Βελτιστοποίηση δικτύου ύδρευσης Δημοτικής Ενότητας Λυδίας Δήμου Καβάλας

ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑ΢ΗΑ

ΘΔΜΑ

ΔΝΟΣΗΣΑ΢ ΛΤΓΙΑ΢ ΓΗΙΜΟΤ ΚΑΒΑΛΑ΢

΢ΠΟΤΓΑ΢ΣΔ΢ :

ΑΝΑΓΝΩ΢ΣΟΤ ΥΡΙ΢ΣΙΝΑ Α.Δ.Μ. 5271

Κ Α Β Α Λ Α Μ Α Η Ο ΢ 2 0 1 5

Σ.Δ.Η. ΑΝΑΣΟΛΗΚΖ΢ ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ΢ ΚΑΗ ΘΡΑΚΖ΢

΢ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΩΝ ΔΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΖΜΑ : MHXANIΚΩΝ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ΢ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΑΗ ΦΤ΢ΗΚΟΤ ΑΔΡΗΟΤ Σ.Δ. - ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΩΝ

ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Σ.Δ

ΚΑΣΔΤΘΤΝ΢Ζ : ΜΖΥΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΖΥΑΝΗΚΩΝ Σ.Δ

ΔΠΗΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ΢ : ΠΑΝΑΓΙΩΣΙΓΗ΢ ΘΔΟΛΟΓΟ΢

ΠΑΡΑ΢ΚΔΤΑ ΑΙΚΑΣΔΡΙΝΗ Α.Δ.Μ. 5494

i

ΕΙ΢ΑΓΨΓΗ ... 11

ABSTRACT ... 11

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1 ... 12

ΕΙ΢ΑΓΨΓΙΚΕ΢ ΕΝΝΟΙΕ΢ ΓΙΑ ΣΟΝ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΜΟ ΣΨΝ ΔΙΚΣΤΨΝ ... 12

1.1 ΑΡΙΘΜΟ΢ REYNOLDS ... 12

1.2 ΕΞΙ΢Ψ΢Η BERNOULLI ... 12

1.3 ΢ΣΡΨΣΗ ΡΟΗ ... 14

1.4 ΣΤΡΒΨΔΗ ΡΟΗ ... 15

1.5 ΤΔΡΑΤΛΙΚΗ ΚΛΙ΢Η ... 16

1.6 ΓΡΑΜΜΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ΢ ... 16

1.7 ΣΤΠΟΙ ΒΑΛΒΙΔΨΝ ... 17

1.8 ΤΔΡΑΤΛΙΚΟ ΠΛΗΓΜΑ... 24

1.9 ΢Τ΢ΚΕΤΕ΢ ΠΡΟ΢ΣΑ΢ΙΑ΢ ΑΠΟ ΤΔΡΑΤΛΙΚΟ ΠΛΗΓΜΑ ... 25

1.9.1 ΒΟΛΑΝ ... 26

1.9.2 ΔΟΦΕΙΑ ΑΕΡΑ ... 26

1.9.3 ΠΤΡΓΟ΢ ΑΝΑΠΑΛ΢ΕΨ΢ ... 27

1.9.4 ΒΑΛΒΙΔΕ΢ ΑΝΣΕΠΙ΢ΣΡΟΥΗ΢ ... 27

1.9.5 ΒΑΛΒΙΔΕ΢ ΕΛΕΓΦΟΤ ... 28

1.9.6 ΒΑΛΒΙΔΕ΢ ΕΠΙΒΡΑΔΤΝ΢Η΢ ΚΤΜΑΣΟ΢... 29

ii

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2 ... 30

ΔΙΑΔΙΚΑ΢ΙΕ΢ ΕΓΚΑΣΑ΢ΣΑ΢Η΢ ΢ΨΛΗΝΨ΢ΕΨΝ ... 30

2.1 Η ΔΙΑΔΙΚΑ΢ΙΑ ΣΗ΢ ΚΟΛΛΗ΢Η΢ ... 30

2.2 ΣΤΠΟΙ Α΢ΣΟΦΙΨΝ ΢Ε ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΝΕΡΟΤ ΑΠΟ ΠΟΛΤΑΙΘΤΛΕΝΙΟ... 32

