Politechnika Wrocławska Rok akademicki 2011/2012

Wydział Inżynierii Środowiska

Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Zespół Dydaktyczny Zaopatrzenia w Wodę

i Usuwania Ścieków

Kanalizacja 2

- ćwiczenie projektowe -

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

Wstęp

Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest ćwiczenie projektowe z Kanalizacji dotyczące opracowania projektu koncepcyjnego systemu kanalizacji ciśnieniowej, bytowo-gospodarczej dla jednostki osadniczej.

Zakres opracowania

Niniejsza praca jest próbą zrealizowania ćwiczenia projektowego w oparciu o wydany temat
i podstawowe dane. Opracowanie to zawiera:

• część opisowo-obliczeniową:

• schematy obliczeniowe sieci kanalizacyjnej

• obliczenia hydrauliczne sieci kanalizacyjnej

• opis techniczny

• część rysunkową:

• plan sytuacyjno-wysokościowy sieci kanalizacyjnej

• profil podłużny głównego kolektora z liniami ciśnień

  1. Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest temat wydany wraz z założonymi danymi dla studenta studiów niestacjonarnych II stopnia, … od …, w semestrze letnim roku akademickiego 2011/2012.

Wykorzystane materiały

[1] A. Kotowski – Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Piaseczno 2011 r.

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

[3] J. Bień, M. Cholewińska – Systemy kanalizacji podciśnieniowej i ciśnieniowej, Częstochowa, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2001 r.

[4] M. Kalenik – Niekonwencjonalne systemy kanalizacji, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2011 r.

[5] Własne notatki z wykładu Kanalizacja 2 i ćwiczenia projektowego z tego przedmiotu

Dane wyjściowe do projektu

Poniżej przedstawiono wszystkie dane zawarte na wydanym temacie ćwiczenia projektowego, jak również podstawowe wskaźniki podane przez Prowadzącego:

• liczba mieszkańców (Mk): 1050

• minimalna prędkość przepływu ścieków (v_min): $\mathrm{0,60\ }\left\lbrack \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$

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

• minimalny miarodajny strumień ścieków (Q_{m min}): $\mathrm{4,00}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$

• rzędne terenu węzłów odczytano na podstawie schematu dołączonego do tematu niniejszego ćwiczenia projektowego i zestawiono w poniższej tabeli:

Tabela 1. Rzędne terenu węzłów obliczeniowych sieci.

Węzeł obliczeniowy [-]	Rzędna terenu [m n.p.m.]
SP	255,31
1	255,45
2	255,69
3	255,88
4	256,11
5	256,34
6	256,48
7	256,80
OŚ	256,84

• zalecanymi rurami są rury ciśnieniowe z PE80 SDR11 PN10 z zakresu średnic pokazanego
  w poniższej tabeli:

Tabela 2. Wybrane średnice zewnętrzne i wewnętrzne zalecanych 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

• długości rurociągów oraz rozmieszczenie mieszkańców przedstawiono w poniższej tabeli

Tabela 3. Długości rur i poszczególne ilości mieszkańców na tych odcinkach sieci.

Odcinek rurociągu [-]	Długość rurociągu [m]	Ilość mieszkańców [%]	Ilość mieszkańców [Mk]
SP-1	25,0	0	0
1-2	220,0	12	126
2-3	305,0	15	158
3-4	230,0	5	53
2-4	230,0	19	200
2-5	315,0	15	158
3-6	320,0	7	73
4-6	210,0	11	115
5-6	320,0	9	94
6-7	205,0	7	73
7-OŚ	60,0	0	0
Suma	2440,0	100	1050

Układ sieci

Warianty sieci

W celu określenia średnic poszczególnych odcinków rurociągów, jak również, w następstwie, strat ciśnienia na sieci, należy wybrać z projektowanego kształtu całej sieci możliwe rozwiązania posadowienia rur kolektora.

Na poniższym rysunku pokazano możliwe rozwiązania posadowienia kolektora.

Ilustracja 1. Schemat możliwych logicznych rozwiązań wyboru kolektora na sieci.

