1.Podać definicję i wymienić podstawowe elementy systemu wodociągowego.

System wodociągowy jest to zespół urządzeń technicznych i budowlanych służących do poboru wody z naturalnych źródeł, jej uzdatnienia oraz rozprowadzenia w odpowiedniej ilości i wymaganym ciśnieniu do mieszkańców miast i wsi, przemysłu oraz do celów przeciwpożarowych.

Rolę tę spełniają następujące elementy :

• ujęcia wody,

• pompownie,

• stacje uzdatniania,

• zbiorniki,

• urządzenia hydroforowe,

• sieć wodociągowa.

2. Pompownia wodociągowa i jej podstawowe parametry.

Pompownie wodociągowe są to obiekty budowlane wyposażone w zespół pomp służących do miejscowego podnoszenia wody w celu uzyskania wymaganych warunków przepływu wody w systemie wodociągowym. Składnikiem pompowni jest zbiornik czerpalny wody, przystosowany do poboru wody przez pompy.

Pompownie w systemie wodociągowym można podzielić na:

• I stopnia, zlokalizowane na ujęciach wody,

• II stopnia, na stacjach uzdatniania,

• III stopnia, na sieci wodociągowej.

Podstawowymi parametrami pompowni są:

Ogólna wydajność pompowni

,

gdzie:

Q_dmax - maksymalne zapotrzebowanie na wodę wraz z potrzebami własnymi w czasie jednej doby [m³],

T - liczba godzin pracy pomp w czasie jednej doby [h].

Drugim podstawowym parametrem charakteryzującym pracę pompowni jest wysokość podnoszenia pomp. Całkowita (użyteczna) wysokość podnoszenia pomp (H_p) jest określona sumą geometrycznej wysokości podnoszenia, wysokości strat hydraulicznych w rurociągach i wysokości ciśnienia dyspozycyjnego u odbiorcy:

gdzie:

ΔH_str - wysokość strat ciśnienia [m],

h_geom - geometryczna różnica wysokości [m],

H_dysp - dyspozycyjna wysokość ciśnienia (ciśnienie u odbiorcy) [m].

4.Omówić współpracę dwóch jednakowych pomp. Wytłumaczyć panu, co to za kreski na tym wykresie.

Układy pompowe większości pompowni wodociągowych mogą być rozwiązane przy doborze kilku pomp współpracujących równolegle na wspólnym rurociągu tłocznym. Uzyskanie w ten sposób nominalnej wydajności pompowni wiąże się z ustaleniem sumarycznej charakterystyki współpracujących pomp i łącznej ich wydajności. Rysunek 1 przedstawia charakterystykę przepływu dwóch jednakowych pomp współpracujących równolegle. Sumaryczna charakterystyka takiego układu powstaje ze sumowania odcinków poziomych wzdłuż osi odciętych wyrażających wydajność pomp dla tej samej wysokości podnoszenia.

Punkt pracy równoległego układu pompowego wyznacza przecięcie krzywej sumarycznej wydajności obu pomp z charakterystyką rurociągu. Łączna wydajność układu jest mniejsza niż suma wydajności obu pomp, natomiast wzrasta jego wysokość podnoszenia.

Rys.1. Charakterystyka współpracy równoległej dwóch jednakowych pomp

W podobny sposób ustala się parametry współpracy większej ilości pomp o jednakowych charakterystykach, których króćce tłoczne są podłączone równolegle do wspólnego rurociągu tłocznego.

Równoległa współpraca pomp umożliwia regulację wydajności układu pompowego w ramach nominalnej wydajności pompowni poprzez odpowiednie ustalenie wydajności jednostkowej i liczby pomp roboczych oraz sterowanie ich pracą stosownie do potrzeb.

5.Podać, omówić i naszkicować rodzaje stosowanych sieci wodociągowych.

Sieć wodociągowa składa się z przewodów, które ze względu na przeznaczenie dzielimy na przewody główne-magistralne i przewody rozdzielcze zwane też rozbiorczymi. Sieć wodociągowa tworzy urządzenie służące do rozprowadzenia wody i doprowadzenia jej do poszczególnych odbiorców.

Rozróżnia się trzy główne rodzaje sieci wodociągowej:

• sieć otwartą (rys. 2),

• sieć zamkniętą (rys. 3),

• sieć mieszaną (rys. 4).

