Breviar de calcul hidraulicVerificarea punctului de functionare si a inaltimilor de pompare aferente reabilitarii Statiei de Pompare JIRALU - Calarasi

1. Stabilirea ipotezelor de calculStatia de pompare Jirlau - propusa spre reabilitare va fi dotata in faza finala de reabilitare cu 1pompa centrifuga submersibila, montata in mediu uscat, a carei fisa tehnica si furnizor suntcunoscute, si 2 pompe submersibile centirfugale submersibile, montate in mediu uscat, existente,ale caror caracteristici sunt cunoscute, pentru care vor fi schimbate conductele de aspiratie sirefulare, armaturile, si vor fi integrate in noul circuit hidraulic.

Conform Documentatiei de Atribuire, Capitolul 2, Sectiunea 1, Partea 1, Capitolul 3 - Cerintegenerale de Proiectare, debitul orar maxim pentru care va fi calculata statia de pompare Jirlau va fide 1800 mc/h.In noua schema hidraulica prezentata, si detaliata in piesele desenate, cel putin una dintre pompe este gandita ca fiind de rezerva. Astfel, verificarea punctelor de functionare va f i facuta inurmatoarele ipoteze:Ipoteza A: 1xN+1xV1+0xV2 cuplate in paralelIpoteza B: 1xN+0xV1+1xV2 cuplate in paralelIpoteza C: 0xN+1xV1+1xV2 cuplate in paralel, unde:N - pompa centrifuga nou achizitionata, conform fisei tehnice F1V1 - Pompa ITT Flygt; Q= 1104 m3/h ;Hp= 18,1 m CA; P= 75 kW /985rot/min ; η'83ﾅ =80,4 %V2 - Pompa ABS; Q = 883 m3/h ; Hp = 18,1 m CA; P= 55 kW/980 rot/min; η'83ﾅ =82,8 %

Lrefulare 3970m:= lungimea conductei de refulare

Di.echivalent 800mm:= diametrul nominal al conductei de refulare

IPOTEZACALCUL ifLrefulare

Di.echivalent200 "COND. LUNGI", "COND. SCURTE",

"COND. LUNGI"=:=

Calculul hidraulic in ipoteza conductelor lungi se face avand la baza urmatoarele ipotezesimplificatoare:- pierderile de sarcina liniare sunt predominante, pierderile de sarcina locale fiind considerateaproximativ 10% din cele liniare- miscarea este unidimensionala si uniforma- temperatura apei, vascozitatea, densitatea sunt constante in timp

2. Determinarea curbei sistemului hidraulic2.1. Determinarea inaltimii geodezice

Nmin.SP 6.25m:=

NHcamera.de.admisie.SE 17.00m:=

Hgeodezic NHcamera.de.admisie.SE Nmin.SP- 10.75 m=:=

2.2. Determinarea pierderilor de sarcina pe conducta de refulare

Qmax.orar 1800m3

hr:= debitul maxim de dimensionare a statiei de pompare

vrefulareQmax.orar

π Di.echivalent( )2

4

0.995ms

=:=

formula decalcul apierderilorliniare desarcina

hrλLrefulare

Dinterior

Vrefulare2

2g=

λLrefulare

Dinterior

1

πDrefulare2

4

2

2g Qmax.orar

2= M Qmax.orar

2=

λ - coeficient Darcy al pierderilor liniare de sarcina

M - modul de rezistenta conducta de refulare

2.2.1. Determinarea coeficientului Darcy λ

Coeficientul pierderilor liniare de sarcina este o functie de numarul Reynolds, si de raportul k/D,unde k reprezinta rugozitatea echivalenta a conductei de refulare.

t 4:= temperatura medie a apei de canalizare

ν0.0178

1 0.0337t+ 0.000221t2+

cm2

s:= viscozitatea apei in functie de temperatura

Determinarea numarului Reynolds, si al gradului de turbulenta

ReDvrefulare Di.echivalent

ν5.089 105

=:=

kpipe 0.005mm:= rugozitatea echivalenta a conductei de refulare

Conform diagramei lui Moody, pentru determinarea lui λ se aplica mai multe formule de calcul, infunctie de gradul de turbulenta (dat de Reynolds), si de raportul k/D.Astfel, curgerea esteclasificata in 4 zone distincte:1. Regimul laminar, pentru Re<2300, se va aplica formula λ=64/Re2. Regimul turbulent-neted, pentru 4000<Re<105, se va aplica formula Blasius λ=0.3164/Re0.25

3. Regimul turbulent mixt (prepatratic), pentru 105<Re< 560

Dinteriorkpipe

, se va aplica formula

A.D. Al tschull -λ= 0.11kpipe

Dinterior

68ReD

+

0.25

4. Regimul turbulent rugos, pentru Re> 560Dinterior

kpipe, se va aplica formula Prandtl-Nikuratse,

λ=1

1.14 2 logkpipe

Dinterior

-

2

Fig. 1. Diagrama Moody pentru calculul coeficientuluiDarcy al pierderilor liniare de sarcina

ZONA "3 - Regimul turbulent-mixt (prepatratic)"=

λrefulare 0.012= coeficientul Darcy al pierderilor liniare de sarcina, calculat in functie denumarul Reynolds, si de raportul k/D - rugozitate absoluta

2.2.2. Determinarea modulului de rezistenta M al conductelor de refulare

modulul de rezistenta alconductei de refulare

Mrefulareλrefulare Lrefulare

Di.echivalent

1

πDi.echivalent2

4

2

2g 11.979

s2

m5=:=

formula pierderilor de sarcina, functie de debitulpompat, mojarata cu 10% tinand cont si depierderile liniare de sarcina

hr.refulare Qmax.orar( ) 1.1Mrefulare Qmax.orar2

:=

Qmax.orar 0m3

hr1

m3

hr, 2500

m3

hr..:= Qmax.orar. 1800

m3

hr:=

0 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80

1.6

3.2

4.8

6.4

8

Curba sistem

Graficul pierderilor liniare de sarcina

Debitul pompat (mc/s)

Pier

deri

de sa

rcin

a (m

)

hr.refulare Qmax.orar.( )

Qmax.orar.

