НОВІ ПІДХОДИ ДО ГІДРАВЛІЧНИХ РОЗРАХУНКІВ ТРУБОПРОВІДНИХ МЕРЕЖ ВОДОВІДВЕДЕННЯ НА ОСНОВІ СПРОЩЕНИХ ФОРМУЛ

Автор(и)

  • Олександр Ткачук Національний університет водного господарства та природокористування, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3036-0010
  • Ольга Шевчук Національний університет водного господарства та природокористування, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-7403-8314

DOI:

https://doi.org/10.32347/2524-0021.2022.40.44-58

Ключові слова:

гідравлічні розрахунки, колектори, трубопроводи, водовідведення

Анотація

Анотація. Визначено доцільність та граничні умови проведення гідравлічних розрахунків трубопроводів водовідведення за спрощеними степеневими формулами. Проаналізовано основні взаємозв’язки між конструктивними і кінематичними параметрами трубопроводів водовідведення при виконанні їхніх гідравлічних розрахунків за спрощеними формулами. Отримано числові значення коефіцієнтів та показників степенів у спрощених формулах для трубопроводів із різних матеріалів. Встановлено, що для всіх типів міського водовідведення (господарсько-побутового, дощового і загальносплавного), значення мінімально допустимих ухилів трубопроводів практично співпадають, залежать тільки від їхніх діаметрів і можуть бути розраховані за отриманою емпіричною формулою із рекомендованими числовими значеннями її параметрів для труб різних матеріалів. Визначено гранично допустимі мінімальні та максимальні ухили, а також відповідні їм максимальні витрати стічних вод для трубопроводів різних діаметрів і матеріалів.

Нові підходи до гідравлічних розрахунків мереж водовідведення передбачають їхнє виконання за єдиною методикою на основі запропонованих спрощених формул, застосування отриманих емпіричних залежностей для визначення мінімально і максимально допустимих ухилів та відповідних їм максимальних граничних витрат стічних вод і діаметрів труб. Розглянуто алгоритм уніфікації гідравлічних розрахунків при вирішенні оптимізаційної задачі. Показано ефективність застосування спрощених степеневих формул гідравлічних розрахунків та отриманих на їхній основі емпіричних залежностей. Встановлено, що проведення гідравлічних розрахунків трубопроводів водовідведення за спрощеними степеневими формулами дозволяє не тільки спростити самі розрахунки, але й отримати на їхній основі додаткові залежності між конструктивними параметрами трубопроводів.

Посилання

Gizha, О. (2020) About the method of research of hydraulic coefficients friction in pressure pipelines. Problems of Water supply, Sewerage and Hydraulic, 33. 19-25. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2020.33.19-25

Konstantynov, Yu. M., & Gizha, O. O. (2002) Tekhnichna mekhanika ridyn ta hazu. Pidruchnyk. Kyiv: Vyshcha shkola. [in Ukraini-an]

Konstantinov, Yu. M., Vasilenko, A. A., Sapukhin, A. A., & Batchenko, B. F. (1987) Gid-ravlicheskiy raschet setey vodootvedeniya. Raschetnyye tablitsy. Kyiv: Budívelnik. [in Rus-sian]

Kurganov, A. M., & Fedorov, N. F. (1986) Gidravlicheskiye raschety vodosnabzheniya i vo-dootvedeniya: Spravochnik. Leningrad: Stroyizdat [in Russian]

Lukinykh, A. A., & Lukinykh, M. A.(1987) Tablitsy dlya gidravlicheskogo rascheta kanaliza-tsionnykh setey i dyukerov po formule akad. N. N. Pavlovskogo. Moskva: Stroyizdat [in Russian]

Tkachuk, O. A. (2022) Hidravlichni rozrakhunky truboprovidnykh system vodopostachannya ta vodovidvedennya: Monohrafiya. Rivne: NUWEE. Retrieved from: http://ep3.nuwm.edu.ua/id/eprint/23889 [in Ukrainian]

Tkachuk, O. A., & Yaruta, YA. V. (2017) Utochneni formuly dlya rozrakhunkiv truboprovodiv merezh vodovidvedennya. Visnyk ODABA, 68. 165-172. [in Ukrainian]

Khlapuk, M. M., Moshynskyi, V. S., Bezusyak, O. V., & Volk, L. R. (2019) Analiz rozvytku teoriyi rukhu potoku v truboprovodakh. Visnyk NUVHP. Silskohospodarski nauky, 2(86). 70–78. [in Ukrainian]

Fedorov, N. F., & Volkov, L. Ye. (1968). Gidravlicheskiy raschet kanalizatsionnykh setey (Raschetnyye tablitsy). Leningrad: Stroyizdat. [in Russian]

Brkić D. (2016) A note on explicit approx-imations to Colebrook’s friction factor in rough pipes under highly turbulent cases. Internation-al Journal of Heat and Mass Transfer, 93. 513-515. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.08.109

Drain and sewer systems outside buildings. Sewer system management: BS EN 752:2017.

Essel, E. E., Mali, S., Thacher, E. W., & Tachie, M. F. (2014) Upstream roughness ef-fects on reattached turbulent flow over forward-facing step. 10th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Model-ling and Measurements, Spain, 2014. URL: https://torroja. dmt.upm.es/congresos/ ETMM10/ 4-Essel.pdf.

Fluid Flow Friction Loss - Hazen-Williams Coefficients. URL: https://www.engineeringtoolbox.com/hazen-williams-coefficients-d_798.html.

Hussein, A. K. (2019) Calculate the head loss for the circular pipes using the Sim-ulink/Matlab. Journal of Engineering and Ap-plied Sciences, 14(7). 2321-2332. https://doi.org/10.36478/jeasci.2019.2321.2332

ISO TR 10501 Thermoplastics pipes for the transport of liquids under pressure – Calcu-lation of head losses (Status: Active).

Kalyuzhniy, A. P., Zubricheva, L. L., & Kryvenko O. O. (2015) Comparison of the hydraulic calculations tables networks sewer-age. Energy, energy saving and rational nature use, 2(5) рр. 32-35.

Neto, O. R., Botrel, T. A., Frizzone, J. A., & Camargo, A. P. (2014) Method for deter-mining friction head loss along elastic pipes. Irrigation Science, 32(5). 329-339. https://doi.org/10.1007/s00271-014-0431-7

Tkachuk, О., Yaruta, Ya., Shevchuk, O., & Azizova, A. (2018) Theoretical Bases of the Compatible Work of the Constraction of Stormwater Drainage Systems in the Regulation of Stormwater Runoff. International Journal of Engineering & Technology, 7(4.8). 432-439. Retrieved from https://www.sciencepubco.com/index.php/ijet/article/view/27285/14016

Orel, V., Pitsyshyn, B., & Konyk T. (2021) Hydrodynamical instability of newtonian flow before an axisymmetric sudden contraction. Theory and Building Practice, 3(2). 32–38. https://doi.org/10.23939/jtbp2021.02.032

Rollmann, P., Spindler, K. (2015) Explicit representation of the implicit Colebrook–White equation. Case Studies in Thermal Engineering. Eng. 5, 41–47. https://doi.org/10.1016/j.csite.2014.12.001

Shaikh, M. M., Massan, S. R., & Wagan, A. I. (2015) A new explicit approximation to Colebrook’s friction factor in rough pipes under highly turbulent cases. International. Journal of Heat and Mass Transfer. 88, 538–543. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.006

Wikipedia. Coefficient of determination. Retrieved from: https://en.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_determination

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-09-26