2.3 ΜΟΛΤΝ΢Η ΢Ε ΢ΤΝΔΕ΢ΜΟ ΠΟΛΤΑΙΘΤΛΕΝΙΟΤ ... 36

2.4 ΕΙΔΗ Α΢ΣΟΦΙΑ΢ ΢ΣΗΝ ΚΟΛΛΗ΢Η ... 39

2.5 ΠΙΕ΢Η ΚΑΣΑ ΣΗΝ ΚΟΛΛΗ΢Η ... 40

2.6 ΠΙΕ΢Η ΟΠΙ΢ΘΕΛΚΟΤ΢Α΢ ... 41

2.7 ΘΕΡΜΟΚΡΑ΢ΙΑ ΣΗΞΗ΢ ... 41

2.8 ΠΑΡΑΜΟΡΥΨ΢Η ΢ΨΛΗΝΑ ... 41

2.9 ΠΡΟΕΣΟΙΜΑ΢ΙΑ ΣΟΤ ΩΚΡΟΤ ΣΟΤ ΢ΨΛΗΝΑ ΚΟΠΗ ΚΑΙ ΜΟΛΤΝ΢Η ... 42

2.10 ΕΤΘΤΓΡΑΜΜΙ΢Η ΢ΨΛΗΝΨΝ ... 42

2.11 ΦΡΟΝΟ΢ ΘΕΡΜΑΝ΢Η΢ ΣΟΤ ΤΛΙΚΟΤ ... 43

2.12 ΦΡΟΝΟ΢ ΠΑΡΑΜΟΝΗ΢ ... 44

2.13 ΔΙΑ΢ΥΑΛΙ΢Η ΠΟΙΟΣΗΣΑ΢ ΚΑΙ ΪΛΕΓΦΟ΢ ΚΑΣΑ ΣΗ ΔΙΕΡΓΑ΢ΙΑ ... 44

2.14 ΑΤΣΟΜΑΣΗ ΚΟΛΛΗ΢Η ... 44

2.15 ΕΠΙΘΕΨΡΗ΢Η ΡΑΥΗ΢ ... 45

2.16 ΔΟΚΙΜΗ ΛΤΓΙ΢ΜΟΤ ... 46

2.17 ΚΑΣΑ΢ΣΡΟΥΙΚΟΙ ΪΛΕΓΦΟΙ ... 47

2.18 ΕΞΟΠΛΙ΢ΜΟ΢ ΢ΤΝΣΗΡΗ΢Η΢... 48

iii

2.19 ΗΛΕΚΣΡΟ΢ΤΝΣΗΞΗ ... 48

2.20 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ ... 52

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 3 ... 53

ΒΑΛΒΙΔΑ ΠΡΟ΢ΣΑ΢ΙΑ΢ ΑΠΟ ΤΔΡΑΤΛΙΚΟ ΠΛΗΓΜΑ ... 53

3.1 ΓΕΝΙΚΑ ... 53

3.2 ΢ΦΕΔΙΑ΢ΣΙΚΑ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙ΢ΣΙΚΑ ... 55

3.3 ΑΡΦΗ ΛΕΙΣΟΤΡΓΙΑ΢ ... 55

3.4 ΚΤΡΙΕ΢ ΕΥΑΡΜΟΓΕ΢ ... 56

3.5 ΑΠΟΔΟ΢ΕΙ΢ ... 56

3.6 ΦΡΟΝΟ΢ ΑΝΣΙΔΡΑ΢Η΢ ... 58

3.7 ΕΠΙΔΟ΢Η ΕΚΡΟΗ΢ ... 59

3.8 ΡΤΘΜΙ΢Η ... 59

3.9 ΠΕΡΙΟΦΗ ΡΤΘΜΙ΢Η΢ ... 59

3.10 ΣΕΛΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ ... 60

3.11 ΠΑΡΑΓΓΕΛΙΑ ... 61

3.12 ΕΓΚΑΣΑ΢ΣΑ΢Η ... 61

3.13 ΢ΤΝΣΗΡΗ΢Η ... 62

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 4 ... 63

ΣΤΠΟΙ ΢ΨΛΗΝΨ΢ΕΨΝ ΓΙΑ ΣΗΝ ΠΑΡΟΦΗ ΝΕΡΟΤ ... 63

4.1 ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΑΠΟ ΢ΚΤΡΟΔΕΜΑ ... 63

iv

4.2 ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΑΠΟ ΕΛΑΣΟ ΢ΙΔΗΡΟ... 65

4.3 ΕΝΙ΢ΦΤΜΕΝΟ΢ ΢ΨΛΗΝΑ΢ ΑΠΟ FIBERGLASS ... 67

4.4 ΤΧΗΛΗ΢ ΠΤΚΝΟΣΗΣΑ΢ ΠΟΛΤΑΙΘΤΛΕΝΙΟ (HDPE) ... 69

4.5 ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΑΠΟ ΠΟΛΤΜΕΡΕ΢ ΢ΚΤΡΟΔΕΜΑ ... 71

