Επιμέλεια: Δρ Μ. Σπηλιώτης Κείμενα σχήματα Τσακίρης 2008 Και κατά τις παραδόσεις του Κ.Κ.Μπέλλου

Transcript

1 Συλλογικά δίκτυα κλειστών αγωγών υπό πίεση Βελτιστοποίηση Επιμέλεια: Δρ Μ. Σπηλιώτης Κείμενα σχήματα Τσακίρης 2008 Και κατά τις παραδόσεις του Κ.Κ.Μπέλλου

2 Γενικές αρχές Συλλογικό: Μόνιμοι αγωγοί με σκάμμα περίπου ενός μέτρου Η επίλυση στο αγροτεμάχιο μας δίνει τις απαιτήσεις παροχής και ύψους πίεσης Όπου κόμβος = υδροστόμιο Επίλυση ακτινωτού δικτύου Πάνω από 10 κόμβους Clementt Διαμέτρους εμπορίου, ταχύτητα (ή έως 2 m/s) Έλεγχος ύψους πίεσης στο υδροστόμιο Βελτιστοποίηση ιδιαίτερα σε αρδευτικά δίκτυα

3 ΣΩΛΗΝΕΣ ΥΠOΓΕΙΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΠOΣΙΜOΥ ΝΕΡOΥ από PE 3ης γενιάς/ / Εμπορίου ΣΤΟ ΘΕΜΑ.. Για συλλογικό δίκτυο Q D 2 V 4

4 ή %

5 Ταχύτητα περίπου (ή έως 2 m/s) Σημαντικό ύψος πίεσης Αμελητέο ύψος κινητικής ενέργειας σε σχέση με τους άλλους όρους Π.Γ Γ.Ε Γ Δεν προσδιορίζω ρ τις περισσότερες ρ από τις τοπικές απώλειες ενέργειας πρακτικά αδύνατο, αλλά κάνω μία υπόθεση (π.χ. χ 10% επί των γραμμικών)

6 Πιεζομετρική γραμμή (Κωνσταντινίδης, 1975) Ανάντη Δεξαμενή Αντλιοστάσιο

7 Ενεργειακή διαδρομή για έλεγχο ύψους πίεσης σε κόμβο Έλεγχος: Με βάση τη παροχή σχεδιασμού λειτουργίας της δεξαμενής ρύθμισης και με βάση τη κατώτατη στάθμη A (δεξαμενή) z A Π.Γ. B (κόμβος οικισμού) h f AB h pb >= h απαιτούμενο Εγγειοβελτιωτικά, υδρεύσεις κλπ. Για κλειστους αγωγούς υπό πίεση Π.Γ. και Γ.Ε. ταυτίζονται z B H H A B H h H A z B pb A h z f AB B δεξαμενή H h B pb H H A B h z f AB B Έλεγχος h pb >= h απαιτ

8

9 Δοκιμή διαμέτρων εμπορίου, περιορισμοί ταχύτητας V 4Q D <= V <= 1.5 2m/s

10

11

12

13 Κλίσεις για διάφορα τμήματα και διαμέτρους κλίση γραμμι κών ΠΑΡΟΧΗ (m^3/s) Dεσ (m) v (m/s) L Re k/d f R hf (m) απωλει ών % κλίση γραμμι κών ΠΑΡΟΧΗ (m^3/s) Dεσ (m) v (m/s) L Re k/d f R hf (m) απωλει ών % z Hi hf0 H z h 0 0 i i i p,i

14

15 Διατήρηση της ενέργειας z H h i f0 0 0 i H z h i i p,i Υπολογισμός των απωλειών ενέργειας σε κάθε κλάδο (μεταξύ δύο υδροστομίων), Sf κλίση γραμμή ενέργειας για κάθε διάμετρο (απώλειες ενέργειας/μήκος), x το μήκος της διαμέτρου για κάθε τμήμα μεταξύ δύο υδροστομίων (μεταβλητή απόφασης) h S x S x S x S x f0 1 f, 1 1 f, 2 2 f, 3 3 f, 4 4 Περιορισμός ύψους πίεσης στο υδροστόμιο, προσοχή το νερό έχει μνήμη ακολουθώντας την κίνηση του νερού συμπεριλαμβάνω όλες τις απώλειες ενέργειας hf z zi hp, ύ 0 i 0

