Experimental studies on the impact of changing the pipe material on the propagation of the pressure wave during water hammer

• Autorzy: Gietka N.K.

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne wpływu zmiany materiału przewodu na propagację fali ciśnienia w trakcie uderzenia hydraulicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the paper is to present the results studying the water hammer phenomenon in pipes made of different materials, and to show the impact of changing the type of material of the pipe on the velocity of the pressure wave during the transient flow in the pipes. In terms of research material and methods, pipes made of galvanized steel and high-density polyethylene were tested. Measurements were made using strain gauges with a high accuracy of measurement. The results of the pressure wave velocity range from 205 to 247 m/s for the polyethylene pipe, and from 426 to 1351 m/s for the steel pipe. Therefore, the change in the type of the pipe material has a significant effect on the velocity of the pressure wave during the water hammer. The value of this velocity is influenced not only by the properties of the material itself or of the liquid, but also of the length of the sections and their position relative to each other. It is evident that the velocity in the polyethylene pipe does not change significantly in relation to the situation where the pipe has constant material characteristics. The situation is radically different in the case of a steel pipe, where the velocity of the pressure wave changes along with the length of the pipe and its position relative to the tank. The lowest value of the velocity in the elastic pipe is achieved when the latter is on the valve side and is only 13.15 m long, while the highest value is reached when the 13.24 m steel pipe is located on the side of the tank.

PL

Zaprezentowano wyniki badań zjawiska uderzenia hydraulicznego w przewodach niejednorodnych materiałowo. Pokazano wpływ zmiany rodzaju materiału przewodu na prędkość rozchodzenia się fali ciśnienia powstałej podczas przepływu nieustalonego w przewodach pod ciśnieniem. Badane były przewody wykonane ze stali ocynkowanej oraz polietylenu wysokiej gęstości. Pomiarów dokonywano za pomocą tensometrycznych czajników ciśnienia o dużej dokładności pomiarów. Wyniki pomiarów prędkości fali ciśnienia dla układów przewodów połączonych szeregowo, częściowo z PE-HD i stali ocynkowanej wahają się w granicach od 205 do 247 m/s dla polietylenu oraz od 426 do 1351 m/s dla stali. Widoczne jest zatem, iż zmiana rodzaju materiału przewodu wpływa w istotny sposób na wartość prędkości fali. Na wartość tej prędkości mają wpływ nie tylko właściwości samego materiału przewodu czy też cieczy, ale także jego długość oraz położenie względem siebie. Widoczne jest, że wartość prędkości w przewodzie polietylenowym nie zmienia się w znaczący sposób w stosunku do sytuacji, kiedy przewód jest jednorodny materiałowo. Sytuacja jest diametralnie różna w przypadku przewodu stalowego, gdzie prędkość fali ciśnienia ulega zmianie wraz z długością przewodu i jego położeniem względem zbiornika. Najmniejsza wartość prędkości w przewodzie sprężystym osiągana jest kiedy znajduje się on od strony zaworu i ma długość jedynie 13,15 m. Największa natomiast jest osiągana kiedy przewód stalowy o długości 13,24 m jest położony od strony zbiornika. Analizując wyniki pomiarów ciśnienia poszczególnych czujników dla przewodu niejednorodnego materiałowo można zauważyć, że w miejscu połączenia dochodzi do częściowego odbicia fali ciśnienia, dlatego zmienność ciśnienia w czasie dla przewodów niejednorodnych materiałowo różni się do zmienności ciśnienia dla przewodu jednorodnego materiałowo.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.15-26,fig.,ref.

Twórcy

autor

Gietka N.K.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdansk, Poland

Bibliografia

• Chorzelski, M. (1999). Badania zjawiska uderzenia hydraulicznego w ciągu przewodów o różnej sprężystości ścianki. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Uczelniane Centrum Badawcze Energetyki i Ochrony Środowiska, 3, 78–93.
• Covas, D., Stoianov, I., Mano, J. F., Ramos, H., Graham, N., Maksimovic, C. (2005). The dynamic effect of pipe-wall viscoelasticity in hydraulic transients. Part II–model development, calibration and verification. Journal of Hydraulic Research, 43(1), 56–70.
• Gietka, N. K. (2016). Analiza porównawcza procesów tłumienia i wygładzania fali ciśnienia w trakcie nieustalonego przepływu w rurociągach wykonanych z różnych materiałów. Acta Scientiarum Polonorum Formacio Circumiectus, 15(4), 153–166.
• Mitosek, M., Chorzelski, M. (2001). Analiza doświadczalna możliwości stosowania metody odbić i transformacji w ocenie przebiegu uderzenia hydraulicznego w ciągu przewodów o różnej odkształcalności ścianek. Energetyka i ochrona środowiska, (4), 88–100.
• Mitosek, M., Chorzelski, M. (2002). Ocena stosowania metody odbić i transformacji w symulowaniu uderzenia hydraulicznego. Prace Naukowe Politechniki Gdańskiej Inżynieria Środowiska, (40), 5–18.
• Mitosek, M., Kodura, A. (2000). Wpływ długości rurociągu na rozpraszanie energii uderzenia hydraulicznego. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Inżynieria Środowiska, (32), 63–80.
• Mitosek, M., Malesińska, A. (2000). Zastosowanie metody analizy drgań własnych do oceny zjawiska uderzenia hydraulicznego. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej Inżynieria Środowiska, (36), 25–36.
• Mitosek, M., Szymkiewicz, R. (2016). Reservoir Influence on Pressure Wave Propagation in Steel Pipes. Journal of Hydraulic Engineering, 142(8).
• Weinerowska-Bords, K. (2006). Viscoelastic model of waterhammer in single pipeline - problems and questions. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 53(4), 331–351.
• Weinerowska-Bords, K. (2015). Alternative Approach to Convolution Term of Viscoelasticity in Equations of Unstady Pipe Flow. Journal of Fluids Engineering, 137(5).
• Wylie, E. B., Streeter, V. L. (1987). Fluid Transients. New York: McGraw-Hill.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2019.18.1.15