نشت‌یابی و مقایسه‌ی آزمایشگاهی و نظری خصوصیات جریان‌گذرا در لوله‌های انتقال پلی‌اتیلنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز

2 استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز

چکیده

لولههای پلیمری بهطور گستردهای در سامانه های آبی تحتفشار استفاده می شوند. باید در طراحی و همچنین تفسیر سیگنال برداشت شده از ضربه قوچ برای اهداف تشخیصی، رفتار ویسکواالستیک لوله های پلی اتیلنی را در نظر گرفت. هدف از مقاله ی حاضر نشتیابی، مقایسه ی آزمایشگاهی و نظری سرعت موج فشاری و اضافه فشار جریان گذرا در لوله های انتقال پلی اتیلنی در عدد رینولدزهای متفاوت می باشد. برای رسیدن به اهداف این مقاله مدلی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد و چندین آزمایش ضربه قوچ در دو حالت مدل بدون نشت و مدل با حضور نشت بر روی آن انجام گرفت. دقت نشتیابی در این مدل با افزایش عدد رینولدز افزایش یافت بهطوری که بیشترین و کمترین درصد خطای نسبی مکان نشت محاسباتی و آزمایشگاهی 48/8 و 2/02 درصد به ترتیب برای آزمایش های با اعداد رینولدز 1283 و 12974 در قطر نشت 5 میلیمتر بدست آمد. همچنین این تحقیق عدم دقت مناسب رابطه های تئوری سرعت موج فشاری و اضافه فشار را در لوله های انتقال پلی اتیلنی نشان می دهد، بطوریکه سرعت موج فشاری بدست آمده از رابطه های تئوری کمتر از مقدار واقعی آن می باشد، همچنین درصد خطای نسبی میزان اضافه فشار در آزمایش های دارای نشت با افزایش عدد رینولدز بین مقدار آزمایشگاهی و تئوری افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Leak detection, experimental and theoretical comparison of characteristics of transient flow in polyethylene pipelines

نویسندگان [English]

  • mostafa mirzaie jeshni 1
  • Manoochehr Fathi-Moghadam 2
  • Alireza Sabet-imani 1
  • Asghar Akbari 1
1 Department of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University
2 Department of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University
چکیده [English]

Polyethylene pipes are widely used in pressurized water systems. In the design and interpretation of the ram-trapped signal for diagnostic purposes, viscoelastic behavior of polyethylene tubes should be taken into account. The aim of this study is to detect leakage, and experimental and theoretical comparison of pressure wave velocity and over pressure of transient flow in polyethylene pipes with different Reynolds number. To achieve the objectives of this paper, a physical model was developed in laboratory of the Faculty of Water Sciences Engineering of Shahid Chamran University of Ahwaz and developed two different models of control and a leakage system was and were conducted a number of water-hammer tests. The leakage accuracy in this model increased with increase of Reynolds number. The highest and the lowest percent of the relative error for computational and experimental leakage were estimated 48.8% and 2.02% through a leak hole of 5 mm for experiments with Reynolds numbers of 1283 and 12974, respectively. Also, this inaccurate study shows the relationship between the theory of compressive velocity and overpressure in the polyethylene transfer pipes, so that the compressive velocity obtained from theoretical relationships is less than its actual value, as well as the relative error of the overpressure in leakage experiments Increasing the Reynolds number increases between the amount of the laboratory and the theory.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transient flow
  • Viscoelastic
  • Pressure wave velocity
  • Reynolds number
  • Excess pressure

مراجع

[1]     Misiunas, D. Vitkovsky´, J. P. Olsson, G. Simpson, A. R. & Lambert, M. F. (2005). Pipeline break detection using pressure transient monitoring. Journal of Water Resources Planning and Management, 131)4(, 316-325.
[2]     Haghighi, a. )1388( Development of pipeline leakage and calibration methods based on reverse transient current modeling. Ph.D. Department of Civil Engineering, Khaje Nasir Din Tusi University of Technology. (in Persian)
[3]     Colombo, A.F. Karney, B.W. 2002. Energy and costs of leaks: toward a comprehensive picture. Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE 128 )6(, 441e450.
[4]   Streeter, V. L., and Wylie, E. B. )1978(. Fluid transients,McGraw–Hill International Books, New York.
[5]     Brunone, B., and Ferrante, M. (2001). “Detecting leaks in pressurised pipes by means of transients.” J. Hydraul. Res., 39)5(, 539–547.
[6]  Covas, D. I. C., Stoianov, I., Mano, J., Ramos, H. M., Gra- ham, N., and Maksimovic, C. (2004). “The dynamic effect of pipe-wall viscoelasticity in hydraulic transients. Part I—Experi- mental analysis and creep characterization.” J. Hydraul. Res., 42(5), 517–531.
[7]  Covas, D. I. C., Stoianov, I., Mano, J., Ramos, H. M., Gra- ham, N., and Maksimovic, C. (2005). “The dynamic effect of pipe-wall viscoelasticity in hydraulic transients. Part II—Mod- el development, calibration and verification.” J. Hydraul. Res., 43(1), 56–70.
[8]  Soares, A. K., Covas, D. I. C., and Reis, R. L. F. (2008). “Analysis of PVC pipe-wall viscoelasticity during water ham- mer.” J. Hydraul. Eng.,
10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:9(1389), 1389–1394.
[9]  Vítkovský, J. P., Lambert, M. F., Simpson, A. R., & Liggett,
J. A. (2007). Experimental observation and analysis of inverse transients for pipeline leak detection. Journal of Water Resources Planning and Management, 133)6(, 519-530.
[10] Al-Khomairi A (2008) Leak detection in long pipelines using the least squares method. J Hydraul Res 46(3):392–401.
[11]  Ferrante, M., Massari, C., Brunone, B., and Meniconi, S. (2011). “Experimental evidence of hysteresis in the head dis-
charge relationship for a leak in a polyethylene pipe.” J. Hydraul. Eng., 10.1061/(ASCE)HY .1943-7900.0000360, 775–780.
[12] Keramat, A., Tijsseling, A. S., Hou, Q., and Ahmadi, A. (2012). “Fluid-structure interaction with pipe-wall viscoelasticity during water hammer.” J. Fluid. Struct., 28, 434–455.
[13] Duan, H., Ghidaoui, M., Lee, P. J., and Tung, Y. (2010). “Unsteady friction and visco-elasticity in pipe fluid transients.” J. Hydraul. Res., 48(3), 354–362.
[14] Lee, P. J., Duan, H. F., Ghidaoui, M., and Karney, B. )2014(. “Frequency domain analysis of pipe fluid transient behavior.” J. Hydraul. Res., 51(6), 609–622.
[15] Taebei, H., Fathi-Moghadam, M. (1393). Hydrolic Flow Measurement in Split Pipelines. Journal of (in Persian) Science and Engineering. Volume 37, number 4, pp. 55-62. Irrigation
[16] Huang, Y. C., Lin, C. C., & Yeh, H. D. (2015). An Opti- mization Approach to Leak Detection in Pipe Networks Using Simulated Annealing. Water Resources Management, 29(11), 4185-4201.
[17] Chaudhry M.H (1987) Applied Hydraulic Transients: sec- ond edition Van Nostrand Reinhold Co., New York.
[18] Wylie E. Benjamin, Streeter Victor L, Suo Lisheng (1993) Fluid Transients in Systems: Prentice Hall.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 3
مرداد و شهریور 1398
صفحه 547-556

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار