Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów

• Autorzy: Kotowski A.

Warianty tytułu

EN

Hydraulic analysis of phenomena reducing pipeline flowability

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rurociągi wodne w czasie eksploatacji ulegają korozji i inkrustacji, będących skutkiem niestabilności chemicznej wody wodociągowej. Wykazano, że badania korozyjności wody wodociągowej mogą być pomocne do wstępnej oceny wzrostu oporności hydraulicznej rurociągów, pod warunkiem braku istotnych zmian jakości wody w badanym cza-sie. Najistotniejszy wpływ na zmniejszenie przepływności rurociągów ma już niewielki wzrost chropowatości ścian przewodów, w porównaniu do rur hydraulicznie gładkich. Jednak przy dużej chropowatości ścian rurociągu spadek jego przepływności wynika już głównie z fizycznego zmniejszenia przekroju rurociągu, a tylko w niewielkiej części z oporów ruchu. Na drodze analitycznej i doświadczalnej dowiedziono, że uzależnienie wartości współczynnika szorstkości (n) we wzorze Manninga od liczby Reynoldsa i chropowatości (k) czyni tę metodę wymiarowania rurociągów równie dokładną, jak metoda oparta na wzorach Darcy-Weisbacha i Colebrooka-White'a.

EN

While in service, water pipelines undergo corrosion and develop incrustations, which is attributable to the chemical instability of tap water. This study reports the following findings. Tap water corrosivity tests can be regarded as a useful tool for the preliminary estimation of the increase in pipeline roughness, provided that no significant changes in water quality were observed at the time of the research. Compared to smooth pipes (in hydraulic terms), even a slight increase in the wall roughness of the pipes becomes a substantial contributing factor in the decrease of pipeline flowability. At a high wall roughness, the decrease in the flowability of the pipeline is attributable primarily to the physical reduction in the pipe cross-section; the contribution of flow resistance is less important. The author has demonstrated, both by analysis and by experiments, that relating the value of the roughness coefficient (n) in Manning's equation to Reynolds number and roughness (k) renders this method of pipeline dimensioning as accurate as the method based on Darcy-Weisbach and Colebrook-White equations.

Słowa kluczowe

PL

rurociąg wodny; korozyjność wody; inkrustacja; chropowatość rurociągu; opór przepływu; sprawność hydrauliczna

EN

water pipelines; water corrosivity; incrustation; pipelines roughness; flow resistance; hydraulic efficiency