Podwarianty

Dla każdego wariantu można wyróżnić parę logicznych podwariantów układu rur nie będących odcinkami kolektora. Przyjmuje się za racjonalny schemat ten, w którym ścieki są w każdym odcinku rurowym pompowane pod ciśnieniem i nie występuje zawracanie ich w sposób grawitacyjny.

W celu przeprowadzenia obliczeń niezbędnych do określenia średnicy danego przewodu, należy posłużyć się następującymi wzorami:

Q = q•Mk_m

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:

$$\mathrm{\text{Mk}}_{\mathrm{m}} = \frac{\mathrm{\text{Mk}}_{\mathrm{p}} + \mathrm{\text{Mk}}_{k}}{2}$$

gdzie:

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, $\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$.

Obliczony szczytowy strumień objętościowy przepływających ścieków porównuje się
z minimalnym miarodajnym strumieniem objętościowym przepływających ścieków, którego wartość przyjęto $\mathrm{Q}_{\mathrm{\text{m\ min}}}\mathrm{= 4,00}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$. Zależności na wybór miarodajnego przepływu objętościowego ścieków to:

Q_s<Q_{m min}Q_m=Q_{m min}

Q_s>Q_{m min}Q_m=Q_s

Na podstawie wybranego miarodajnego strumienia objętościowego przepływających ścieków oblicza się teoretyczną średnicę przewodu rurowego ze wzoru:

$$\mathrm{d}_{\mathrm{\text{th}}}\mathrm{=}\sqrt{\frac{\mathrm{4 \bullet}\mathrm{Q}_{\mathrm{m}}}{\mathrm{\pi}\mathrm{\bullet}\mathrm{v}_{\mathrm{\min}}}}$$

gdzie:

d_th - teoretyczna średnica wewnętrzna rurociągu, [mm],

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

Ostatecznie należy porównać teoretyczną średnicę wewnętrzną z średnicą wewnętrzną handlową zalecanych rur. Należy pamiętać, aby prędkość przepływu ścieków nie zmalała poniżej zalecanej minimalnej wartości.

Ilustracja 2. Schemat podwariantu 1a.

Tabela 4. Dobór rur dla wariantu 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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-4	126	326	226	1,13	1,70	4,00	92,13	90,00
4-6	379	494	437	2,18	3,27	4,00	92,13	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Ilustracja 3. Schemat podwariantu 1b.

Tabela 5. Dobór rur dla wariantu 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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-4	126	326	226	1,13	1,70	4,00	92,13	90,00
4-6	537	652	595	2,97	4,46	4,46	97,27	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Ilustracja 4. Schemat podwariantu 2a.

Tabela 6. Dobór rur dla wariantu 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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-5	126	284	205	1,03	1,54	4,00	92,13	90,00
5-6	284	378	331	1,66	2,48	4,00	92,13	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Ilustracja 5. Schemat podwariantu 2b.

Tabela 7. Dobór rur dla wariantu 2b.

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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-5	126	284	205	1,03	1,54	4,00	92,13	90,00
5-6	284	378	331	1,66	2,48	4,00	92,13	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Ilustracja 6. Schemat podwariantu 3a.

Tabela 8. Dobór rur dla wariantu 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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-3	126	284	205	1,03	1,54	4,00	92,13	90,00
3-6	284	357	321	1,60	2,40	4,00	92,13	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Ilustracja 7. Schemat podwariantu 4a.

Tabela 9. Dobór rur dla wariantu 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	126	63	0,32	0,47	4,00	92,13	90,00
2-3	126	284	205	1,03	1,54	4,00	92,13	90,00
3-4	284	337	311	1,55	2,33	4,00	92,13	90,00
4-6	537	652	595	2,97	4,46	4,46	97,27	90,00
6-7	977	1050	1014	5,07	7,60	7,60	127,01	114,60
7-OŚ	1050	1050	1050	5,25	7,88	7,88	129,27	114,60

Tabela 10. Zestawienie doboru rur dla wszystkich odcinków ze wszystkich podwariantów.