4.6 ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΑΠΟ ΠΟΛΤΒΙΝΤΛΟΦΛΨΡΙΔΙΟ (PVC) ... 72

4.7 ΦΑΛΤΒΔΙΝΟΙ ΢ΨΛΗΝΕ΢ ... 73

4.8 ΢ΨΛΗΝΕ΢ ΑΠΟ ΕΝΤΑΛΨΜΕΝΟ ΠΗΛΟ ... 74

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 5 ... 76

5.1 ΣΑΞΙΝΟΜΗ΢Η ΑΝΣΛΙΨΝ... 76

5.2 ΣΑΞΙΝΟΜΗ΢Η ΥΤΓΟΚΕΝΣΡΙΚΨΝ ΑΝΣΛΙΨΝ ΑΚΣΙΝΙΚΗ΢ ΡΟΗ΢ ... 78

5.3 ΣΑΞΙΝΟΜΗ΢Η ΑΝΣΛΙΨΝ ΘΕΣΙΚΗ΢ ΕΚΣΟΠΙ΢ΕΨ΢ ... 80

5.4 ΔΤΝΑΜΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ... 80

5.4.1 ΥΤΓΟΚΕΝΣΡΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ΑΚΣΙΝΙΚΗ΢ ΡΟΗ΢ ... 81

5.4.2 ΚΑΣΑ΢ΚΕΤΗ ΚΑΙ ΑΡΦΗ ΛΕΙΣΟΤΡΓΙΑ΢ ΣΨΝ ΥΤΓΟΚΕΝΣΡΙΚΨΝ ΑΝΣΛΙΨΝ ΑΚΣΙΝΙΚΗ΢ ΡΟΗ΢ ... 81

5.4.3 ΕΙΔΗ ΥΤΓΟΚΕΝΣΡΙΚΨΝ ΑΝΣΛΙΨΝ ΑΚΣΙΝΙΚΗ΢ ΡΟΗ΢ ... 84

5.4.4 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΣΤΠΟ ΣΗ΢ ΥΣΕΡΨΣΗ΢ ... 86

5.4.5 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΣΨΝ ΕΙ΢ΟΔΨΝ ... 89

5.4.6 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΣΨΝ ΥΣΕΡΨΣΨΝ ... 89

5.4.7 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΗ ΘΕ΢Η ΣΟΤ ΩΞΟΝΑ ... 89

5.4.8 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΗ ΘΕ΢Η ΣΗ΢ ΑΝΑΡΡΟΥΗ΢Η΢ ... 90

v

5.4.9 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΣΡΟΠΟ ΠΟΤ ΑΝΟΙΓΕΙ ΣΟ ΚΕΛΤΥΟ΢ ... 90

5.4.10 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΣΡΟΠΟ ΢ΤΝΔΕ΢Η΢ ΣΗ΢ ΑΝΣΛΙΑ΢ ΜΕ ΣΟΝ ΚΙΝΗΣΗΡΑ ... 91

5.4.11 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟΝ ΣΡΟΠΟ ΕΓΚΑΣΑ΢ΣΑ΢Η΢ ... 92

5.4.12 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΟ ΕΙΔΟ΢ ΣΟΤ ΚΙΝΗΣΗΡΑ ... 92

5.4.13 ΜΕ ΒΑ΢Η ΣΗ ΔΤΝΑΣΟΣΗΣΑ ΑΤΣΟΜΑΣΗ΢ ΑΝΑΡΡΟΥΗ΢Η΢ ... 93

5.5 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΑΞΟΝΙΚΗ΢ ΡΟΗ΢ (AXIAL FLOW PUMPS) ... 95

5.6 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΜΙΚΣΗ΢ ΡΟΗ΢ ... 96

5.7 ΠΕΡΙΥΕΡΙΚΕ΢ Η ΢ΣΡΟΒΙΛΑΝΣΛΙΕ΢ Η ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ... 97

5.8 ΔΤΝΑΜΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ΕΙΔΙΚΟΤ ΣΤΠΟΤ ... 98

5.8.1 ΕΓΦΤΣΗΡΕ΢ (ΣΖΙΥΑΡΙΑ, JET EJECTORS) ... 98

5.9 ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ... 101

5.9.1 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΜΕ ΠΙ΢ΣΟΝΙ (PISTON PUMPS) ... 102

5.9.2 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΩΜΕ΢Η΢ ΕΝΕΡΓΕΙΑ΢ Η ΙΠΠΑΡΙΑ (DIRECT ACTING PUMPS) ... 108

5.9.3 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΜΕ ΒΤΘΙΖΟΜΕΝΟ ΕΜΒΟΛΟ (PLUNGER PUMPS) ... 109

