Wpływ długości przewodu za zaworem kulowym na parametry uderzenia hydraulicznego w rurociągu z polietylenu o dużej gęstości

• Autorzy: Kodura A.

Warianty tytułu

EN

Influence of downstream pipe length on the water hammer parameters in HDPE pipelines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przepływ nieustalony o właściwościach uderzenia hydraulicznego występuje stosunkowo rzadko w układach ciśnieniowych, tym niemniej jego skutki mogą wywoływać poważne problemy eksploatacyjne systemów wodociągowych. Zjawisko to jest złożone, a na jego przebieg wpływa wiele czynników. Jednym z nich jest oddziaływanie fali ciśnienia za zaworem wywołującym zjawisko uderzenia hydraulicznego. Wiąże się to z jednoczesnym wzbudzeniem fal ciśnienia o przeciwnych znakach w przewodzie przed i za zaworem. Przeprowadzone badania eksperymentalne potwierdziły znaczące oddziaływanie długości rurociągu poniżej zaworu kulowego na parametry uderzenia hydraulicznego. Dotyczy to szczególnie pierwszej fazy zjawiska. Stwierdzono wpływ długości tego rurociągu na opóźnienie wywołania zjawiska, rozumiane jako czas między rozpoczęciem zamykania zaworu a początkiem przyrostu ciśnienia. Długość przewodu wpływała także na czas przyrostu ciśnienia oraz wartości jego przyrostów. W przypadku tej samej długości przewodu przed i za zaworem, opóźnienia przyrostu ciśnienia były najmniejsze. Najdłuższe czasy opóźnienia zaobserwowano w skrajnych położeniach zaworu – blisko początku lub końca przewodu. Podczas uderzenia prostego wartości przyrostów różniły się nieznacznie od obliczonych ze wzoru Żukowskiego. W przypadku uderzeń nieprostych (złożonych), różnice między uzyskanymi przyrostami ciśnienia przy różnych długościach przewodu dochodziły do 40%.

EN

Transient flow with water hammer characteristics is not a common occurrence in pressure systems. However, its effects can lead to serious problems in the management of pressure networks. This complex phenomenon is influenced by several factors. One of them is the impact of the pressure wave downstream of the valve that enforces the phenomenon. This involves concurrent excitation of pressure waves with opposite signs in the upstream and downstream conduit. The research confirmed significant influence of the downstream pipeline length on the hydraulic impact parameters. In particular, this applies to the primary phase of the phenomenon. The effect of the pipeline length on delay of the phenomenon was demonstrated, namely on the time between the start of the valve closure and start of the pressure increase. Furthermore, the pipe length influenced the time of pressure increase and the value of pressure increments. For equal lengths of the pipe upstream and downstream of the valve, delays in the pressure increase were the smallest. The biggest delay time values were observed in the extreme valve positions – near the beginning or the end of the pipe. For a simple water hammer, the measured values differed slightly from those calculated from the Joukovsky formula. For non-simple (complex) impacts, the variations between the pressure increases obtained for different pipe lengths reached up to 40%.

Słowa kluczowe

PL

czas zamykania zaworu; czas przyrostu ciśnienia; czas opóźnienia; charakterystyka ciśnienia; przepływ nieustalony; uderzenie hydrauliczne; długość przewodu za zaworem

EN

time of valve closure; time of pressure increase; delay time of pressure increase; pressure characteristic; transient flow; water hammer; downstream pipeline length

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 40, nr 4
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Kodura A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Usuwania Ścieków, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. S. MAMBRETTI: Water Hammer Simulations. WIT Press, Southampton 2014.
• 2. A. R. D. THORLEY: Fluid Transients in Pipeline Systems: A Guide to the Control and Suppression of Fluid Transients in Liquids in Closed Conduits. ASME Press, New York 2004.
• 3. M. NIEŁACNY: Uderzenia hydrauliczne w systemach wodociągowych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2005.
• 4. D. KOWALSKI, A. CHOMA: Propozycja metody zabezpieczenia pomp odśrodkowych przed skutkami uderzenia hydraulicznego. Gaz Woda i Technika Sanitarna 2016, nr 4, ss. 418–423.
• 5. M. MITOSEK, R. SZYMKIEWICZ: Influence of reservoir on pressure wave propagation in steel pipes. Journal of Hydraulic Engineering 2016, Vol. 142, No. 8, pp. 1–5.
• 6. A. KODURA, P. STEFANEK, K. WEINEROWSKA-BORDS: An experimental and numerical analysis of water hammer phenomenon in slurries. Journal of Fluids Engineering 2017, Vol. 139, No. 12, pp. 1–9.
• 7. K. MISZTA-KRUK: Wykorzystanie krótkotrwałych stanów przejściowych w sieciach wodociągowych do wykrywania wycieków wody (Employment of the inverse transient analysis to leakage detection in water distribution networks). Ochrona Środowiska 2016, vol. 38, nr 1, ss. 39–43.
• 8. H. RAMOS, A. B. de ALMEIDA: Parametric analysis of water hammer effects in small hydro schemes. Journal of Hydraulic Engineering 2002, Vol. 128, No. 7, pp. 689–696.
• 9. K. WEINEROWSKA-BORDS: Alternative approach to convolution term of viscoelasticity in equations of unsteady pipe flow. Journal of Fluids Engineering 2015, Vol. 137, No. 5, pp. 1–9.
• 10. R. SZYMKIEWICZ, M. MITOSEK: Alternative convolution approach to friction in unsteady pipe flow. Journal of Fluids Engineering 2014, Vol. 136, No. 1, pp. 1–9.
• 11. M. NIEŁACNY, I. WISZNIEWSKA-ORACZEWSKA: Analiza wpływu typu oraz czasu zamykania zasuwy, zaworu na przyrost ciśnienia w przewodzie. Gaz Woda i Technika Sanitarna 2000, nr 8, ss. 316–321.
• 12. M. MITOSEK: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2014.
• 13. A. KODURA: An analysis of the impact of valve closure time on the course of water hammer. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics 2016, Vol. 63, No. 1, pp. 35–45.
• 14. D. J. WOOD, S. E. JONES: Water-hammer charts for various types of valves. Journal of Hydraulic Division 1973, Vol. 99, No. 1, pp. 167–178.
• 15. B. B. SHARP: Water Hammer: Problems and Solutions. Edward Arnold Publisher Ltd., London 1981.
• 16. B. B. SHARP: Water hammer gate characteristics. Water Power 1969, Vol. 21, pp. 352–354.
• 17. B. B. SHARP: Discussion of water hammer charts for various types of valves. Journal of Hydraulic Division 1974, Vol. 100, No. 2, pp. 323–326.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).