Hydraulika i hydrologia
ćwiczenia laboratoryjne
ćwiczenie 5.1:
Określanie charakterystyki strat na podstawie wyników
inwentaryzacji sieci wodociągowej
Prowadząca: mgr inż. Katarzyna Kubiszyn
Data przeprowadzenia zajęć: 28.10.2015
Data oddania sprawozdania: 18.11.2015
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
kierunek: Budownictwo
Rok: II
Grupa: 1.2
Skład grupy:
Joanna Barejka
Piotr Gąsiorowski
Krzysztof Grzyb
Marcin Horlitz
Bartosz Piotrowski
1. Wstęp teoretyczny
Instalacja wodociągowa jest zespołem przewodów z uzbrojeniem dostarczającym użytkownikom
nieruchomości wodę. Podstawowe elementy instalacji wodociągowej to: połączenie wodociągowe,
wewnętrzna sieć wodociągowa, punkty czerpalne oraz uzbrojenie, a niekiedy też ujęcie wody i
urządzenia do podnoszenia i uzdatniania wody.
Połączenie wodociągowe to przewód łączący z
ródło wody z urządzeniami wodociągowymi
nieruchomości.
Wewnętrzna sieć wodociągowa to przewody służące do rozprowadzenia wody wewnątrz
nieruchomości.
Punkt czerpalny jest miejscem poboru wody z przewodów instalacji.
Uzbrojenie (armatura) jest urządzeniem wbudowanym w instalację w celu umożliwienia sterowania
jej pracą (uzbrojenie regulacyjne), dokonywania pomiarów (uzbrojenie pomiarowe) i
zorganizowanego poboru wody (uzbrojenie czerpalne).
Obliczenia hydrauliczne instalacji wodociągowej sprowadzają się do znalezienia wysokości strat
ciśnienia. Straty ciśnienia dzielą się na liniowe i miejscowe.
Straty liniowe są to straty ciśnienia na długości przewodu, wywołane tarciem wewnętrznym płynu
oraz tarciem przepływającej cieczy o wewnętrzną stronę ściany przewodu. Straty liniowe określa
się za pomocą współczynnika liniowych oporów tarcia , który zależy od chropowatości oraz
średnicy rurociągów. Współczynnik można obliczyć ze wzoru:
-2
k
Ą# 3,72ś# ń#
�#
� =
 =
ó#2lgś# � ź# Ą#
di
�# #
Ł# Ś#
Straty miejscowe są to straty ciśnienia wywołane przeszkodą w przewodzie i są uzależnione od jej
typu. Na przykład, strata miejscowa może być związana ze zmianą kierunku przepływu (kolanka),
zmianą geometrii przewodu (redukcje, kryzy, dyfuzory), zmianą przepływu masowego cieczy
(odgałęzienia przewodów - trójniki). Współczynnik miejscowych oporów tarcia ś zależy również od
chropowatości oraz liczby Reynoldsa, jednak jej wpływ jest na tyle mały, że można go pominąć.
Współczynnik ten jest określony w normie PN-76/M-34034.
Współczynniki oporów tarcia są potrzebne do wyznaczenia równania charakterystyki strat
ciśnienia, które na odcinku prostym wyraża się wzorem:
8�Li
" Pl =  Q2
2
Ą di5
a na przeszkodzie miejscowej:
8�
" Pm = � Q2
2
Ą di4
Strata ciśnienia w całej instalacji wodociągowej jest sumą strat liniowych, miejscowych oraz straty
wynikającej z przepompowywania wody na wyższy poziom (ciśnienie hydrostatyczne).
A = Hgg�
Pstr = A + " Pl + " Pm
n
�#
8�Li n
Pstr = Hgg� +
" Ą di5 +"� Ą8� ś# Q2
2 2
ś#
�# di4 ź#
#
i=1 i=1
upraszczając:
Pstr = A + BQ2
gdzie:

- współczynnik strat liniowych, -;
�
- względna chropowatość rurociągu, -;
di
- średnica wewnętrzna rurociągu, m;
k
- bezwzględna chropowatość rurociągu, m;
� - współczynnik strat miejscowych, -;
� - gęstość wody, kg/m3;
Li - długość odcinka rurociągu, m;
Q - wydajność przepływu, m3/s;
Hg geometryczna wysokość podnoszenia, m;
-
" Pm miejscowe straty ciśnienia, Pa;
-
" Pl liniowe straty ciśnienia, Pa;
-
Pstr
- całkowite straty ciśnienia przy przepływie przez rurociąg, Pa;
A
- geometryczne straty ciśnienia, Pa;
B
- współczynnik oporów dynamicznych instalacji, kg/m7.
2. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie charakterystyki strat ciśnienia w instalacji wodociągowej.
3. Obliczenia
Przyjęte wartości:
k=0,0005m
ń=1000kg/m3
Q=0,3m3/h=8,33*10-5m3/s
H =1,84m
g
Tab. 1: Zestawienie wyników inwentaryzacji elementów liniowych
kolor Lp. L , m
d , m i "L , m
i i �, - , -
1 1,06
2 1,10
3 22,5
4 0,10
niebieski 0,065 31,82 0,0076923 0,036645
5 1,85
6 4,66
7 0,55
9 0,34
10 1,60
fioletowy 0,025 2,54 0,02 0,048537
11 0,30
12 0,30
13 0,18
14 0,06
zielony 0,04 0,91 0,0125 0,040857
15 0,15
16 0,52
�# ś#
Lf
8�Li 8� Ln L
" Pl = i Q2 = n + f 5 + z z ź# Q2 = BlQ2
ś#
Ądi5 Ą dn5 df dz5 #
�#
kg
Bl = 3,563116 �"1010
m7
m3 m3
d l a Q = 0,3 = 8,33�"10-5 :
h s
" Pl = 270,6382Pa
Tab. 2: Zestawienie wyników inwentaryzacji elementów oporu miejscowego
Lp. nazwa elementu miejscowego ilość charakterystyka techniczna el. (PN-76/M-34034)
ś
1 kolanko 65mm 6 R/d=1,6, =0,036645 0,168
2 kolanko 25mm 8 R/d=1,7, =0,048537 0,163
3 kurek 3 ą=0� 0
3 zawór grzybkowy zwrotny 3 ś od 2,2 do 2,5, po jednym o d=65mm,40mm,25mm 2,3
5 zasuwa 2 H/d=1 0
13 konfuzor stożkowy 1 z d=65mm na d=40mm, ą=8�, =0,036645 0,092
15 konfuzor stożkowy 1 z d=40mm na d=25mm, ą=8�, =0,040857 0,102
19 dyfuzor stożkowy 1 ą=30�, D=65mm, d=25mm 1,968
�#
8� 8� �i 8� �i �i �i ś#
" Pm = �i 4 Q2 = �" Q2 = + + Q2 = BmQ2
ś#
Ądi Ą di 4 Ą dn4 df 4 dz 4 ź#
�# #
kg
Bm = 3,919813�"1010
m7
m3 m3
Dl a Q = 0,3 = 8,33�"10-5 :
h s
" Pm = 271,9915Pa
Obliczamy wartość ciśnienia hydrostatycznego:
m kg
A = Hgg� = 1,84m �"9,81 �"1000 = 18050,4Pa
s2 m3
Na podstawie wyznaczonych danych rysujemy wykres:
" P = A + BQ2
kg
B = Bl + Bm = 7,482929 �"1010 - współczynnik oporów dynamicznych sieci wodociągowej
m7
" P = 18050,4 + 7,482929 �"1010 �"Q2
Wykres P=f(Q)
140000000
112000000
84000000
56000000
28000000
0
0 12,5 25 37,5 50
Q [ m3/s]
4. Wnioski
Wyliczono wszystkie szukane parametry, zostały one zapisane w tabelach 1 i 2. Taka
inwentaryzacja pozwala na ustalenie strat ciśnienia na odcinku prostym i elementach miejscowych
stwarzających dodatkowy opór, takich jak kolanka czy zawory. Na te parametry należy zwracać
uwagę zarówno podczas projektowania sieci wodociągowej, jak również przy sprawdzeniu
sprawności danego rurociągu.
5. Literatura
Polak K., 2014:  Przewodnik do geoinżynierskich badań hydraulicznych Wyd. AGH, Kraków
Norma PN-76/M-34034: 1976
"P [MPa]