Odcinek	Podwarianty	dmax [mm]
	1a	1b
1-2	90,00	90,00
2-3	-	-
3-4	-	-
2-4	90,00	90,00
2-5	-	-
3-6	-	-
4-6	90,00	90,00
5-6	-	-
6-7	114,60	114,60
7-OŚ	114,60	114,60

Analiza hydrauliczna

Straty hydrauliczne dla wszystkich podwariantów

Dla wszystkich podwariantów przeprowadzono obliczenia mające na celu określenie wielkości strat hydraulicznych oraz najgorszego podwariantu pod tym względem. Wykorzystano następujące wzory, a wszelkie wyniki wraz z schematami przedstawiono poniżej:

• prędkość przepływu ścieków v:

$\mathrm{v =}\frac{\mathrm{4 \bullet}\mathrm{Q}_{\mathrm{s}}}{\mathrm{\pi \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}^{\mathrm{2}}}$, m/s

gdzie:

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

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

• wysokość liniowych oporów hydraulicznych h_l:

$\mathrm{h}_{\mathrm{l}}\mathrm{= \lambda \bullet}\frac{\mathrm{L \bullet}\mathrm{v}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}\mathrm{\bullet 2 \bullet g}}$, m

gdzie:

L - długość odcinka, m,

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

λ - współczynnik oporów liniowych wyliczany ze wzoru:

$$\frac{\mathrm{1}}{\sqrt{\mathrm{\lambda}}}\mathrm{= - 2 \bullet}\log{\mathrm{(}\frac{\mathrm{2,51}}{\mathrm{Re \bullet}\sqrt{\mathrm{\lambda}}}\mathrm{+}\frac{\mathrm{k}}{\mathrm{3,71 \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}}\mathrm{)}}$$

gdzie:

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

Re – liczba Reynoldsa:

$$\mathrm{Re =}\frac{\mathrm{v \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}}{\mathrm{\upsilon}}$$

gdzie:

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

Ponadto w zbiorczych tabelach obliczeń podano następujące oznaczenia:

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.

Ilustracja 8. Schemat podwariantu 1a.

Tabela 11. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 1a.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	3,24	1,39	4,63
2-4	90,00	1,70	0,27	18358,84	230,0	0,03398	0,32	3,21	1,15	4,36
4-6	90,00	3,27	0,51	35313,77	210,0	0,03195	1,00	2,90	0,73	3,63
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Ilustracja 9. Schemat podwariantu 1b.

Tabela 12. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 1b.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	4,07	1,39	5,46
2-4	90,00	1,70	0,27	18358,84	230,0	0,03398	0,32	4,04	1,15	5,19
4-6	90,00	4,46	0,70	48164,96	210,0	0,03130	1,83	3,72	0,73	4,45
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Ilustracja 10. Schemat podwariantu 2a.

Tabela 13. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 2a.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	3,18	1,39	4,57
2-5	90,00	1,54	0,24	16630,95	315,0	0,03439	0,36	3,15	1,15	4,30
5-6	90,00	2,48	0,39	26782,31	320,0	0,03269	0,90	2,79	0,50	3,29
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Ilustracja 11. Schemat podwariantu 2b.

Tabela 14. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 2b.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	3,18	1,39	4,57
2-5	90,00	1,54	0,24	16630,95	315,0	0,03439	0,36	3,15	1,15	4,30
5-6	90,00	2,48	0,39	26782,31	320,0	0,03269	0,90	2,79	0,50	3,29
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Ilustracja 12. Schemat podwariantu 3a.

Tabela 15. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 3a.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	3,11	1,39	4,50
2-3	90,00	1,54	0,24	16630,95	305,0	0,03439	0,35	3,08	1,15	4,23
3-6	90,00	2,40	0,38	25918,36	320,0	0,03279	0,85	2,74	0,96	3,70
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Ilustracja 13. Schemat podwariantu 4a.

Tabela 16. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia w podwariancie 4a.