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 32, nr 1
• Strony: 27--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kotowski A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. A. KOTOWSKI, P. WÓJTOWICZ: Podstawy metodologiczne badań parametrów hydraulicznych ciśnieniowych rurociągów i kanałów z tworzyw sztucznych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2005, t. 78, nr 1, ss. 18–24.
• 2. A.L. KOWAL, M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
• 3. A. KOTOWSKI, A. PAWLAK, H. PEŁKA, P. WÓJTOWICZ: Badania oporności hydraulicznej i ciśnienia w sieci wodociągowej osiedli mieszkaniowych Baranówka i Zimowit miasta Rzeszowa na potrzeby modelowania systemu zaopatrzenia w wodę. Raporty Inst. Inż. Ochr. Środ. PWr 2009, seria SPR nr 2.
• 4. A.G. KAMERSTEJN: Meroprijatia po sochranieniu propusknoj sposobnosti vodoprovodnych trub. Gosud. Izdatiel. Stroitiel. Lit., Moskwa–Leningrad 1950.
• 5. E.W. MIELCARZEWICZ: Obliczanie systemów zaopatrzenia w wodę. Arkady, Warszawa 2000.
• 6. H. PEŁKA, E.W. MIELCARZEWICZ: Wyniki badań procesu wzrostu oporności przewodów wodociągowych Oporność hydrauliczna eksploatowanych przewodów wodociągowych. Mat. konf. „Zaopatrzenie w wodę miast i wsi”, PZITS Oddział w Poznaniu, Poznań 1994, ss. 643–651.
• 7. PN-76/M-34034: Rurociągi. Zasady obliczeń strat ciśnienia. PKNiM, Warszawa 1976.
• 8. PN-EN 752-4: Zewnętrzne systemy kanalizacyjne. Obliczenia hydrauliczne i oddziaływanie na środowisko. PKN, Warszawa 2001 i 2008.
• 9. DVWK-ATV-A110: Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und den Leistungsnachweis von Abwasserkanälen und -leitungen. Gfa, Hennef 1988.
• 10. J. CHUDZICKI: Obliczenia hydrauliczne przewodów kanalizacyjnych w świetle norm EN752 i EN12056. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2003, nr 3, ss. 91–95.
• 11. A. KOTOWSKI: Durchflusswiderstaende in hydraulisch glatten Rohren, Kniekruemmern und Segmentkruemmern. GWF–Wasser/Abwasser 2003, Jg. 144, Nr 9, S. 582–588.
• 12. A. KOTOWSKI, P. WÓJTOWICZ: Analysis of research methods of isothermal liquid flows in plastic pipes. Environment Protection Engineering 2004, Vol. 30, No. 3, pp. 71–80.
• 13. W. BAGARELLO, V. FERRO, G. PROVENZANO, D. PUMO: Experimental study on flow-resistance law for small-diameter plastic pipes. Journal of Irrigation and Drainage Eng. 1995, No. 10–11, pp. 313–316.
• 14. G. ECHAVEZ: Increase in losses coefficient with age for small diameter pipes. J. of Hydraulic Eng. 1997, No. 2, pp. 157–159.
• 15. G.O. BROWN: The history of the Darcy-Weisbach equation for pipe flow resistance. Environmental and Water Resources History, Am. Society of Civil Eng. (ASCE) 2002, pp. 34–43.
• 16. C. GRABARCZYK, M. KALENIK, T. SIWIEC, D. MORAWSKI: Eksperymentalne badania liniowych oporów hydraulicznych ciśnieniowych przepływów ścieków w rurach PVC i PE – Gamrat. Mat. konf. „Nowe materiały i urządzenia w wodociągach i kanalizacji, Kielce–Cedzyna 2001, Politechnika Świętokrzyska, ss. 29–37.
• 17. M. LEBIEDOWSKI: Ocena chropowatości przewodów kanalizacyjnych z tworzyw sztucznych. Gospodarka Wodna 2002, nr 12, ss. 522–524.
• 18. K. WYSZKOWSKI: Badania zależności współczynnika oporów liniowych w zakresie przepływu burzliwego. Archiwum Hydrotechniki 1970, vol. XII, nr 4, ss. 547–569.
• 19. C.F. COLEBROOK, C.M. WHITE: Experiments with fluid friction in roughened pipes. Proceedings of the Royal Society 1937, Vol. 161, No. A 903.
• 20. C.F. COLEBROOK: Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe laws. J. of Inst. of Civil Eng. 1939, Vol. 11, No. 4, pp. 133–156.
• 21. G. KEADY: Colebrook-White formula for pipe flows. Journal of Hydraulic Eng. 1998, No. 1, pp. 96–97.
• 22. T. SIWIEC: Kryterium wyboru metody obliczania oporów liniowych w rurach z tworzyw sztucznych. Instal 2002, nr 11, ss. 69–72.
• 23. E. NOWAKOWSKI: Rurociągi z tworzyw sztucznych w instalacjach basenowych. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja 1993, nr 5, ss. 125–128.
• 24. W.F. SILVA-ARAYA, M.H. CHAUDHRY: Unsteady friction in rough pipes. J. of Hydraulic Eng. 2001, No. 7, pp. 607–618.
• 25. H. MOGHAZI, M. EL-DIN: Estimating Hazen-Williams coefficient for polyethylene pipes. Journal of Transportation Eng. 1998, No. 3–4, pp. 197–199.
• 26. C. FISHENICH: Robert Manning (A historical perspective). ERDC TN-EMRRP-SR-10, 2000, No. 4, pp. 1–4.
• 27. Z. SIWOŃ, J. CIEŻAK, S. BOGACZEWICZ: Analiza procesu hydraulicznego starzenia się żeliwnych i stalowych przewodów sieci wodociągowej we Wrocławiu. Ochrona Środowiska 1998, vol. 20, nr 4, ss. 21–26.
• 28. A. KOLONKO, A. KOTOWSKI: Koncepcja renowacji kanału z oszacowaniem wpływu wybranej techniki rehabilitacji na warunki przepływu ścieków. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2007, t. 81, nr 12, ss. 28–31.
• 29. H. PEŁKA, A. KOTOWSKI: O celowości badań oporności hydraulicznej rurociągów przed oczyszczaniem bądź renowacją. Instal 2003, nr 11, ss. 2–5.
• 30. A. KOTOWSKI, E.W. MIELCARZEWICZ, H. PEŁKA, K. WYSZKOWSKI, M. KONDAKRZI: Badanie oporów hydraulicznych eksploatowanych ośmiu przewodów wodociągowych w Brzegu. Raporty Inst. Inż. Ochr. Środ. PWr 1990, seria SPR nr 71.
• 31. A. KOTOWSKI, E.W. MIELCARZEWICZ, H. PEŁKA, A. AL-KHATIB: Badania hydrauliczne sprawności sieci wodociągowej i układu przewodów przesyłowych oraz studia nad racjonalną modernizacją i rozbudową systemu zaopatrzenia w wodę Jeleniogórskiego Zespołu Miejskiego. Raporty Inst. Inż. Ochr. Środ. PWr 1991, seria SPR nr 15.
• 32. A. KOTOWSKI, H. PEŁKA: Pomiary parametrów pracy sieci wodociągowej Polkowic. Gospodarka Wodna 1994, nr 8, ss. 180–183.
• 33. A. KOTOWSKI, A. PAWLAK, W. KLUSKA: O strategii wyboru wariantu zasilania i eksploatacji sieci wodociągowej Polkowic Dolnych. Gospodarka Wodna 2003, nr 1, ss. 30–35.