Laboratory and Numerical Studies of Water Flow Through Selected Fittings Installed at Copper Pipelines

• Autorzy: Pliżga O. , Kowalska B. , Musz-Pomorska A.

Warianty tytułu

PL

Laboratoryjne i modelowe badania przepływu wody przez wybrane opory miejscowe na przewodach miedzianych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Praca przedstawia badania laboratoryjne oraz analizę numeryczną warunków przepływu wody przez łuk 90º oraz odsadzkę o średnicy 15x1 mm wykonanych z miedzi i połączonych z przewodem miedzianym za pomocą lutu miękkiego. Badania laboratoryjne zrealizowano na specjalnie do tego celu wykonanym stanowisku laboratoryjnym przy natężeniu przepływu wody z zakresu 100-1400 dm₃/h. Badania modelowe przeprowadzono z wykorzystaniem komercyjnego pakietu obliczeniowego CFD Ansys Fluent. Wykonane wariantowe badania modelowe obejmowały obserwacje przestrzennego pola prędkości, układu strug, rozkładu intensywności turbulencji oraz określenie straty ciśnienia i współczynnika oporu miejscowego dla zmiennej liczby Reynoldsa. Przeprowadzono obliczenia numeryczne dla przepływów o Re > 20 000, tj. dla natężeń przepływu z zakresu 1000-1400 dm₃/h. Wyniki badań laboratoryjnych wykazały wyraźną zależność pomiędzy liczbą Reynoldsa a zaobserwowanymi stratami ciśnienia oraz współczynnikiem straty miejscowej dla badanych oporów miejscowych. Analiza wyników badań modelowych uwypukliła zależność pomiędzy wielkością straty ciśnienia a układem i osiąganymi wartościami prędkości przepływu oraz intensywności turbulencji dla zmiennej liczby Reynoldsa. Walidacja modelu wykazała zadowalającą zgodność wyników symulacji z wynikami zaobserwowanymi w czasie pomiarów laboratoryjnych.

Słowa kluczowe

EN

long elbow 90 stopni; full crossover; copper pipes; minor pressure loss; numerical modelling

PL

łuk 90 stopni; odsadzka; rury miedziane; straty miejscowe; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Tom 18, cz. 2
• Strony: 873--884
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Pliżga O.

• Lublin University of Technology

autor

Kowalska B.

• Lublin University of Technology

autor

Musz-Pomorska A.