Odcinek [-]	dmax [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	90,00	0,47	0,07	5075,68	220,0	0,04192	0,03	4,67	1,39	6,06
2-3	90,00	1,54	0,24	16630,95	305,0	0,03439	0,35	4,64	1,15	5,79
3-4	90,00	2,33	0,37	25162,41	230,0	0,03288	0,57	4,30	0,96	5,26
4-6	90,00	4,46	0,70	48164,96	210,0	0,03130	1,83	3,72	0,73	4,45
6-7	114,60	7,60	0,74	64456,66	205,0	0,02908	1,44	1,89	0,36	2,25
7-OŚ	114,60	7,88	0,76	66831,38	60,0	0,02902	0,45	0,45	0,04	0,49

Płukanie sieci

Płukanie sieci analizuje się jedynie dla wariantów. Strumień objętościowy liczy się na największą średnicę w wariancie, przy której nie jest spełniona prędkość przepływu co najmniej 0,70 m/s-prędkość minimalna pozwalająca na samooczyszczanie się kanału. Dane do obliczenia strumienia są następujące:

• średnica wewnętrzna: d=90,00mm

• prędkość: v=0,70m/s

Wymagany strumień objętościowy przepłukujący oblicza się z zależności:

$$\mathrm{Q =}\frac{\mathrm{\pi \bullet}\mathrm{d}^{\mathrm{2}}\mathrm{\bullet v}}{\mathrm{4}}$$

Dla przyjętych danych, strumień objętościowy jest równy:

$$\mathrm{Q =}\frac{\mathrm{\pi \bullet}\mathrm{(0,001 \bullet 90)}^{\mathrm{2}}\mathrm{\bullet 0,70}}{\mathrm{4}}\mathrm{= 0,004453}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}\mathrm{= 4,45}\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}$$

Obliczenia podczas płukania dla wariantów pokazano w poniższych tabelach.

Tabela 17. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia podczas płukania w wariancie 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	4,45	90,00	0,70	48091,60	220,0	0,03131	1,91	6,25	1,39	7,64
2-4	4,45	90,00	0,70	48091,60	230,0	0,03131	2,00	4,34	1,15	5,49
4-6	4,45	90,00	0,70	48091,60	210,0	0,03131	1,82	2,34	0,73	3,07
6-7	4,45	114,60	0,43	37768,27	205,0	0,03018	0,51	0,51	0,36	0,87
7-OŚ	4,45	114,60	0,43	37768,27	60,0	0,03018	0,15	0,15	0,04	0,19

Tabela 18. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia podczas płukania w wariancie 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	4,45	90,00	0,70	48091,60	220,0	0,03131	1,91	8,09	1,39	9,48
2-5	4,45	90,00	0,70	48091,60	315,0	0,03131	2,74	6,18	1,15	7,33
5-6	4,45	90,00	0,70	48091,60	320,0	0,03131	2,78	3,44	0,50	3,94
6-7	4,45	114,60	0,43	37768,27	205,0	0,03018	0,51	0,66	0,36	1,02
7-OŚ	4,45	114,60	0,43	37768,27	60,0	0,03018	0,15	0,15	0,04	0,19

Tabela 19. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia podczas płukania w wariancie 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	4,45	90,00	0,70	48091,60	220,0	0,03131	1,91	8,00	1,39	9,39
2-3	4,45	90,00	0,70	48091,60	305,0	0,03131	2,65	6,09	1,15	7,24
3-6	4,45	90,00	0,70	48091,60	320,0	0,03131	2,78	3,44	0,96	4,40
6-7	4,45	114,60	0,43	37768,27	205,0	0,03018	0,51	0,66	0,36	1,02
7-OŚ	4,45	114,60	0,43	37768,27	60,0	0,03018	0,15	0,15	0,04	0,19

Tabela 20. Obliczenia hydrauliczne strat ciśnienia podczas płukania w wariancie 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	4,45	90,00	0,70	48091,60	220,0	0,03131	1,91	9,05	1,39	10,44
2-3	4,45	90,00	0,70	48091,60	305,0	0,03131	2,65	7,13	1,15	8,28
3-4	4,45	90,00	0,70	48091,60	230,0	0,03131	2,00	4,49	0,96	5,45
4-6	4,45	90,00	0,70	48091,60	210,0	0,03131	1,82	2,49	0,73	3,22
6-7	4,45	114,60	0,43	37768,27	205,0	0,03018	0,51	0,66	0,36	1,02
7-OŚ	4,45	114,60	0,43	37768,27	60,0	0,03018	0,15	0,15	0,04	0,19

Największe straty hydrauliczne uzyskano w wariancie 4.