16 Μόνιμη ροή: Γραμμή ροής = τροχιά, Ακολουθώ την κίνηση του νερού για τη διατήρηση της ενέργειας Υψόμετρο στάθμης νερού στη δεξαμενή = Η 0 Ακολουθώντας την κίνηση του νερού αφαιρώ τις απώλειες ενέργειας και προσδιορίζω το ύψος πιεζομετρικής γραμμής Αφαιρώντας από το ύψος πιεζομετρικής γραμμής το ύψος θέσης προσδιορίζω το ύψος πίεσης που θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή οριακά ίσο από το απαιτούμενο στο υδροστόμιο

17 Η παροχή σχεδιασμού για κάθε υδροστόμιο καθώς και το απαιτούμενο ύψος πίεσης σ το υδροστόμιο καθορίζεται από την επίλυση στο αγροτεμάχιο (πόσες γραμμές άρδευσης λειτουργούν ταυτόχρονα καθώς χονδρικά και το απαιτούμενο ύψος πίεσης στο εκτοξευτήρα +απώλειες ενέργειας )

18 Προσδιορισμός των γραμμικών απωλειών στα συνήθη υδραυλικά έργα σε κλειστούς αγωγούς υπό πίεση και χάραξη π.γραμμής Προσδιορίζεται η ταχύτητα ροής (στους Υδραυλικούς υπολογισμούς τίθεται η εσωτερική διάμετρος): 4Q V 2 D για τους επόμενους υπολογισμούς στο διεθνές σύστημα μονάδων: D: εσωτερική διάμετρος (m) Q (m 3 /s) k (m) τραχύτητα αγωγού Ακολούθως προσδιορίζεται ο αριθμός Re: Re V D όπου ν η κινηματική συνεκτικότητα του νερού Ο συντελεστής τριβής λ, προτείνεται να προσδιορίζεται από τον ρητό τύπο των Swamee and Jain (1976). 0, 25 2 k 5,74 log D 0,9 Re 3, 7 (k/d σχετική τραχύτητα) (2% ακρίβεια για τυρβώδη ροή, αποφυγή διαγράμματος Moody) Προσδιορίζεται η αντίσταση του αγωγού από την εξίσωση των Darcy Weisbach για το ύψος απωλειών: Διάμετροι εμπορίου 8 L R g D 2 5 (εκθετική μορφή απωλειών n =2) Απώλειες γραμμικού φορτίου 2 hf R Q Oι τοπικές απώλειες σε προβλήματα υδραγωγείων είναι δύσκολο να υπολογισθούν λαμβάνονται έμμεσα υπόψη με προσαύξηση της τραχύτητας των αγωγών ή και με ποσοστιαία αύξηση των γραμμικών απωλειών Η χάραξη της πιεζομετρικής γραμμής ξεκινά από το ανάντη σημείο (Δεξαμενή, Η Α = κατώτατη κανονική στάθμη) και εξελίσσεται ακολουθώντας την κίνηση ητου νερού, αφαιρώντας τις απώλειες ενέργειας. H h H - A f,a B B Αφαιρώντας από το ύψος πιεζομετρικής γραμμής το ύψος θέσης προκύπτει το ύψος πίεσης. Έλεγχος αν αυτό είναι ικανοποιητικό p B - H B zb hp,b

19

20

21 Παράρτημα ρ

22 Χρυσάνθου, 2013

23 Κατανόηση γραμμικού προγραμματισμού Συνάρτηση στόχου: π.χ. επιδιωκόμενο κέρδος (μία ί συνάρτηση συμμετοχής) (ή ελαχιστοποίηση κόστους) Μεταβλητές απόφασης, π.χ. απολήψιμες ποσότητες νερού (μη αρνητικές ποσότητες)(ή μήκος αγωγών) Περιορισμοί, περιορισμοί διαθεσιμότητας νερού Υλικοί περιορισμοί διαθεσιμότητας νερού Υδραυλικοί περιορισμοί π.χ. ύψος πίεσης Λύση εντός του εφικτού πεδίου (που θα είναι κυρτό).στα σύνορα και μάλιστα στις κορυφές (για γραμμικό προγραμματισμό)

24 Κυρτό πεδίο ορισμού, γραμμικός προγραμματισμός λύση στις κορυφές

25 Ευστρατιαδης, 2013