• Lublin University of Technology

Bibliografia

• 1. Ahmad, A.L, Lau, K.K, Bakar, A., Shukor, A. (2005). Integrated CFD simulation of concentration polarization in narrow membrane channel. Computers and Chemical Engineering, 29, 2087-2095.
• 2. Chern, M.J., Wang, C.C., Ma, C.H. (2007). Performance test and flow visualization of ball valve. Experimental Thermal and Fluid Science, 31, 505-512.
• 3. Cisowska, I., Kotowski, A. (2004). Straty ciśnienia w układach kształtek z polipropylenu. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 10, 340-345.
• 4. Cisowska, I., Kotowski, A. (2006). Studies of hydraulic resistance in polypropylene pipes and pipe fittings. Foundations of Civil and Environmental Engineering, 8, 37-57.
• 5. COBRTI Instal, Wytyczne techniczne, zeszyt 10. (2004). Wytyczne projektowania i stosowania instalacji z rur miedzianych. Warszawa: Instal (TIB).
• 6. DIN 1988-300:2012-05 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen–Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser. Technische Regel des DVGW.
• 7. Dul, K., Widomski, M.K., Musz, A. (2015). Analiza numeryczna przepływu wody przez zawór kulowy zamontowany na przewodzie PEX-AL.-PEX. Instal, 11, 36-39.
• 8. Górecki, A., Fedorczyk, Z., Płachta, J., Płuciennik, M., Rutkiewicz A., Stefański W., Zimmer, J. (2009). Instalacje wodociągowe, ogrzewcze i gazowe na paliwo gazowe wykonane z rur miedzianych. Wytyczne stosowania i projektowania. Polskie Centrum Promocji Miedzi.
• 9. Grajper, P., Smołka, J. (2010). Eksperymentalne i numeryczne określenie miejscowych strat ciśnienia w kolanach 90º instalacji wodociągowych. Gaz, Woda i technika Sanitarna, 7-8, 13-19.
• 10. Janowska, J., Widomski, M.K., Iwanek, M., Musz, A. (2013). Numerical modeling of water flow through straight globe valve. In: Environmental Engineering IV: Conference on Environmental Engineering IV; [Eds:] Pawłowski Artur, Dudzińska Marzenna, Pawłowski Lucjan – Boca Raton: CRC Press-Taylor & Francis Group: 41-49.
• 11. Launder, B.E., 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, 1(2), 131-138.
• 12. Liu, S.X., Peng, M. (2005). Verification of mass transfer simulation with CFD using highly accurate solutions. Computers and Electronics in Agriculture, 49, 309–314.
• 13. 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, 52, 4040-4046.
• 14. Musz, A., Kowalska, B., Widomski, M.K. (2009). Some issues concerning the problems of water quality modeling in distribution systems. Ecological Chemistry and Engineering S, 16 (S2), 175-184.
• 15. Musz, A., Widomski, M.K., Kowalska, B. (2015). Benzene propagation during turbulent flow in PE-HD water supply pipes. Environment Protection Engineering, 41(4), 5-16.
• 16. Norton, T., Sun, D.W. (2006). Computational fluid dynamics (CFD) e an effective and efficient design and analysis tool for the food industry: A review. Trends in Food Science & Technology, 17, 600-620.
• 17. Piechurski, F.G. (2009). Badanie wpływu połączeń na wzrost współczynnika strat liniowych λ, oraz współczynnika chropowatości bezwzględnej k dla rur instalacyjnych z polipropylenu. Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne. III Konferencja Naukowo-Techniczna, Warszawa-Dębe.
• 18. PN-76-M-34034 Rurociągi – Zasady obliczeń strat ciśnienia.
• 19. PN-EN 1267:2012 Armatura przemysłowa – Badanie oporu przepływu wodą.
• 20. Polskie Centrum Promocji Miedzi. (2013). Instalacje wodociągowe, ogrzewcze i gazowe na paliwo gazowe, chłodnicze, klimatyzacyjne gazów medycznych oraz próżni wykonane z miedzi i stopów miedzi. Wytyczne stosowania i projektowania. Wrocław.
• 21. Shirazi, N.T., Azizyan, G.R., Akbari, G.H. (2012). CFD analysis of the ball valve performance in presence of cavitation. Life Science Journal, 9(4),1460-1467.
• 22. Siwiec, T., Morawski, D., Karaban, G. (2002). Eksperymentalne badania oporów hydraulicznych w zgrzewanych kształtkach z tworzyw sztucznych. Gaz, Woda i technika Sanitarna, 2, 49-50 and 63-68.
• 23. Strzelecka, K., Jeżowiecka-Kabsch, K. (2008). Rzeczywiste wartości współczynnika oporów miejscowych podczas przepływu wody przez skokowe rozszerzenie rury. Ochrona Środowiska, 30(2),29-33.
• 24. Strzelecka, K., Jeżowiecka-Kabsch, K. (2010). Rzeczywiste wartości współczynnika strat miejscowych podczas przepływu wody przez nagłe rozszerzenie rury. Ochrona Środowiska, 32(1),33-37.
• 25. Strzeszewski, M. (2010). Obliczenia hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania. Materiały do zajęć z ogrzewnictwa. Warszawa: Politechnika Warszawska.
• 26. Weinerowska-Bords, K. (2014). Eksperymentalna analiza współczynników oporów lokalnych dla wybranych kształtek i złączek w systemach rur wielowarstwowych. Instal, 6, 42-49.
• 27. Wesseling, P. (2000). Principles of Computational Fluid Mechanics. Springer Series in Computational Mathematics, 29, 167-188.
• 28. Widomski, M.K., Kowalska, B., Kowalski, D. (2012). Model Investigations into the Propagation of Butylated Hydroxytoluene (BHT) Migrating from High Density Polyethylene Pipes (HDPE) to Water. Ochrona Środowiska, 34(3), 33-37.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.