Analiza uderzenia hydraulicznego w przewodach magistralnych

• Autorzy: Wichowski R.

Warianty tytułu

EN

Water-hammer analysis in the main conduit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawisko przepływów nieustalonych cieczy w zamkniętym przewodzie, a w tym - uderzenia hydraulicznego opisuje się za pomocą układu dwóch równań różniczkowych cząstkowych typu hiperbolicznego pierwszego rzędu, tj. równania zachowania pędu i równania zachowania masy. W celu rozwiązania tych równań zastosowano metodę charakterystyk, w której układ równań różniczkowych cząstkowych został przekształcony do układu równań różniczkowych zwyczajnych. W obliczeniach numerycznych zastosowano proces iteracyjny zwany metodą predyktor-korektor. W metodzie tej wielkości niewiadome, tj. wysokości ciśnienia H (x, t) i wielkości przepływów Q (x, t) względnie prędkości cieczy v (x, t) w przewodzie oblicza się na podstawie średniej oporności elementarnego odcinka przewodu w kroku czasowym poprzednim i następnym. W pracy przedstawiono przykład obliczeniowy, dotyczący przewodu magistralnego sieci ciepłowniczej, składającego się z trzech odcinków o różnej długości i różnych średnicach. Przewód ten jest zasilany z akumulatora ciepła o stałej wysokości zwierciadła wody. Zjawisko uderzenia hydraulicznego zostało wywołane za pomocą zaworu kulowego zamontowanego na końcu przewodu. Wyniki obliczeń numerycznych wysokości ciśnienia w trakcie zjawiska uderzenia hydraulicznego przedstawiono w formie graficznej.

EN

Unsteady flow of fluid in a closed pipeline is described by means of the set of partial differential equations of hyperbolic type of the first order, i.e. by the momentum equation and the continuity equation. In order to solve theabove set of equations, the method of characteristics is used. For this purpose partial differential equations are transformed into a pair of ordinary differential equations. The iteration procedure called predictorcorrector method has applied to the numerical computations. In this method the corrected values of the unknows, i.e. the pressure heads H(x,t), and the volume discharge of the liquid Q(x,t), or velocities v(x,t) are calculated on the basis of the mean resistance of an elementary pipeline section related tothe flow or velocity value of the proceeding and the following time steps. In the paper an example with the main district heating pipe consisting of 3 sections of different diameter with a heat accumulator on one end and closing valve on the other end is presented. The unsteady flow is caused by closing of valve on the end of pipeline. Appropriate results of calculations are presented in graphic form.

Słowa kluczowe

PL

uderzenie hydrauliczne; sieć ciepłownicza; przewód magistralny; wodociąg

EN

water hammer; heat distribution network; main conduit; water pipe

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 3
• Strony: 16--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Wichowski R.

• Katedra Inżynierii Sanitarnej, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej

Bibliografia

• 1. Chaudhry M. H.: Applied Hydraulic Transients, Van Nostrand Reinhold Company,New York, 1979.
• 2. Evangelisti G.: Waterhammer analysis by the method of characteristics. L'EnergiaElettrica, Nos. 10,12, 1969, pp. 673÷692; 759+770; 839,858.
• 3. Evangelisti G., Boari H., Guerrini P., Rossi R.: Some applications of waterhammer analysis by the method of characteristics. L’Energia Elettrica, No. 6, 1973, No. 1, 1974.
• 4. Fox J. A.: Hydraulic analysis of unsteady flow in pipe networks. The Macmillan Press Ltd, London and Basingstoke, 1977.
• 5. McInnis D., Karney B. W, Axworthy D. H.: Efficient valve representation in fixed-grid characteristics method. Journal of Hydraulic Engineering, Proc. of ASCE, vol. 123, No. 8, Augustl 997, s. 709-718.
• 6. Parmakian J.: Water-hammer analysis. Dover Publications, Inc., New York, 1963.
• 7. Streeter V L., Chintu Lai: Waterhammer analysis including fluid friction. Journal of the Hydraulic Division. Proceedings of the ASCE, vol. 88, No. HY 3, May 1962, pp. 79=112.
• 8. Streeter V L.: Unsteady flow calculations by numerical methods. Proc. of the ASME. Journal of Basic Engineering, vol. 94, series D, No. 2, June 1972, pp. 457,466.
• 9. Wafters G. Z.: Modern analysis and control of unsteady flow in pipelines. Ann Arbor, Michigan, 1979.
• 10. Wichowski R.: Jednowymiarowa teoria zjawiska uderzenia hydraulicznego w przewodach wodociągowych. Część I. Archiwum Hydrotechniki, tom XXX, 4, 1983, s. 333=360.
• 11. Wichowski R.: Jednowymiarowa teoria zjawiska uderzenia hydraulicznego w przewodach wodociągowych. Część II. Archiwum Hydrotechniki, torn XXXI, 1-2, 1984, s. 39-60.
• 12. Wichowski R.: Analiza uderzenia hydraulicznego w złożonych układach wodociągowych. Archiwum Hydrotechniki, tom XXXII, z. 1, 1985, s. 73=98.
• 13. Wichowski R.: Comparative analysis of water-hammer calculation by the approximate and the complete methods of characteristics. Periodica Polytechnica, Ser. Civil Engineering, vol. 35, nos. 1-2, 1991, pp. 107=125, Technical University of Budapest, Hungary.
• 14. Wichowski R.: Simulation of unsteady flows in the main district heating pipes by the method of characteristics. Proceedings of the International Symposium on DISTRICT HEATING AND COOLING SIMULATION, August 28-30, 1997, Reykjavik, Iceland.