Tanulási célok
Ennek a leckének az a célja, hogy
megismerje a különböző vízszállítási megoldásokat, a tervezéshez szükséges alapinformációkat.
4.1 A víz jellemzői
Tanulási idő
Tanulási idő 25 perc
A „tiszta hideg víz” kifejezés alatt értendő az olyan víz, aminek hőfoka 40 °C alatti, viszkozitása maximum 1,75 x 10-6 m2/s, sűrűsége legfeljebb 1052,5 kg/m3, szabad szemcsetartalma nem több mint 2,5 kg/m3 és oldott anyagtartalma nem haladja meg az 50 kg/m3-t.
A folyadék, a víz a Föld felszínén az erőtér irányában merőleges szabad szinttel helyezkedik el. A szabad felszínű víz felületén nyomást mérhetünk, amely a légkörben felette található levegőoszlop súlya. A gyakorlatban a nyomást ehhez szoktuk viszonyítani. Ha a nyomás nagyobb, mint a légköri, úgy túlnyomásról, ha kisebb szívásról, vákuumról beszélünk.
Az időjárás befolyásolja a pillanatnyi légköri nyomás (p0) értékét, de a műszaki gyakorlati értékét szabványosították.
Fontos
p0≡ 1 bar = 10 N/cm2 = 105 Pa = 105 N/m2 ≡ 1 kg/ cm2
A nyomást kifejezhetjük vízoszlop magasságban is. A víz belsejében a molekulák támasztják egymást, ezért minél mélyebbre süllyedünk, a felettünk levő folyadék egyre nagyobb nyomással hat ránk. A nyomás a tér minden irányában egyenlően hat. Minden 10 m süllyedés újabb 1 bar nyomással terhel.
Statikus nyomásról beszélünk akkor, ha a csővezetékben nem mozog a víz. A nyomás a folyadékban gyengítetlenül terjed, a nyugvó vízben mért nyomás ezért a rendszerben azonos, ha a megfigyelési pontok egy szintben helyezkednek el.
Az 4.1.1 számú ábrán látható vízvezetékben aszerint változik a nyomás nagysága, ahogyan a víz szintje változik a torony tetején beépített tartályban. A nyomás értéke nem függ a csőhálózatot és a tartályt összekötő csővezeték átmérőjétől. Tele tartály esetén (pl. éjszakai órákban nincs fogyasztás az ivóvíz hálózatokban) a csővezetékben mérhető nyomás 4,65 bar, alacsonyabb töltöttség esetén 3,75 bar.
4.1.1 ábra. Víztorony sematikus ábrája
(Grafika: Aquarex '96 Kft.)
Dinamikus nyomásról beszélünk akkor, ha a csővezetékben a víz áramlik. Áramlás során különböző veszteségek lépnek fel, így a mérési helyen alacsonyabb értéket észlelhetünk, mint azt a statikus nyomásnál láthattuk. Az értékek a rendszer különböző pontjain eltérőek lehetnek, a csővezeték jellegének (átmérő, beépített idomok, anyag) és a vízkivétel nagyságának függvényében.
4.1.2 ábra. Sematikus vízhálózat
(Grafika: Aquarex '96 Kft.)
A 4.1.2 ábrán az E pontban aszerint mérhetünk különböző nyomást, hogy mennyi a vízkivételünk. Nagyobb kivétel esetén a víz gyorsabban mozog, ennek megfelelően az áramlási veszteség nő. Amennyiben a veszteség meghaladja az általunk megengedhető nagyságot, úgy növelnünk kell a csővezeték átmérőjét.
Példa
Mennyi a dinamikus nyomás értéke az E pontban 50 l/perc vízkivétel, PE 25 csőátmérőjű, 6 bar nyomásfokozatú cső használatával?
Megoldás
Az E pont 20 m-rel alacsonyabban helyezkedik el a gerincvezetéktől, ahol a nyomás 3 bar, azaz 30 m. A statikus nyomás mérhető értéke tehát 50 m.
A csővezeték összes hosszúsága 75 m. Nézzük meg a 4.1.3 számú ábrán a nyomásveszteséget 50 l/perc esetén.
Az ábra vízszintes tengelyén a vízmennyiség m3/h mértékegységben szerepel, ezért váltsuk át értékünket, 50 l/perc x 60 = 3000 l/óra, azaz 3 m3/h.
A 3-as számnál függőleges megindulva keresztezzük a 25 mm átmérőjű és 6 bar nyomásfokozatú cső vonalát. A függőleges skálán megbecsülhetjük, hogy a nyomás veszteség kb. 53 m.
Mivel csövünk 75 méter hosszú, ezért csökkentsük a leolvasott értéket, mely így 39,8 m lesz.
Eredmény:
Az E pontban tehát 50-39,8=10,2 m, azaz 1,02 bar nyomásra számíthatunk.
A fenti számítást PE 32 6 bar nyomásfokozatú csőre elvégezve a rendelkezésre álló nyomás 4,4 bar lesz.
4.1.3 ábra. PE csövek nyomásesés diagramja
(Grafika: Aquarex '96 Kft.)
A csővezeték szabad kifolyása esetén a teljes statikus nyomás felemésztődik az áramlási veszteségben. Az energia hővé alakul át, melyet csak nehezen tudunk érzékelni a csővezetékben. Egy szivattyút zárt nyomóoldallal üzemeltetve tapasztalhatjuk ezt a jelenséget, mivel a szivattyúházban levő víz hamarosan felforr.