Rys. 2. Otwarty układ sieci wodociągowej

a) rozgałęziona,

b) promienista

Rys. 3. Zamknięty układ sieci wodociągowej:

1. pierścieniowy,

2. obwodowy

Rys. 4. Mieszany układ sieci wodociągowej

Sieć otwarta, zwana również siecią rozgałęzioną lub promienistą występuje, gdy poszczególne przewody tworzą odgałęzienia od przewodów magistralnych lub gdy promienie nie są ze sobą połączone na końcach. Przepływ w każdym kierunku jest tylko jednokierunkowy. Wynika z tego, że jest to sieć hydraulicznie niekorzystna, gdyż wzdłuż poszczególnych rurociągów magistralnych nie połączonych ze sobą wzajemnie powstają znaczne spadki ciśnień, powodujące wystąpienie dużych różnic w poszczególnych punktach sieci, co wymusza stosowanie rurociągów magistralnych o większych średnicach. W przypadku awarii przewodu magistralnego znaczny obszar jednostki osadniczej może być pozbawiony wody.

Sieć zamknięta, zwana siecią obwodową lub pierścieniową, występuje wtedy, gdy poszczególne przewody tworzą zamknięte obwody. Przepływ w zamkniętym obwodzie - zwanym pierścieniem, może odbywać się w dowolnym kierunku, zależnie od rozkładu czynnych punktów czerpalnych. W tym przypadku można uznać, że jest to sieć hydraulicznie korzystna, gdyż połączenie przewodów magistralnych i rozdzielczych stwarza bardzo dobre warunki przepływu wody oraz wyrównanie ciśnień. W odróżnieniu od sieci otwartej, sieć zamknięta zapewnia ciągłość dostawy wody, która w razie awarii przewodu może dopłynąć do miejsca poboru inną drogą.

W praktyce spotyka się najczęściej układy mieszane, zwane siecią pierścieniowo - promienistą, przy czym dąży się do objęcia pierścieniem możliwie największego obszaru jednostki osadniczej, zasilając pojedynczymi odcinkami przewodów najdalsze rejony tego obszaru.

6.Podać wymagania dla hydrantów zewnętrznych stos. w sieciach wodociągowych.

Sieć wodociągowa przeciwpożarowa jest to każda sieć wodociągowa wyposażona w hydranty zewnętrzne, z której pobiera się wodę do gaszenia pożaru. Sieć przeciwpożarową buduje się jako sieć wodociągową obwodową. Dopuszcza się budowę sieci rozgałęzieniowej poza obszarami miejskimi i tam gdzie zapotrzebowanie na wodę do celów przeciwpożarowych nie przekracza 20 dm³/s.

Minimalne średnice przewodów wodociągowych, na których mogą być instalowane hydranty zewnętrzne powinny wynosić:

• DN 100 w sieci obwodowej,

• DN 150 w sieci rozgałęzieniowej i odgałęzieniach sieci obwodowej.

Sieci wodociągowe powinny umożliwiać jednoczesne pobieranie wody z dwóch sąsiednich hydrantów zewnętrznych, jeśli zapotrzebowanie na wodę do gaszenia pożaru przekracza 20 dm³/s.

Hydranty zewnętrzne są to specjalnej konstrukcji zawory wbudowane w sieć wodociągową przeciwpożarową, przeznaczone do pobierania z tej sieci wody do celów przeciwpożarowych. Należy stosować hydranty zewnętrzne nadziemne. Jeśli stanowią one utrudnienie ruchu dopuszcza się stosowanie hydrantów podziemnych. W sieciach wodociągowych przeciwpożarowych stosowane są wielkości hydrantów:

• DN 80 i DN 100 naziemne,

• DN 80 podziemne.

Należy stosować hydranty zewnętrzne o średnicy DN 80. Przy zapotrzebowaniu wody do gaszenia pożaru przekraczającym 30 dm³/s stosuje się hydranty o wielkości DN 100.

Przy ciśnieniu nominalnym 0,2 MPa natężenie wypływu wody z hydrantów powinno wynosić:

• 10 dm³/s nadziemny i podziemny DN 80,

• 15 dm³/s nadziemny DN 100.

