Straty ciśnienia na zaworze antyskażeniowym - badania laboratoryjne i modelowe

• Autorzy: Widomski M. K. , Musz A. , Iwanek M.

Warianty tytułu

EN

Pressure loss in non-return valve

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera wyniki badań laboratoryjnych i modelowych mających na celu określenie straty ciśnienia oraz współczynnika oporu miejscowego dla zestawu zaworu antyskażeniowego o średnicy nominalnej DN 15 mm, obejmującego także połączenia rozłączne zawór - przewód PEX-A1-PEX, dla zmiennej wartości liczby Reynoldsa. Badania numeryczne rozkładu prędkości przepływu wody oraz intensywności turbulencji zostały przeprowadzone za pomocą komercyjnego oprogramowania CFD (Computational Fluid Dynamics) FLUENT, Ansys Inc. Przeprowadzone badania pozwoliły na określenie zależności pomiędzy wysokością straty ciśnienia a liczbą Reynoldsa oraz na identyfikację zmian we właściwościach przepływu wody przez zawór antyskażeniowy wpływających na wartość strat ciśnienia na badanym oporze miejscowym. Wyniki zaprezentowanych obliczeń numerycznych mogą także zostać wykorzystane do analiz numerycznych wymywania i rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń migrujących z materiału korpusu i uszczelnienia zaworu.

EN

This paper presents the results of laboratory and modeling studies of pressure drop and coefficient of pressure loss for the set of anti-pollution non-return valve of nominal diameter DN 15 (valve - PEX-A1-PEX pipe connections were the part of testing set) conducted for variable range of Reynolds number. Numerical researches of water flow velocity distribution and flow turbulence intensity inside the tested value were conducted by commercial CFD (Computational Fluid Dynamics) software - FLUENT, Ansys Inc. Our studies allowed to determine the relation of pressure drop coefficient to Reynolds number and to identify the changes in water flow characteristics resulting in pressure loss. Results of the presented modeling calculations may be also applied in numerical analyses of pollutants migration to water from valve body and sealing materials.

Słowa kluczowe

PL

zawór antyskażeniowy; miejscowe straty ciśnienia; modelowanie numeryczne; obliczeniowa dynamika płynów

EN

non-return valve; local pressure loss; numerical modelling; computational fluid dynamics CFD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 9
• Strony: 380--385
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz.

Twórcy

autor

Widomski M. K.

autor

Musz A.