5.9.4 ΑΝΣΛΙΕ΢ ΜΕ ΔΙΑΥΡΑΓΜΑ (DIAPHRAGM PUMPS) ... 109

5.10 ΠΕΡΙ΢ΣΡΟΥΙΚΕ΢ ΑΝΣΛΙΕ΢ ΘΕΣΙΚΗ΢ ΕΚΣΟΠΙ΢ΕΨ΢ ... 111

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 6 ... 112

ΚΑΣΑ΢ΚΕΤΗ ΔΙΚΣΤΟΤ ... 112

6.1 ΚΑΣΑ΢ΚΕΤΗ ΣΑΥΡΟΤ ... 112

vi 6.2 ΢ΣΕΝΗ ΣΑΥΡΟ΢ ΜΗ ΤΠΟ΢ΣΗΡΙΖΟΜΕΝΨΝ, ΚΑΘΕΣΨΝ ΣΟΙΦΨΜΑΣΨΝ 113

6.3 ΕΤΡΕΙΑ ΣΑΥΡΟ΢ ... 113

6.4 ΣΑΥΡΟ΢ ΜΙΦΣΗ΢ ΔΙΑΣΟΜΗ΢ ... 114

6.5 ΤΠΟ΢ΣΗΡΙΖΟΜΕΝΗ ΣΑΥΡΟ΢ ... 114

6.6 ΚΙΝΗΣΗ ΤΠΟ΢ΣΗΡΙΖΟΜΕΝΗ ΣΑΥΡΟ΢ ... 116

6.7 ΒΑΘΟ΢ ΣΗ΢ ΣΑΥΡΟΤ ... 117

6.8 ΔΑΠΕΔΟ ΣΗ΢ ΣΑΥΡΟΤ ... 117

6.9 ΤΛΙΚΑ ΕΜΠΕΔΨ΢Η΢ ... 117

6.10 ΢ΤΜΠΙΕ΢Η ... 121

6.11 ΤΠΟ΢ΣΡΨΜΑ... 123

6.12 HAUNCHING ... 124

6.13 ΑΡΦΙΚΗ ΕΠΙΦΨ΢Η ... 125

6.14 ΣΕΛΙΚΗ ΕΠΙΦΨ΢Η ... 125

6.15 ΢ΤΝΑΡΜΟΛΟΓΗ΢Η ΢ΨΛΗΝΨΝ ... 126

6.16 ΪΝΨ΢Η ΢ΨΛΗΝΨΝ ΜΕ ΚΟΛΛΗ΢Η ... 129

6.17 ΔΟΚΙΜΕ΢ ... 134

6.18 ΠΛΗΡΨ΢Η ΣΗ΢ ΓΡΑΜΜΗ΢ ... 135

6.19 ΢ΤΝΔΤΑ΢ΜΕΝΗ ΔΟΚΙΜΗ ΠΙΕ΢Η΢ ΚΑΙ ΔΙΑΡΡΟΗ΢ ... 135

6.20 ΢ΤΝΔΕ΢ΕΙ΢ ... 137

6.20.1 ΢ΤΝΔΕ΢Η ΠΑΡΟΦΗ΢ ... 137

vii

6.20.2 ΕΞΟΠΛΙ΢ΜΟ΢ ... 137

6.20.3 ΔΙΑΔΙΚΑ΢ΙΕ΢ ... 139

6.20.4 ΣΟΠΟΘΕΣΗ΢Η ΣΟΤ ΢ΤΝΔΕ΢ΜΟΤ ... 143

6.20.5 ΚΟΛΑΡΑ ΠΑΡΟΦΗ΢ ... 144

6.20.7 ΢ΕΛΛΕ΢ ΠΑΡΟΦΗ΢ ΚΑΙ ΒΑΛΒΙΔΕ΢ ... 147

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 7 ... 153

ΠΛΗΡΟΥΟΡΙΕ΢ ΓΙΑ ΣΗΝ ΠΕΡΙΟΦΗ ΣΗ΢ ΜΕΛΕΣΗ΢ ... 153

7.1 ΛΤΔΙΑ ΚΑΒΑΛΑ΢ ... 153

7.2 ΣΟ ΙΕΡΟ ΒΑΠΣΙ΢ΣΗΡΙΟ ΣΗ΢ ΑΓΙΑ΢ ΛΤΔΙΑ΢ ... 153

7.3 ΟΙ ΥΙΛΙΠΠΟΙ ΚΑΙ ΣΟ ΒΑΠΣΙ΢ΣΗΡΙΟ ΣΗ΢ ΑΓΙΑ΢ ΛΤΔΙΑ΢ ΣΗ΢ ΥΙΛΙΠΠΙ΢ΙΑ΢ ΢ΗΜΕΡΑ ... 154

7.4 ΣΟ ΑΡΦΑΙΟ ΘΕΑΣΡΟ ΣΨΝ ΥΙΛΙΠΠΨΝ ... 155

7.5 Ο ΑΡΦΑΙΟΛΟΓΙΚΟ΢ ΦΨΡΟ΢ ΣΨΝ ΥΙΛΙΠΠΨΝ ... 156

7.6 Η ΥΤΛΑΚΗ ΣΟΤ ΑΠΟ΢ΣΟΛΟΤ ΠΑΤΛΟΤ... 156

7.7 Ο ΑΠ. ΠΑΤΛΟ΢ ΢ΣΟΤ΢ ΥΙΛΙΠΠΟΤ΢ ... 156

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 8 ... 158

ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΜΟΙ ... 158

8.1 ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΜΟ΢ ΔΙΑΚΤΜΑΝ΢Η΢ ΖΗΣΗ΢Η΢ ... 158

8.2 ΕΠΙΛΤ΢Η ΔΙΚΣΤΟΤ... 162

8.3 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ ... 166

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΥΙΑ ... 174

viii Πίλαθαο εηθόλωλ

Δηθφλα 1 απεηθφληζε ζηξσηήο ξνήο www.physicsforums.com ... 14

