Politechnika Wrocławska Rok akademicki 2011/2012

Wydział Inżynierii Środowiska

Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Zespół Dydaktyczny Zaopatrzenia w Wodę

i Usuwania Ścieków

Ćwiczenie projektowe z Kanalizacji

Projekt koncepcyjny systemu kanalizacji ciśnieniowej,
bytowo-gospodarczej dla jednostki osadniczej

Wstęp

Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest ćwiczenie projektowe z przedmiotu Kanalizacja, które zrealizowano w niniejszej pracy dotyczącej systemu kanalizacji ciśnieniowej, bytowo-gospodarczej dla jednostki osadniczej.

Zakres opracowania

Zgodnie z wydanym tematem, w tej pracy zawarto część opisowo-obliczeniową, tj. schematy obliczeniowe sieci kanalizacyjnej, obliczenia hydrauliczne sieci kanalizacyjnej oraz opis techniczny. Wszelkie istotne szczegóły zawarto w części rysunkowej, na którą składa się plan sytuacyjno-wysokościowy sieci kanalizacyjnej oraz profil podłużny głównego kolektora z liniami ciśnień.

Podstawa opracowania

Temat ćwiczenia projektowego, wraz z dołączonym schematem sytuacyjno wysokościowym sieci, został uznany za podstawę do zrealizowania niniejszego opracowania przez studenta USM, …,
w semestrze letnim roku akademickiego 2011/2012.

Wykorzystane materiały

[1] Niemiecki zbiór reguł ATV, Ścieki – Odpady, Wytyczna ATV-A 116P – Specjalne systemy kanalizacji, Kanalizacja podciśnieniowa, Kanalizacja ciśnieniowa

[2] Własne notatki z wykładu Kanalizacja 2 i ćwiczenia projektowego

Dane wyjściowe do projektu

Wydany temat przez Prowadzącego, …, zawiera następujące informacje zestawione w poniższej tabeli:

Tabela 1. Zestawienie najważniejszych informacji o sieci i podstawowych założeniach zgodnych z wydanym tematem przez Prowadzącego.

Dana	Oznaczenie	Ilość	Jednostka
Liczba mieszkańców	Mk	1100	-
Rozkład ludności na poszczególnych odcinkach sieci	SP-1	0 (0)	% (Mk)
	1-2	8 (88)	% (Mk)
	2-3	10 (110)	% (Mk)
	3-4	13 (143)	% (Mk)
	2-4	7 (77)	% (Mk)
	3-5	12 (132)	% (Mk)
	3-6	5 (55)	% (Mk)
	4-7	8 (88)	% (Mk)
	5-6	9 (99)	% (Mk)
	6-7	11 (121)	% (Mk)
	7-8	17 (187)	% (Mk)
	8-OŚ	0 (0)	% (Mk)
Minimalna prędkość przepływu ścieków	vmin	0,60	m/s
Jednostkowy odpływ ścieków	q	0,005	$$\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\left( \mathrm{Mk \bullet s} \right)}$$
Minimalny miarodajny strumień objętościowy ścieków	Qm min	4,00	$$\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}$$
Rzędna terenu węzła	SP	255,13	m n.p.m.
	1	255,13	m n.p.m.
	2	255,42	m n.p.m.
	3	255,71	m n.p.m.
	4	255,87	m n.p.m.
	5	255,92	m n.p.m.
	6	256,12	m n.p.m.
	7	256,31	m n.p.m.
	8	256,64	m n.p.m.
	OŚ	256,70	m n.p.m.
Długość odcinka sieci	SP-1	20,0	m
	1-2	90,0	m
	2-3	177,5	m
	3-4	162,5	m
	2-4	212,5	m
	3-5	160,0	m
	3-6	210,0	m
	4-7	222,5	m
	5-6	160,0	m
	6-7	187,5	m
	7-8	167,5	m
	8-OŚ	60,0	m
Łącznie	1830,0	m

W niniejszym opracowaniu wykorzystano również zalecenia Prowadzącego dotyczące typoszeregu rur handlowych, tj. przyjęto średnice rur PE80 SDR 11 PN 10. Niektóre średnice dostępnych rur pokazano w tabelki poniższej:

Tabela 2. Charakterystyka wybranych rur.

Średnica nominalna (zewnętrzna)	Średnica wewnętrzna
110	90,0
125	102,2
140	114,6
160	130,8
180	147,2
200	163,6
225	184,0
250	204,6
280	229,2
315	257,8

Układ sieci i jego analiza hydrauliczna

Wybór wariantów sieci

Poniżej zestawiono wybrane, możliwe, logiczne warianty dotyczące wyboru odcinków rurowych kolektora.