autor

Iwanek M.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Ahmad A.L., Lau K.K., Bakar A., Shukor A., Integrated CFD simulation of concentration polarization in narrow membrane channel. Computers and Chemical Engineering 29, 2005.
• [2] Chudzicki J., Sosnowski S., Szumski Z., Wojciechowski M., Ziółkowski P., Zabezpieczenie wody przed wtórnym zanieczyszczeniem. Komentarz do normy PN-92/B-01706/Az1:1999. Wymagania Techniczne COBRTI INSTAL. Zeszyt 1. Warszawa 2001
• [3] Cisowska I., Kotowski A., Straty ciśnienia w układach kształtek z polipropylenu. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 10, 2004.
• [4] Dufresne M., Vazquez J., Terfous A., Ghenaim A., Poulet J.B. Experimental investigation and CFD modelling of flow, sedimentation, and solids separation in a combined sewer detention tank. Computers & Fluids Vol. 38, 2009.
• [5] Fluent User’s Guide
• [6] Grajper P., Smółka J., Eksperymentalne i numeryczne określenie miejscowych strat ciśnienia w kolanach 90° instalacji wodociągowych, Gaz, Woda i Technika Sanitarna (7-8) 2010.
• [7] Lehtola M.J., Laxander M., Miettinen I.T., Hirvonen A., Vartiainen T., Martkainen P.J., Estimates of microbial quality and concentration of copper in distributed drinking water are highly dependent on sampling strategy, International Journal of Hygiene and Environmental Health, vol. 210, 2007.
• [8] Lehtola M.J., Laxander M., Miettinen I.T., Hirvonen A., Vartiainen T., Martkainen P.J., The effects of changing water flow velocity on biofilms and water quality in pilot distribution system consisting of copper or polyethylene pipes, Water Research, vol. 40, No 11, 2006.
• [9] LeMoullec Y., Gentric C., Potier O., Leclerc J.P., Comparison of systemic, compartmental and CFD modelling approaches: Application to the simulation of a biological reactor of wastewater treatment. Chemical Engineering Science 65, 2010.
• [10] Liu S.X., Peng M., Verification of mass transfer simulation with CFD using highly accurate solutions. Computers and Electronics in Agriculture 49, 2005.
• [11] Liua S.X., Penga M., Vaneb L., CFD modeling of pervaporative mass transfer in the boundary layer. Chemical Engineering Science 59, 2004.
• [12] Ma L., Ashworth P.J., Best J.L., Elliott L., Ingham D.B., Whitcombe L.J., Computational fluid dynamics and the physical modelling of an upland urban river. Geomorphology 44, 2002.
• [13] Minkowycz W.J., Abraham J.P., Sparrow E.M., 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, 2009.
• [14] Mohammadi H. and Bahramian F., Boundary Conditions in Simulation of Stenosed Coronary Arteries. Cardiovasc Eng 9(3), 2009.
• [15] Mustonen, S. M., Tissari, S., Huikko, L., Kolehmainen, M., Lehtola, M. J., & Hirvonen, A., Evaluating online data of water quality changes in a pilot drinking water distribution system with multivariate data exploration methods. Water Research, 42, 2008.
• [ 16] Musz A., Kowalska B., Wpływ materiału rurociągów wykonanych z tworzyw sztucznych na jakość wody wodociągowej. Przegląd literatury, w Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 60, tom 3, 2009.
• [17] Nergao C.O.R., Integration of computational fluid dynamics with building thermal and mass flow simulation. Energy and buildings 27, 1998.
• [18] Norton T. and Sun D.W., Computationalfluid dynamics (CFD) e an effective and efficient design and analysis tool for the food industry: A review. Trends in Food Science & Technology 17, 2006.
• [19] Piechurski F.G., Badanie wpływu połączeń na wzrost współczynnika strat liniowych X, oraz współczynnika chropowatości bezwzględnej k dla rur instalacyjnych z polipropylenu. Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne, III Konferencja Naukowo-Techniczna, Warszawa-Dębe, 2009
• [20] PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu
• [21] PN-EN 1717:2003 Ochrona przed wtórnym zanieczyszczeniem wody w instalacjach wodociągowych i ogólne wymagania dotyczące urządzeń zapobiegających zanieczyszczeniu przez przepływ zwrotny.
• [22] PN-EN 806-3: 2006 Wymagania dotyczące wewnętrznych instalacji wodociągowych do przesyłu wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi - Część 3: Wymiarowanie przewodów - Metody uproszczone.
• [23] PN-M-34034:1976 Rurociągi. Zasady obliczeń strat ciśnienia.
• [24] Rauen W.B., Lin B., Falconer R.A., Teixeira E.C., CFD and experimental model studies for water disinfection tanks with low Reynolds number flows. Chemical Engineering Journal 137, 2008.
• [25] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2002 r. nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami
• [26] Siwiec T., Morawski D., Karaban G., Eksperymentalne badania oporów hydraulicznych w zgrzewanych kształtkach z tworzyw sztucznych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2, 2002.
• [27] Skiba J., Zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym w wodociągach, Wodociągi i Kanalizacja 9(79), 2010.
• [28] Stanisz A., Przystępny kurs statystyki. StatSoft Polska, Kraków 1998.
• [29] Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K., Rzeczywiste wartości współczynnika oporów miejscowych podczas przepływu wody przez skokowe rozszerzenie rury, Ochrona Środowiska Vol. 30(2), 2008.
• [30] Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K., Rzeczywiste wartości współczynnika strat miejscowych podczas przepływu wody przez nagłe rozszerzenie rury, Ochrona Środowiska Vol. 32, (1), 2010.
• [31 ] Świderska-Bróż M., Wolska M., Główne przyczyny wtórnego zanieczyszczenia wody w systemie dystrybucji, Ochrona Środowiska vol. 28, (4), 2006.
• [32] Wesseling P., Principles of Computational Fluid Mechanics. Springer Series in Computational Mathematics 29, 2000.
• [33] Zamora B., Kaiser A.S., Viedma A., On the effects of Rayleigh number and inlet turbulance intensity upon the buoyancy-induced mass flow rate in sloping and convergent channels. International Journal of Heat and Mass Transfer 51, 2008.
• [34] Zhao B., Chen J.J., Numerical analysis of particle deposition in ventilation duct. Building and Environment 41, 2006.