Δηθφλα 2 απεηθφληζε ηπξβψδνπο ξνήο en.wikipedia.org ... 15

Δηθφλα 3 πδξαπιηθή γξακκή ζε αγσγφ ... 16

Δηθφλα 4 ζθαηξνεηδήο βαιβίδα en.wikipedia.org/ ... 17

Δηθφλα 5 βαιβίδα πεηαινχδα en.wikipedia.org/ ... 18

Δηθφλα 6 βαιβίδα ειέγρνπ en.wikipedia.org/ ... 18

Δηθφλα 7 βαιβίδα ζηξαγγαιηζκνχ www.petrolvalves.com ... 19

Δηθφλα 9 βαιβίδα ζπξηαξσηή en.wikipedia.org/ ... 20

Δηθφλα 10 globe valve ηνκή en.wikipedia.org ... 20

Δηθφλα 11 globe valve en.wikipedia.org ... 21

Δηθφλα 12 καραηξσηή βαιβίδα saudivalves.com ... 21

Δηθφλα 13 βεινλνεηδήο βαιβίδα www.valves.co.uk ... 22

Δηθφλα 14 pinch valve news.directindustry.com ... 22

Δηθφλα 15 Βαιβίδα εκβφινπ advseal.com ... 23

Δηθφλα 16 plug valve en.wikipedia.org/ ... 23

Δηθφλα 17 βαιβίδα αζθαιείαο en.wikipedia.org ... 24

Δηθφλα 18 δνρείν αέξα www.velcon.com ... 26

Δηθφλα 19 πχξγνο αλαπάιζεσο ... 27

Δηθφλα 20 βαιβίδεο αληεπηζηξνθήο ... 28

Δηθφλα 21 βαιβίδα ειέγρνπ www.teco-inc.com ... 28

Δηθφλα 22 βαιβίδα επηβξάδπλζεο θχκαηνο www.cla-val.com ... 29

Δηθφλα 23 ζπζθεπή θφιιεζεο ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ ... 31

Δηθφλα 24 αλάκημε ησλ κνξίσλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο θφιιεζεο ... 31

Δηθφλα 25 ηχπνη αζηνρίαο ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ ... 32

Δηθφλα 26 ειαηή αζηνρία ζσιήλα πνιπαηζπιελίνπ απφ πδξνζηαηηθή πίεζε ... 33

Δηθφλα 27 αιιεινπρία ε νπνία νδεγεί ζε ζξαχζε ... 34

Δηθφλα 28 ςαζπξή αζηνρία ζσιήλα πνιπαηζπιελίνπ ... 35

Δηθφλα 29 επηθάλεηα ςαζπξήο ζξαχζεο ... 36

Δηθφλα 30 θαηαζηξνθηθή αζηνρία θφιιεζεο ... 38

Δηθφλα 31 κέζα πξνζηαζίαο γηα ην ζσιήλα ... 39

Δηθφλα 32 αξρηθφ ζηάδην αλάπηπμεο ξσγκψλ ζε ζσιήλα ... 40

Δηθφλα 33 αλάπηπμε ξσγκήο απφ ηάζε ιφγν κφιπλζεο ... 42

Δηθφλα 34 ςπρξή θφιιεζε ζσιήλα πνιπαηζπιελίνπ ... 43

Δηθφλα 35 επηζεψξεζε ξαθήο απφ θφιιεζε ... 45

Δηθφλα 36 αζηνρία ζε θφιιεζε ζσιήλα ... 46

Δηθφλα 37 απνηειέζκαηα κηαο ιαλζαζκέλεο θφιιεζεο ... 49

Δηθφλα 38 μχζηξα απφμεζεο πιηθνχ γηα ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ ... 50