I) II)

III) IV)

Ilustracja 1. Wybrane, możliwe, logiczne układy rur kolektora:
I) Wariant 1, II) Wariant 2, III) Wariant 3, IV) Wariant 4.

Wybór podwariantów sieci - dobór średnic przewodów rurowych

Na każdy wariant składa się parę możliwych, logicznych podwariantów układu rurociągów podrzędnych niż kolektor w danej sieci. Dla określenia średnic kolejnych odcinków kolektora, w każdym z tych przypadków, należy wyliczyć odpowiednie strumienie objętościowe ścieków na podstawie mieszkańców z poniższych wzorów:

Q = q • Mk_m oraz $\text{Mk}_{m} = \frac{\text{Mk}_{p} + \text{Mk}_{k}}{2}$

gdzie:

Q – strumień objętościowy przepływających ścieków, $\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$,

q – jednostkowy odpływ ścieków, $\mathrm{q = 0,005}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\left( \mathrm{Mk \bullet s} \right)} \right\rbrack$,

Mk_m - miarodajna liczba mieszkańców, obliczana z wzoru:

Mk_p - liczba mieszkańców na początku odcinka rurociągu obliczeniowego,-,

Mk_k - liczba mieszkańców na końcu odcinka rurociągu obliczeniowego,-.

Q_s = 1, 5 • Q

gdzie:

Q_s - szczytowy strumień objętościowy przepływających ścieków, $\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$.

Szczytowy strumień objętościowy ścieków należy porównać z minimalnym miarodajnym strumieniem objętościowym ścieków $\mathrm{Q}_{\mathrm{\text{m\ min}}}\mathrm{= 4,00}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$. Wybiera się większą wartość i wylicza średnicę teoretyczną przewodu rurowego ze wzoru:

$$d_{\text{th}} = \sqrt{\frac{4 \bullet Q_{m}}{\pi \bullet v_{\min}}}$$

gdzie:

d_th - teoretyczna średnica wewnętrzna rurociągu, [mm],

v_min - minimalna prędkość przepływu ścieków, $\mathrm{v}_{\mathrm{\min}}\mathrm{= 0,60\ }\left\lbrack \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$.

Wyliczoną teoretyczną średnicę wewnętrzną porównuje się z średnicą wewnętrzną handlową zalecanych rur. Istotne jest by dla realnej średnicy prędkość nie była zbyt niska, poniżej v_min, oraz zbyt wysoka-wówczas wysokie straty hydrauliczne.

2.2.1. Podwariant 1a

Ilustracja 2. Schemat podwariantu 1a wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 3. Dobór rur dla podwariantu 1a.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-4	88	165	127	0,63	0,95	4,00	92,13	90,0
4-7	418	506	462	2,31	3,47	4,00	92,13	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.2. Podwariant 1b

Ilustracja 3. Schemat podwariantu 1b wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 4. Dobór rur dla podwariantu 1b.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-4	88	165	127	0,63	0,95	4,00	92,13	90,0
4-7	308	396	352	1,76	2,64	4,00	92,13	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.3. Podwariant 1c

Ilustracja 4. Schemat podwariantu 1c wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 5. Dobór rur dla podwariantu 1c.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-4	88	165	127	0,63	0,95	4,00	92,13	90,0
4-7	308	396	352	1,76	2,64	4,00	92,13	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.4. Podwariant 2a

Ilustracja 5. Schemat podwariantu 2a wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 6. Dobór rur dla podwariantu 2a.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-3	88	198	143	0,72	1,07	4,00	92,13	90,0
3-4	198	341	270	1,35	2,02	4,00	92,13	90,0
4-7	418	506	462	2,31	3,47	4,00	92,13	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.5. Podwariant 3a

Ilustracja 6. Schemat podwariantu 3a wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 7. Dobór rur dla podwariantu 3a.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-3	88	198	143	0,72	1,07	4,00	92,13	90,0
3-6	198	253	226	1,13	1,69	4,00	92,13	90,0
6-7	484	605	545	2,72	4,08	4,08	93,09	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.6. Podwariant 4a

Ilustracja 7. Schemat podwariantu 4a wraz z zaznaczonym kierunkiem przepływu ścieków.

Tabela 8. Dobór rur dla podwariantu 4a.