Hydranty zewnętrzne powinny być rozmieszczone wzdłuż dróg i ulic oraz przy ich skrzyżowaniach. Odległość pomiędzy hydrantami nie powinna przekraczać 150 m. Poza obszarami miejskimi odległość między hydrantami powinna być dostosowana do gęstości zabudowy.

7.Podać ogólne zasady modelowania sieci wodociągowych.

Modelowanie hydrauliczne sieci wodociągowych opiera się na teorii podobieństwa mechanicznego. Teoria ta umożliwia jakościowy i ilościowy opis zjawiska rzeczywistego na podstawie pomiarów przeprowadzonych na podobnym zjawisku, odbywającym się w innej, najczęściej mniejszej skali i zwanym zjawiskiem modelowym. Podstawą teorii podobieństwa mechanicznego jest zachowanie podobieństwa geometrycznego. Dodatkowo na teorię podobieństwa mechanicznego składa się również prawo Reynoldsa, które brzmi: „W dwóch podobnych przepływach cieczy rzeczywistych, w których siły tarcia wewnętrznego wywierają decydujący wpływ na przebieg zjawiska, liczba Reynoldsa ma tę samą wartość”.

Modelowanie hydrauliczne urządzeń wodociągowych jest bardzo trudnym zagadnieniem, ponieważ w sieci rzeczywistej i modelowej zachować należy podobne straty wysokości ciśnienia, podczas gdy zmieniają się wszystkie inne parametry takie jak skala geometryczna, średnica przewodów oraz natężenia przepływów.

W idealnym modelu sieci wodociągowej powinno być zachowane prawo podobieństwa Reynoldsa:

.

(4)

Jednocześnie powinna być zachowana zależność między wysokością strat hydraulicznych a natężeniem przepływu w rurociągu:

(5)

Jednoczesne dotrzymanie wszystkich warunków podobieństwa jest bardzo trudne lub nawet niemożliwe, gdyż albo wymiary modelu będą bardzo duże, albo potrzebne będą takie prędkości przepływu, których uzyskanie w zamkniętym układzie sieci jest niemożliwe.

8.Wymienic i omówić podstawowe elementy stanowiska pomiarowego w ćw.14.

Stanowisko laboratoryjne składa się z trzech podstawowych elementów: zbiornika wody, pompowni i modelowej sieci wodociągowej. Do dodatkowego wyposażenia stanowiska należą wodomierze i ciśnieniomierze, służące do odczytywania wyników pomiarowych.

. Dla potrzeb laboratoryjnego stanowiska pomiarowego przyjęto założenia typowej, niewielkiej, rzeczywistej sieci wodociągowej. . Ustalono, że model sieci będzie odzwierciedleniem sieci rzeczywistej w skali 1 : 600 oraz, że ciśnienia i spadki ciśnień będą zbliżone. Dobrano odpowiednie średnice przewodów wykonanych z instalacyjnych rur miedzianych i stosunki wydatków Q_M=Q_R/15, tak aby zachowane zostały spadki wysokości ciśnienia.

9.Wymienić wielkości fizyczne mierzone w ćwiczeniu i podać przyrządy, przy pomocy których dokonywany jest pomiar.

Mierzymy:

-Q, p,t,V, {Qz, Hz}

- natężenia przepływu na odp. wodomierzach

Do wykonania pomiarów parametrów pracy sieci wodociągowej wykorzystano:

• wodomierz śrubowy--- ------------------------firmy Powogaz typu MW 50/NKO z nadajnikiem impulsów ele

• przepływomierze skrzydełkowe------------- firmy Metron typu RP/T-1-6

• ciśnieniomierze sprężynowe ----------------- RPT 96 238,

• ciśnieniomierz sprężynowy ------------------RPT 94 229.

• wodomierz śrubowy ----------------------------firmy Powogaz typu MW 50/NKO z nadajnikiem impulsów elektrycznych

• wodomierz skrzydełkowy---------------------- firmy Metron typu RP/T-1-6

1.Naszkicować obwodową sieć wodociągową. Podać I i II prawo Kirchoffa dla wybranego węzła i oczka sieci.

Zamknięty, obwodowy układ sieci

wodociągowej

5

b)

a)

b)

a)

---