Δηθφλα 39 δνθηκή εθειθπζκνχ ζε δείγκα θφιιεζεο απφ ειεθηξνζχληεμε ... 52

ix

Δηθφλα 40 βαιβίδα γηα πξνζηαζία απφ πδξαπιηθφ πιήγκα ... 53

Δηθφλα 41 ηνκή βαιβίδαο πξνζηαζίαο πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο ... 54

Δηθφλα 42 εθηφλσζε πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο ... 56

Δηθφλα 43 δηαγγξάκα απφδσζεο ηεο βαιβίδαο ... 57

Δηθφλα 44 θακπχιεο ιεηηνπξγείαο ηεο βαιβίδαο πξνζηαζίαο ... 58

Δηθφλα 45 δηαζηάζεηο βαιβίδαο πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο ... 60

Δηθφλα 46 θξεάηην ηνπνζέηεζεο ηεο βαιβίδαο... 62

Δηθφλα 47 ζσιήλεο απφ ζθπξφδεκα www.cpm-group.com ... 63

Δηθφλα 48 δηαδηθαζία microtunneling www.gruppomelfi.it... 64

Eηθφλα 49 ζσιήλεο απφ ειαηφ ζίδεξν www.electrosteel.com ... 65

Δηθφλα 50 ζσιήλαο απφ fiberglass www.waterworld.com ... 68

Δηθφλα 51 ζσιήλαο πςειήο ππθλφηεηαο πνιπαηζπιελίνπ (hdpe) www.hdpewaterpipe.com ... 69

Δηθφλα 52 δηαδηθαζία sliplining www.undergroundsolutions.com ... 70

Δηθφλα 53 ζσιήλεο πνιπβηλπινρισξίδηνπ (pvc) www.waterworld.com ... 73

Δηθφλα 54 ραιχβδηλνη ζσιήλεο www.ststeelpipe.com ... 74

Δηθφλα 55 ζσιήλαο ελπαισκέλνπ πεινχ www.rocla.com.au ... 75

Δηθφλα 56 αξρή ηεο ιεηηνπξγίαο θπγνθεληξηθήο αληιίαο αθηηληθήο ξνήο ... 82

Δηθφλα 57 θπγνθεληξηθή αληιία αθηηληθήο ξνήο ... 83

Δηθφλα 58 κεραλνινγηθφ ζρέδην ηνκήο θπγνθεληξηθήο αληιίαο αθηηληθήο ξνήο ... 84

Δηθφλα 59 θπγνθεληξηθή αληιία αθηηληθήο ξνήο κε ζπεηξνεηδέο θέιπθνο ... 85

Δηθφλα 60 θπγνθεληξηθή αληιία αθηηληθήο ξνήο κε θέιπθνο ... 86

Δηθφλα 61 ηχπνη θηεξσηψλ θπγνθεληξηθψλ αληιηψλ αθηηληθήο ξνήο ... 87

Δηθφλα 62 ηχπνη θηεξσηψλ θπγνθεληξηθψλ αληιηψλ αθηηληθήο ξνήο ... 88

Δηθφλα 63 θπγνθεληξηθή αληιία εγθαηεζηεκέλε ζε πιαίζην. ... 91

Δηθφλα 64 Αληιία αμνληθήο ξνήο... 96

Δηθφλα 65 Αληιία κηθηήο ξνήο κε δχν βαζκίδεο ... 97

Δηθφλα 66 πεξηθεξηθή αληιία (ή ΢ηξνβηιαληιία ή Αλαγελλεηηθή αληιία) ... 99

Δηθφλα 67 πεξηθεξηθή αληιία απνζπλαξκνινγεκέλε ... 100

Δηθφλα 68 ζρέδην ηνκήο εγρπηήξα ... 100

Δηθφλα 69 δηβάζκηνο εγρπηήξαο ... 101

Δηθφλα 70 αληιία κε πηζηφλη ζηε θάζε ηεο αλαξξφθεζεο ... 103

Δηθφλα 71 αληιία κε πηζηφλη ζηε θάζε ηεο θαηάζιηςεο ... 103

Δηθφλα 72 αξρή ιεηηνπξγίαο ηεο αληιίαο κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο, κεηάδνζε θίλεζεο κε ζηξφθαιν ... 105