Dobór zbiornika sprężonego powietrza w PSP

Dobór zbiornika sprężonego powietrza dla pneumatycznej stacji płuczącej (PSP) oparty jest na określeniu objętości takiego zbiornika według poniższego wzoru:

$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{=}\mathrm{V}_{\mathrm{R}}\mathrm{\bullet}\frac{\mathrm{p}_{\mathrm{pl}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}{\mathrm{p}_{\mathrm{K}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}$ 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 w pneumatycznej stacji płuczącej, m³,

V_R - objętość rurociągów, m³,

d - przyjęta średnica wewnętrzna danego odcinka, m,

L - długość odcinka kolektora, m,

p_pl - ciśnienie płukania, bar,

p_b - ciśnienie barometryczne, bar,

p_K - ciśnienie w zbiorniku, bar.

Dobór objętości zbiornika przeprowadzono dla wariantu najbardziej niekorzystnego, tj. takiego, w którym występują największe straty hydrauliczne podczas normalnej pracy i w trakcie płukania – wariant 4.

Wszelkie dane zestawiono w Tabela 21.

Tabela 21. Dobór parametrów do obliczenia pojemności zbiornika sprężonego powietrza w PSP.

Odcinek [-]	d [mm]	L [m]	VR [m^3]	ppl [bar]	pb [bar]	pK [bar]
1-2	90,00	220,0	1,40	1,1	1,0	10,0
2-3	90,00	305,0	1,94
3-4	90,00	230,0	1,46
4-6	90,00	210,0	1,36
6-7	114,60	205,0	2,11
7-OŚ	114,60	60,0	0,62
Suma	1230,0	8,89

$$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{= 8,89 \bullet}\frac{\mathrm{1,1 + 1,0}}{\mathrm{10,0 + 1,0}}\mathrm{= 1,70\ }\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$

Przyjęto objętość zbiornika sprężonego powietrza równą 1, 70 m³.

Opis techniczny

Opis sieci

Na podstawie przyjętego układu sieci, procentowego rozkładu mieszkańców oraz topografii terenu przyjęto i zestawiono istotne wartości charakteryzujące analizowaną sieć kanalizacji tłocznej.

Tabela 22. Istotne wartości projektowanej sieci.

Odcinek	DN [-]	L [m]	Mk [-]
1-2	110	220,0	126
2-3	110	305,0	158
3-4	110	230,0	53
2-4	110	230,0	200
2-5	110	315,0	158
3-6	110	320,0	73
4-6	110	210,0	115
5-6	110	320,0	94
6-7	140	205,0	73
7-OŚ	140	60,0	0

Najniekorzystniejszym wariantem okazał się wariant 4 wraz z swoim podwariantem 4a-w przypadku strat hydraulicznych podczas normalnej pracy (6,06 m) i w trakcie płukania (10,44 m) uzyskał największe wartości spadku ciśnienia.

W celu zobrazowania sytuacji sporządzono rysunek 2. z zaznaczonymi charakterystycznymi danymi dla poszczególnych węzłów wariantu 4 kolektora. Przyjęto jednakowe zagłębienie rur kolektora wynoszące 1,10 m.

Opis zbiornika sprężonego powietrza PSP

Na podstawie przyjętego najbardziej niekorzystnego wariantu 4 obliczono objętość rurociągów kolektora w tym wariancie, która wynosi 8,89 m³ na długości 1230,0 m. Przyjęto ciśnienie płukania
w wysokości 1,1 bary, ciśnienie barometryczne w wysokości 1 bara oraz ciśnienie w zbiorniku rzędu 10 barów.

Obliczona objętość zbiornika sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej (PSP) wynosi zatem 1,70 m³.