Hpompat Qmax.orar( ) Hgeodezic hr.refulare Qmax.orar( )+:=

3. Determinarea punctelor de functionare in cele 3 ipoteze stabilite la punctul 1

3.1. Declararea curbei pompelor

Pompa noua (N)

Pompa veche nr.2 (V1) Pompa veche nr.2 (V2)

Pompanoua.N

400

600

800

1000

1200

1400

33

30

27

22

16

12

:= Pompaveche.V1

1287

1187

1104

1000

6

13

18.1

21.5

:= Pompaveche.V2

1000

883

750

610

9

18.1

25

33

:=

*) Valorile din coloana 1 sunt exprimate in mc/h, si reprezinta valorile debitului pentru pomparespectiva.*) Valorile din coloana 2 a fiecarei matrice sunt exprimate in m, si reprezinta valorile inaltimii depompare pentru pompa respectiva

3.2. Determinarea grafica a punctelor de functionare, in ipotezele amintite la punctul 1

3.2.1. Ipoteza A de functionare - 1xN+1xV1+0xV2 cuplate in paralel

0 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80

8

16

24

32

40

Curba pompei noi achizitionateCurba pompei existente V1Curba sistem ipoteza A (1xN+1xV1+0xV2 cuplate in paralel)Curba sistem

Graficul punctelor de functionare - ipoteza A

Debit (mc/s)

Inal

time

de p

ompa

re (m

)

16

0.633

Punctul de functionare in ipoteza A:

HPF.ipotezaA 16m:=QPF.ipotezaA 0.633m3

s2278.8

m3

hr=:=

3.2.2. Ipoteza B de functionare - 1xN+0xV1+1xV2 cuplate in paralel

0 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80

8

16

24

32

40

Curba pompei nou achizitionateCurba pompa existenta V2Curba pompa sistem ipoteza B (1xN+0xV1+1xV2 cuplate in paralel)Curba sistem

Graficul punctelor de functionare - ipoteza B

Debit (mc/s)

Inal

time

de p

ompa

re (m

)

16.34

0.65

Punctul de functionare in ipoteza B va fi:

QPF.ipotezaB 0.65m3

s2340

m3

hr=:= HPF.ipotezaB 16.34m:=

3.2.3. Ipoteza C de functionare - 0xN+1xV1+1xV2 cuplate in paralel

0 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80

8

16

24

32

40

Curba pompei existenta V1Curba pompa existenta V2Curba pompa sistem ipoteza C (0xN+1xV1+1xV2 cuplate in paralel)Curba sistem

Graficul punctelor de functionare - ipoteza C

Debit (mc/s)

Inal

time

de p

ompa

re (m

)

14.55

0.53

Punctul de functionare in ipoteza C va fi:

QPF.ipotezaC 0.53m3

s1908

m3

hr=:=

HPF.ipotezaC 14.55m:=

4. Verificarea volumului bazinului de aspiratie, si al numarului de porniri/opriripe ora

Nmin.SP 6.25 m=

Nmax.SP Nmin.SP 3m+ 9.25 m=:=

Dinterior.cheson 11.40m:=

Qmax.pompat 1800m3

hr:=

tpompare

πDinterior.cheson2

4

2Nmax.SP Nmin.SP-( )

Qmax.pompat5.104 min=:=

Conform "Collection and pumping of wastewater" - Metcalf&Eddy, in cazul pompelor de canalizare,timpul de aspiratie de minim 5 min se va considera satisfacator.Prin urmare volumul bazinului de aspiratie al pompelor din statia de pompare apa uzata estesuficient si corect dimensionat.

5. Rezultate si concluzii1. Ipotezele de calcul luate in considerare (Ipoteza A, B si C), acopera toate scenariile defunctionare din exploatarea statiei de pompare.2. Punctele de functionare prezentate in breviarul de calcul hidraulic se incadreaza in regimul defunctionare cu randament optim al noilor echipamente de pompare achizitionate.3. Puntele de functionare prezentate acopera toate cerintele din Documentatia de Atribuire in ceeace priveste debitul pompat, si inaltimea de pompare necesara.3. In fiecare situatie de functionare a fost luata in considerare o pompa de rezerva.

6. Bibliografie: [1] C.Iamandi, V. Petrescu, L. Sandu, A. Anton, M. Degeratu - H idraulica Instalati ilor.Elemente de calcul si aplicatii. Editura Tehnica Bucuresti.[2]Iamandi, V. Petrescu, L. Sandu, R. Damian, A. Anton, M. Degeratu. HidraulicaInstalatiilor vol. II Editura Tehnica 2002[2] P. G. Kiselev -Indreptar pentru calcule hidraulice. Edi tura Tehnica Bucuresti .[3] Dumitru Cioc - Hidraulica[4] C. Mateescu. Hidraulica. Editura de Stat si Pedagogica.[5] Metcalf& Eddy - Collection and pumping of wastewater - vol. II

Intocmit,Drd. Ing. Ion Popa