–36.
• [23] Shirazi N.T., Azizyan G.R., Akbari G.H. 2012. “CFD analysis of the ball valve performance in presence of cavitation”, Life Science Journal, vol. 9(4):1460–1467.
• [24] Siwiec T., Morawski D., Karaban G. 2002. „Eksperymentalne badania oporów hydraulicznych w zgrzewanych kształtkach z tworzyw sztucznych”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, vol. 2:49–50 and 63–68.
• [25] Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K. 2008. „Rzeczywiste wartości współczynnika oporów miejscowych podczas przepływu wody przez skokowe rozszerzenie rury”, Ochrona Środowiska, vol. 30(2):29–33.
• [26] Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K. 2010. „Rzeczywiste wartości współczynnika strat miejscowych podczas przepływu wody przez nagłe rozszerzenie rury”, Ochrona Środowiska, vol. 32(1):33–37.
• [27] System instalacyjny Solter PEX, Poradnik techniczny, www.hydrosolar.pl.
• [28] Weinerowska-Bords K. 2014. „Eksperymentalna analiza współczynników oporów lokalnych dla wybranych kształtek i złączek w systemach rur wielowarstwowych”, Instal, vol. 6:42–49.
• [29] Wesseling P. 2000. “Principles of Computational Fluid Mechanics”. Springer Series in Computational Mathematics, vol. 29:167–188.
• [30] Widomski M.K., Musz A., Iwanek M. 2012. „Straty ciśnienia na zaworze antyskażeniowym – badania laboratoryjne i modelowe”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, vol. 9:380–385.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).