STRATY HYDRAULICZNE W CIŚNIENIOWYCH PRZEWODACH O ODKSZTAŁCONYM PRZEKROJU KOŁOWYM

W pracy przedstawiono wyniki analiz kształtowania się strat hydraulicznych na długości odkształconego w przekroju poprzecznym przewodu kołowego. Badania przeprowadzono w celu sprawdzenia zasadności stosowania formuły Colebrooka - White'a do wyznaczania współczynnika oporów liniowych l w przewodach o odkształconym przekroju. Niekołowości przewodu uwzględnia się poprzez wprowadzenie do formuły Colebrooka - White'a wielkości promienia hydraulicznego zamiast średnicy przewodu. Zasadność takiego postępowania postanowiono sprawdzić przy zastosowaniu modelu numerycznego. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem modelu CFD FLUENT. Badaniom poddano trzy średnice przewodu. Każdą ze średnic poddano odkształceniom. Wyznaczono straty liniowe dla przewodów o stopniu odkształcenia jego przekroju do 50%. Dla każdej ze średnic przy różnym stopniu odkształcenia przewodu wprowadzano tę samą objętość przepływu. Z przeprowadzonych obliczeń numerycznych wynika, że w analizowanych przypadkach przyrost strat jest bardziej znaczący po osiągnięciu około 20% stopnia odkształcenia. Procentowy przyrost strat w przewodzie o stopniu odkształcenia 50% względem przewodu nieodkształconego sięga 250%. Uzyskane wielkości strat z modelu numerycznego porównano z obliczeniami formułą Colebrooka - White'a i Darcy-Weisbacha uzyskując dużą zgodność wyników. Potwierdza to zasadność stosowania tych formuł do wyznaczania współczynnika oporów liniowych l   i strat ciśnienia na długości w odkształconych eliptycznie przewodach kołowych. Uzyskana wiedza może być wykorzystana do szacowania stopnia odkształcenia przewodu na podstawie wprowadzonego do niego natężenia przepływu i pomierzonych strat hydraulicznych na długości, w przypadkach kiedy pomiar fizyczny deformacji nie jest możliwy.

Pełny tekst (pdf)

1. Błażejewski R., Wstęp do badań empirycznych. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu 1999.
2. Fluent 12.1.: User Guide Fluent Inc 2010.
3. Idelčhik., Handbook of Hydraulics Resistance 3 rd edition, CRC Press 1994.
4. Janson L.-E., Molin J. Projektowanie i wykonawstwo sieci zewnętrznych z tworzyw sztucznych, VBB consulting Ltd.
5.  Kliszczewicz B., Współpraca wielkośrednicowych stalowych rurociągów z gruntem. Civil and Environmental Engineering 4 2013, s. 21-26.
6. Kubrak M., Kodura A., Numeryczna analiza warunków przepływu w przewodach wodociągowych z kablem telekomunikacyjnym. Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie'' Instal tom 12, 2013, s. 86-90.
7. Kuliczkowski A., Rury kanalizacyjne, T. II. Projektowanie konstrukcji. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2004.
8. Madryas C., Kolonko A., Wysocki L., Konstrukcje przewodów kanalizacyjnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2002.
9. Moser A.P., Shupe O.K., Bishop R.R., Is PVC strain limited after all these years; Buried Plastics Pipes Technology ASTM STP 1093, 1990.
10. PN-EN 476:2001 Wymagania ogólne dotyczące elementów stosowanych w systemach kanalizacji grawitacyjnej.
11. PN-EN 805 Zaopatrzenie w wodę - Wymagania dotyczące zewnętrznych systemów i ich części składowych.
12. Siwicki P., Szeląg B., Zastosowania modelu CFD FLUENT do określania strat hydraulicznych w kołowych przewodach wodociągowych ze światłowodem. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 2010, z.4(50), s. 3-13.
13. Siwiec T., Kalenik M., Wichowski P., Morawski D., Analiza wpływu niekołowości przekroju rur PVC i PE na straty ciśnienia przy przepływie wody i ścieków. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 2012 nr 10, s. 461-463.
14. Siwiec T., Wichowski P., Kalenik M., Morawski D., Analiza porównawcza wzorów na obliczanie współczynnika strat liniowych w rurociągach z tworzyw sztucznych przy przepływie wody i ścieków. Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie'' Instal tom 7/8, 2012, s. 52-57.