Δηθφλα 73 κεραλνινγηθφ ζρέδην ηνκήο αληιίαο κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο ... 106

Δηθφλα 74 θσηνγξαθία ηνκήο αληιίαο κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο, κεηάδνζε θίλεζεο κε ζηξφθαιν ... 106

Δηθφλα 75 δηαθπκάλζεηο ηεο παξνρήο αληιηψλ ζεηηθήο εθηνπίζεσο κε ην ρξφλν (α) κνλνθχιηλδξε αληιία κε πηζηφλη απιήο ελέξγεηαο (β) κνλνθχιηλδξε αληιία κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο (γ) δηθχιηλδξε αληιία κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο ... 107

Δηθφλα 76 αξρή ιεηηνπξγίαο αληιίαο άκεζεο ελέξγεηαο κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο ... 107

x

Δηθφλα 77 ηνκή αληιίαο άκεζεο ελέξγεηαο κε πηζηφλη δηπιήο ελέξγεηαο ... 108

Δηθφλα 78 αληιία κε βπζηδφκελν εκβνιν , κεηάδνζε θίλεζεο κε ζηξφθαιν ... 108

Δηθφλα 79 αληιία κε δηάθξαγκα, ε παιηλδξνκηθή θίλεζε δίδεηαη ζην δηάθξαγκα απφ πδξαπιηθφ πγξφ πνπ θηλείηαη κε ηε βνήζεηα εκβφινπ. ... 109

Δηθφλα 80 αληιία κε δηάθξαγκα κε θηλεηήξην κέζν πεπηεζκέλν αέξα ... 110

Δηθφλα 81 ηάθξνο ζε ηνκή www.traceyconcrete.com ... 112

Δηθφλα 82 ηνκή επξείαο ηάθξνπ ... 114

Δηθφλα 83 ηνκή ηάθξνπ κηρηήο δηαηνκήο ... 114

Δηθφλα 84 αλαιπηηθή πεξηγξαθή ηάθξνπ κε πιεπξηθέο ζηεξίμεηο www.cpp-pipe.com ... 115