Odcinek [-]	Mkp [-]	Mkk [-]	Mkm [-]	Q $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	dth [mm]	d [mm]
1-2	0	88	44	0,22	0,33	4,00	92,13	90,0
2-3	0	198	99	0,50	0,74	4,00	92,13	90,0
3-5	198	330	264	1,32	1,98	4,00	92,13	90,0
5-6	330	429	380	1,90	2,85	4,00	92,13	90,0
6-7	484	605	545	2,72	4,08	4,08	93,09	90,0
7-8	913	1100	1007	5,03	7,55	7,55	126,57	114,6
8-OŚ	1100	1100	1100	5,50	8,25	8,25	132,31	130,8

2.2.7. Zestawienie wyników obliczeń podwariantów

Dla wszystkich podwariantów sporządzono zbiorczą tabelę z obliczonymi średnicami przewodów rurowych kolektora.

Tabela 9. Zestawienie doboru rur.

Odcinek	Podwarianty	dmax [mm]
	1a	1b
1-2	90,0	90,0
2-3	-	-
3-4	-	-
2-4	90,0	90,0
4-7	90,0	90,0
3-6	-	-
3-5	-	-
5-6	-	-
6-7	-	-
7-8	114,6	114,6
8-OŚ	130,8	130,8

Straty hydrauliczne na sieci

Obliczanie strat hydraulicznych

W toku obliczeń strat hydraulicznych na poszczególnych odcinkach kolektora we wszystkich możliwych podwariantach wykorzystano wzory:

$v = \frac{4 \bullet Q_{s}}{\pi \bullet d_{\max}^{2}},\ m/s$ $Re = \frac{v \bullet d_{\max}}{\upsilon}$
$\frac{1}{\sqrt{\lambda}} = - 2 \bullet \log{(\frac{2,51}{Re \bullet \sqrt{\lambda}} + \frac{k}{3,71 \bullet d_{\max}})}$ $h_{l} = \lambda \bullet \frac{L \bullet v^{2}}{d_{\max} \bullet 2 \bullet g},\ m$

gdzie:

v - prędkość przepływu ścieków, m/s,

Re – liczba Reynoldsa, -,

λ - współczynnik oporów liniowych, -,

h_l - wysokość liniowych oporów hydraulicznych, m,

Q_s - szczytowy strumień objętościowy przepływających ścieków, $\frac{m^{3}}{s}$,

d_max - maksymalna średnica dla danego odcinka obliczona z analizy podwariantów, m,

υ - współczynnik kinematyczny lepkości, $\upsilon = 1,31 \bullet 10^{- 6}\frac{m^{2}}{s}$,

k – współczynnik chropowatości rury, k=0,40mm,

L - długość odcinka, m,

g - przyspieszenie ziemskie, $g = 9,81\frac{m}{s^{2}}$.

W tabelach z wynikami obliczeń zawarto pomocnicze trzy wartości:

h_l - suma strat liniowych licząc od oczyszczalni ścieków do początku odcinka obliczeniowego, m,

h_g – różnica geometryczna między początkiem odcinka obliczeniowego a oczyszczalnią ścieków, m,

H_m – suma strat z kolumny h_l i h_g, m.

Podwariant 1a

Tabela 10. Podwariant 1a – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	2,71	1,57	4,28
2-4	90,0	0,95	0,15	10259,35	212,5	0,03679	0,10	2,70	1,28	3,98
4-7	90,0	3,47	0,55	37473,63	222,5	0,03182	1,19	2,60	0,83	3,43
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Podwariant 1b

Tabela 11. Podwariant 1b – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	2,22	1,57	3,79
2-4	90,0	0,95	0,15	10259,35	212,5	0,03679	0,10	2,21	1,28	3,49
4-7	90,0	2,64	0,41	28510,20	222,5	0,03251	0,71	2,12	0,83	2,95
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Podwariant 1c

Tabela 12. Podwariant 1c – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	2,22	1,57	3,79
2-4	90,0	0,95	0,15	10259,35	212,5	0,03679	0,10	2,21	1,28	3,49
4-7	90,0	2,64	0,41	28510,20	222,5	0,03251	0,71	2,12	0,83	2,95
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Podwariant 2a

Tabela 13. Podwariant 2a – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	3,02	1,57	4,59
2-3	90,0	1,07	0,17	11555,27	177,5	0,03613	0,10	3,02	1,28	4,30
3-4	90,0	2,02	0,32	21814,62	162,5	0,03335	0,31	2,91	0,99	3,90
4-7	90,0	3,47	0,55	37473,63	222,5	0,03182	1,19	2,60	0,83	3,43
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Podwariant 3a

Tabela 14. Podwariant 3a – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	3,18	1,57	4,75
2-3	90,0	1,07	0,17	11555,27	177,5	0,03613	0,10	3,17	1,28	4,45
3-6	90,0	1,69	0,27	18250,85	210,0	0,03401	0,29	3,07	0,99	4,06
6-7	90,0	4,08	0,64	44061,22	187,5	0,03147	1,37	2,79	0,58	3,37
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Podwariant 4a

Tabela 15. Podwariant 4a – obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora.

Odcinek [-]	d [mm]	QS $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	90,0	0,33	0,05	3563,77	90,0	0,04541	0,01	2,31	1,57	3,88
2-3	90,0	0,74	0,12	7991,50	177,5	0,03837	0,05	2,31	1,28	3,59
3-5	90,0	1,98	0,31	21382,65	160,0	0,03342	0,29	2,26	0,99	3,25
5-6	90,0	2,85	0,45	30778,06	160,0	0,03230	0,59	1,96	0,78	2,74
6-7	90,0	4,08	0,64	44061,22	187,5	0,03147	1,37	1,37	0,58	1,95
7-8	114,6	7,55	0,73	64032,60	167,5	0,02909	1,16	1,41	0,39	1,80
8-OŚ	130,8	8,25	0,61	61303,47	60,0	0,02831	0,25	0,25	0,06	0,31

Straty hydrauliczne podczas płukania sieci

Do obliczeń strat hydraulicznych podczas płukania założono prędkość v=0,70m/s – minimalna wartość prędkości samooczyszczania się rurociągu. Przyjęto wzór do obliczeń miarodajnego strumienia objętościowego Q_m:

$$Q_{m} = \frac{\pi \bullet d^{2} \bullet v}{4} = \frac{\pi \bullet {(0,001 \bullet 130,8)}^{2} \bullet 0,70}{4} = 0,009406\frac{m^{3}}{s} = 9,41\frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

gdzie:

d – średnica wewnętrzna, przy której nie jest zachowany warunek minimalnej prędkości samooczyszczania się kanału, d = 130, 8mm.

Tabela 16. Obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora – płukanie sieci dla wariantu 1.

Odcinek [-]	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	d [mm]	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	9,41	90,0	1,48	101578,02	90,0	0,03028780	3,37	21,79	1,57	23,36
2-4	9,41	90,0	1,48	101578,02	212,5	0,03028780	7,97	18,41	1,28	19,69
4-7	9,41	90,0	1,48	101578,02	222,5	0,03028780	8,34	10,45	0,83	11,28
7-8	9,41	114,6	0,91	79773,31	167,5	0,02875820	1,78	2,10	0,39	2,49
8-OŚ	9,41	130,8	0,70	69893,13	60,0	0,02808310	0,32	0,32	0,06	0,38

Tabela 17. Obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora – płukanie sieci dla wariantu 2.

Odcinek [-]	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	d [mm]	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	9,41	90,0	1,48	101578,02	90,0	0,03028780	3,37	26,57	1,57	28,14
2-3	9,41	90,0	1,48	101578,02	177,5	0,03028780	6,66	23,19	1,28	24,47
3-4	9,41	90,0	1,48	101578,02	162,5	0,03028780	6,09	16,54	0,99	17,53
4-7	9,41	90,0	1,48	101578,02	222,5	0,03028780	8,34	10,45	0,83	11,28
7-8	9,41	114,6	0,91	79773,31	167,5	0,02875820	1,78	2,10	0,39	2,49
8-OŚ	9,41	130,8	0,70	69893,13	60,0	0,02808310	0,32	0,32	0,06	0,38

Tabela 18. Obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora – płukanie sieci dla wariantu 3.

Odcinek [-]	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	d [mm]	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	9,41	90,0	1,48	101578,02	90,0	0,03028780	3,37	27,04	1,57	28,61
2-3	9,41	90,0	1,48	101578,02	177,5	0,03028780	6,66	23,66	1,28	24,94
3-6	9,41	90,0	1,48	101578,02	210,0	0,03028780	7,87	17,01	0,99	18,00
6-7	9,41	90,0	1,48	101578,02	187,5	0,03028780	7,03	9,13	0,58	9,71
7-8	9,41	114,6	0,91	79773,31	167,5	0,02875820	1,78	2,10	0,39	2,49
8-OŚ	9,41	130,8	0,70	69893,13	60,0	0,02808310	0,32	0,32	0,06	0,38

Tabela 19. Obliczenia strat hydraulicznych na odcinkach kolektora – płukanie sieci dla wariantu 4.

Odcinek [-]	Qm $$\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$$	d [mm]	v [m/s]	Re [-]	L [m]	λ [-]	hl [m]	hl [m]	hg [m]	Hm [m]
1-2	9,41	90,0	1,48	101578,02	90,0	0,03028780	3,37	31,16	1,57	32,73
2-3	9,41	90,0	1,48	101578,02	177,5	0,03028780	6,66	27,79	1,28	29,07
3-5	9,41	90,0	1,48	101578,02	160,0	0,03028780	6,00	21,13	0,99	22,12
5-6	9,41	90,0	1,48	101578,02	160,0	0,03028780	6,00	15,13	0,78	15,91
6-7	9,41	90,0	1,48	101578,02	187,5	0,03028780	7,03	9,13	0,58	9,71
7-8	9,41	114,6	0,91	79773,31	167,5	0,02875820	1,78	2,10	0,39	2,49
8-OŚ	9,41	130,8	0,70	69893,13	60,0	0,02808310	0,32	0,32	0,06	0,38

Zbiornik sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej

Objętość zbiornika sprężonego powietrza określa się z:

$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{=}\mathrm{V}_{\mathrm{R}}\mathrm{\bullet}\frac{\mathrm{p}_{\mathrm{pl}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}{\mathrm{p}_{\mathrm{K}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}$ oraz $\mathrm{V}_{\mathrm{R}}\mathrm{=}\sum_{}^{}{\mathrm{\pi \bullet}\frac{\mathrm{d}^{\mathrm{2}}\mathrm{\bullet L}}{\mathrm{4}}}$

gdzie:

V_K - objętość zbiornika sprężonego powietrza, m³,

V_R - objętość rurociągów, m³,

d - średnica wewnętrzna odcinka, m,

L - długość odcinka, m,

p_pl - ciśnienie płukania, p_pl = 3, 3bar,

p_b - ciśnienie barometryczne, p_b = 1, 0bar,

p_K - ciśnienie w zbiorniku, p_K = 10, 0bar.

Rurociąg kolektora do obliczeń przyjęto z wariantu najbardziej niekorzystnego podczas płukania, tzn., wariantu czwartego. Oblicza się:

Odcinek [-]	d [mm]	L [m]	V [m^3]
1-2	90,0	90,0	0,57
2-3	90,0	177,5	1,13
3-5	90,0	160,0	1,02
5-6	90,0	160,0	1,02
6-7	90,0	187,5	1,19
7-8	114,6	167,5	1,73
8-OŚ	130,8	60,0	0,81
Suma:	1002,5	7,47

$$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{= 7,47 \bullet}\frac{\mathrm{3,3 + 1,0}}{\mathrm{10,0 + 1,0}}\mathrm{= 2,92\ }\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$

Przyjęto objętość zbiornika sprężonego powietrza równą 2, 92 m³.

Opis techniczny

Opis sieci

Na podstawie wydanego tematu, przyjęto i obliczono w oparciu o normę ATV – A 116P wartości ujęte w poniższej tabeli.

Tabela 20. Przyjęte i obliczone wartości projektowanej sieci.

Odcinek	Mk [%]	Mk [-]	DN [-]	L [m]
1-2	8	88	90,0	90,0
2-3	10	110	90,0	177,5
3-4	13	143	90,0	162,5
2-4	7	77	90,0	212,5
3-5	12	132	90,0	160,0
3-6	5	55	90,0	210,0
4-7	8	88	90,0	222,5
5-6	9	99	90,0	160,0
6-7	11	121	90,0	187,5
7-8	17	187	114,6	167,5
8-OŚ	0	0	130,8	60,0

Podwariant 3a cechuje się największymi stratami hydraulicznymi podczas pracy bez awarii, natomiast podczas zastosowania wariantu 4 układu kolektora następują największe straty w trakcie płukania. Ze względu na taką rozbieżność strat hydraulicznych wykonano dwa profile podłużne przyjmując trasę głównego kolektora zgodnie z uznanym wariantem. Przyjęto jednakowe zagłębienie rur kolektora wynoszące 1,25 m.

Opis urządzenia w PSP

Rurociąg do przepłukania ma objętość 7,47 m³ na długości 1002,5 m. Przyjęto ciśnienie płukania w wysokości 4 bary, ciśnienie barometryczne w wysokości 1 bara oraz ciśnienie w zbiorniku rzędu 10 barów.

Objętość zbiornika sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej wynosi 3,40 m³.