A gerincvezeték méretezése

A gerincvezeték funkciója a víz eljuttatása a vízforrástól (szivattyútól) a szárnyvezetékig. Méretezését úgy kell végezni, hogy az utolsó szárnyvezeték nyomásszabályozó feje után a szórófej vagy csepegtetőcső üzemi nyomása biztosítható legyen.

A csővezeték tervezésekor a nyomásveszteség meghatározására az alábbi szempontokat vegyük figyelembe:

1. a csővezeték anyaga, hossza és átmérője, a szállítandó víz mennyisége,
2. a beépített idomok és elzárószerelvények száma, típusa,
3. a csővezeték nyomvonala, a térszíni különbségek.

a)      a csővezeték anyaga, hossza és átmérője, a szállítandó víz mennyisége

 

4.4.1 ábra. PE csövek nyomásveszteség diagramja
(Grafika: Aquarex 96 'Kft.)

Az időigényes számítások elvégzése helyett egyszerűbb az 4.4.1 számú ábrát használni (amely a gyakorlat számára elegendő pontosságot ad), ahol a szükséges vízszállítás és kiválasztott sebesség mellett leolvasható a megfelelő nyomásfokozatú KPE cső külső átmérője, valamint a nyomásveszteség értéke. Látható, hogy azonos átmérő mellett az emelkedő nyomásfokozatok növekvő veszteséget mutatnak. Ez az eltérő falvastagságból adódik, a nyomásfokozattal nő a csőfal vastagsága, ezzel csökken a belső keresztmetszet.

b)      a beépített idomok és elzárószerelvények száma, típusa,

c)      a csővezeték nyomvonala, a térszíni különbségek.

A zöld (fekete-fehérnyomtatásban szürke) háttér előtt vastagon szedet értékek az ajánlottak.
4.4.2 ábra. PE csövek nyomásveszteség táblázata
(Grafika: Aquarex 96 'Kft.)

A szárnyvezeték méretezése

A vízszállító szárnyvezeték a kijuttató elemeket (szórófej, csepegtetőtest) látja el vízzel, a gerincvezetékhez szabályozófejjel csatlakozik. A fej tartalmazhat hidraulikus vagy kézi működtetésű szelepet, nyomás- és átfolyásszabályozót, szűrőt.

Alul méretezése azt eredményezi, hogy a szórófejek, kijuttató elemek csatlakozásánál lényegesen nagyobb lesz a nyomáskülönbség, mint az kívánatos. Ennek eredményeképpen a szabályozó fejtől távolodva az egyes kijuttató elemek egyre kevesebb vizet bocsátanak ki.

Műanyag vezeték felszíni vezetése esetén számíthatunk rá, hogy a rágcsálók vagy a harkályféle madarak károsítják a rendszert.

4.4.3 ábra. A szórási átmérő elméleti változása a szárnyvezeték mentén
(Grafika: Aquarex '96 Kft.)

A 4.4.3 számú ábrán egy elméleti szórási átmérő változás látható. Az első szórófej közel van a szerelvényekhez, ahol a víz áramlása még erősen örvénylő, a fúvókán kijutva a víz rövidtávon a földre hull. A távolabbi szórófejek esetén a nyomás és ezzel együtt a szórási távolság is csökken.

A nyomáscsökkenés számítása a szárnyvezetékben

A szárnyvezeték méretezése során minden leágazás után más vízhozam értéket kell számításba venni, mivel a szállítandó vízmennyiség leágazásonként csökken.

Hosszabb szárnyvezeték esetében a cső átmérőjét fokozatosan lehet csökkenteni, ezzel költségmegtakarítás érhető el.

4.4.4 ábra. Flexibilis, lay flat osztóvezeték

(Fotó: Tóth Árpád)

Az alábbiakban ismertetésre kerül egy egyszerű méretezési segédlet, mely állandó csőátmérőt alapul véve az azonos távolságban elhelyezkedő és azonos vízmennyiséget szállító leágazások tervezését segíti.

A számítás képlete:                    J_o = J × F_n

ahol:

J_o = nyomásveszteség a szárnyvezetékben,
J  = nyomásveszteség az azonos méretű vezetékben leágazás nélkül,
F_n= korrekciós tényező, mely értékeket a 4.4.1 számú táblázat tartalmazza, az
       alkalmazandó szám a gerincvezetéktől számított első öntözővezeték
       leágazási távolságától függ.

Ennek függvényében (4.4.1 számú táblázat)

1. F_n1-gyel számolunk, ha az első szórófej 1/2 A távolságban van öntözővezetéken,
2. F_n2-vel amennyiben a szórófej A távolságra van az öntözővezetéken.

A fenti módszer csak sík területen érvényes.

 

4.4.1 táblázat. Korrekciós tényezők a nyomásveszteség számítására a szárnyvezetékben

Állandó csőátmérőt alapul véve és 10% nyomáscsökkenést tervezve a szárnyvezetékben, az alábbiakban láthatók példák a felhasználható csövek átmérőjére.

4.4.2 táblázat. Különböző szárnyvezeték átmérők a kijuttató elem vízhozama és távolsága alapján

Csőidomok, szűrők, szelepek esetén nemcsak súrlódási veszteség lép fel, hanem a sebesség- és irányváltozásból adódó is. A méretezésnél ezeket a veszteségeket egyenértékű csőhosszal vesszük számításba. Az egyenértékű csőhosszban benne van az irányváltoztatás és a cső hossza mentén kialakuló súrlódási veszteség.

Ívek esetében a veszteségek minimuma 1,5-2 r/D értéknél található.

A gyártók megadják a szerelvények veszteségeit, általános értékek a 4.4.3 számú táblázatban találhatók.

4.4.3 táblázat. Csőhálózatok kiegészítő elemeinek, idomainak tájékoztató nyomásvesztesége (m)

A szükséges folyadékmennyiséget különféle sebességekkel szállíthatjuk. Nagy áramlási sebességet, kis csőátmérőt választva kisebb beruházási és fenntartási költség adódik, viszont jelentős a súrlódásból eredő veszteség, mely ellensúlyozására nagyobb energiát kell a rendszerbe betáplálnunk, így az üzemeltetési költségek nagyobbak. Kis áramlási sebességhez nagyobb csőátmérőt választva a súrlódási veszteség kisebb lesz, de a beruházási költségek jelentősen nőnek.

A 4.4.5 ábrán látható diagram alapján megállapíthatjuk, hogy nagyobb keresztmetszetű csövek alkalmazása esetén az egyszeri beruházási költségek emelkednek, és a többéves üzemeltetési költségek csökkennek. Mivel a beruházások többsége állami támogatásból valósul meg, érdemesebb nagyobb átmérőt, drágább csövet választani, mert annak egy részét visszakapjuk. Az üzemeltetési költségek ellenben folyamatosan terhelik a gazdálkodást.

Egy csőhálózat akkor van üzemeltetési szempontból jól tervezve, a gazdaságos csőátmérő jól kiválasztva, ha a vízsebesség 1,0-1,5 m/s között van.

4.4.5 ábra. A beruházási, az üzemeltetési és az összköltség figyelembevételével megadott gazdaságos csőátmérő
(Grafika: SZLIVKA, F.: 2003. A vízgazdálkodás gépei)

4.4.6 ábra. Gerincvezeték tompa hegesztéses gyártása
(Fotó: Tóth Á.)