Δηθφλα 85 θηλεηή ππνζηεξηδφκελε ηάθξνο www.coateshire.com.au ... 116

Δηθφλα 86 ζπκπίεζε ηάθξνπ www.acewheels.com ... 123

Δηθφλα 87 ζηξψζεηο επηθάιπςεο ηάθξνπ www.harvel.com ... 124

Δηθφλα 88 επίζηξσζε πιηθνχ ζε ζσιήλα www.ads-pipe.com ... 125

Δηθφλα 89 ζπλαξκνιφγεζε ζσιήλα ζθήλα-θακπάλα www.grippergasket.com ... 126

Δηθφλα 90 ζπλαξκνιφγεζε ζσιήλα κε ππνβνήζεζε ... 128

Δηθφλα 91 θφιιεζε ζσιήλα ... 130

Δηθφλα 92 απηνκαηε θνπή ζσιήλα www.gbcindustrialtools.com ... 132

Δηθφλα 93 δνθηκή ζσιήλα γηα δηαξξνέο www.wilkinson-env.co.uk ... 136

Δηθφλα 94 Δξγαιείν δηάλνημεο νπψλ ζε αγσγφ www.iplex.com.au ... 138

Δηθφλα 95 βάλα ζχλδεζεο www.plumbinghelp.ca ... 139

Δηθφλα 96 θνιάξν παξνρήο www.iplex.com.au ... 145

Δηθφλα 97 ζέιια παξνρήο www.directindustry.com ... 146

Δηθφλα 98 ζέιια παξνρήο ζπλδεδεκέλε ζε ζσιήλα www.mickieservice.com ... 148

Δηθφλα 99 ζπληειεζηέο ξνήο γηα δηάθνξνπο ηχπνπο βαιβίδσλ ... 149

Δηθφλα 100 ηνπνζεζία δηθηπνχ χδξεπζεο ... 158

Δηθφλα 101 θάηνςε δηθηχνπ ζην AutoCAD ... 163

Δηθφλα 102 δπζκελέζηεξε δηαδξνκή ζε θάηνςε ζην AutoCAD ... 164

Δηθφλα 103 θάηνςε δηθηχνπ ζην water cad ... 165

Δηθφλα 104 δηάγξακκα πδξαπιηθήο θιίζεο ... 167

Δηθφλα 105 πίλαθαο απνηειεζκάησλ γηα ηνπο θφκβνπο ... 172

Δηθφλα 106 πίλαθαο απνηειεζκάησλ γηα ηνπο ζσιήλεο ... 173

Δηθφλα 107 πίλαθαο απνηειεζκάησλ γηα ηνπο ππξνζβεζηηθνχο θξνπλνχο ... 173

11

ΕΙ΢ΑΓΩΓΗ

Ζ παξνχζα πηπρηαθή εξγαζία είλαη ζηελ επηζηεκνληθή θαηεχζπλζε ηεο κεραληθήο ησλ ξεπζηψλ θαη πην ζπγθεθξηκέλα ζην ηνκέα ησλ θιεηζηψλ αγσγψλ.

Σν αληηθείκελν απηήο ηεο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε ελφο δηθηπνχ χδξεπζεο ζε κηα θσκφπνιε. ΢ηελ ζπγθεθξηκέλε εξγαζία αλαιχεηαη ν ζρεδηαζκφο ηνπ δηθηχνπ θαη γίλνληαη ππνινγηζκνί κε βάζε ηελ ραξαρζείζα ζσιελνγξακκή γηα ηε εχξεζε κεγεζψλ φπσο ε πίεζε ιεηηνπξγίαο ,νη ηαρχηεηεο θαη νη απψιεηεο.

Τπνινγίδεηαη ε πδξαπιηθή θιίζε θαη πξνηείλνληαη ηξφπνη βειηηψζεσο ηνπ ππάξρνληνο δηθηπνχ. ΢ηελ εξγαζία γίλεηαη επίζεο αλαθνξά ζηηο βνεζεηηθέο ζπζθεπέο πνπ ππάξρνπλ ζε έλα δίθηπν φπσο δνρεία ζπζηνιψλ αληιίεο αληεπηζηξνθήο θαη εθηφλσζεο αιιά θαη αληιίεο γηα πξνζηαζία απφ πδξαπιηθφ πιήγκα. Δπίζεο γίλεηαη κηα εθηελήο αλαθνξά ζηηο δηαδηθαζίεο εγθαηάζηαζεο ελφο δηθηπνχ χδξεπζεο αιιά θαη ζηα πιηθά θαηαζθεπήο ηνπ.

ABSTRACT

The paper is placed in the scientific field of fluid mechanics and more specifically in the field of closed ducts. The purpose of this paper is the calculation of the elements of a water distribution network in a small city. An analysis was conducted above the design of the specific network and calculations were done above the designed pipeline to find the pressure of the network during its operation, the velocities and the losses due to friction and other factors. It is also calculated the hydraulic grade line and proposed ways to improve the existing network. They are also mentioned the parts which installed in water network for protection such as safety valves, standpipes, one way valves and ways of protection against the hydraulic hammer. The last part of the paper includes the installation of a water network and its construction materials.

12

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1

ΕΙ΢ΑΓΩΓΙΚΕ΢ ΕΝΝΟΙΕ΢ ΓΙΑ ΣΟΝ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΜΟ ΣΩΝ ΔΙΚΣΤΩΝ

1.1 Αριθμός Reynolds

΢ηε κεραληθή ησλ ξεπζηψλ, ν αξηζκφο Reynolds (Re) είλαη κηα αδηάζηαηε πνζφηεηα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βνεζήζεη ζηελ πξφβιεςε πξφηππσλ ξνήο ζε δηαθνξέο θαηαζηάζεηο ξνήο ηνπ ξεπζηνχ. Ζ έλλνηα εηζήρζε απφ ηνλ George Gabriel Stokes ην 1851, αιιά ν αξηζκφο Reynolds πήξε ην φλνκά ηνπ απφ ηνλ Osborne Reynolds (1842-1912), ν νπνίνο δηέδσζε ηε ρξήζε ηνπ ην 1883.

Ο αξηζκφο Reynolds θαζνξίδεηαη σο ν ιφγνο ησλ αδξαλεηαθψλ δπλάκεσλ πξνο ηηο ημψδεηο δπλάκεηο θαη ζπλεπψο πνζνηηθνπνηεί ηε ζρεηηθή ζεκαζία απηψλ ησλ δχν ηχπσλ ησλ δπλάκεσλ γηα δεδνκέλεο ζπλζήθεο ξνήο. Ο αξηζκφο Reynolds ζπρλά πξνθχπηεη φηαλ ππάξρεη θιηκάθσζε ζε πξνβιήκαηα δπλακηθήο ησλ ξεπζηψλ, θαη σο εθ ηνχηνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα πξνζδηνξηζηεί ε δπλακηθή νκνηφηεηα κεηαμχ δχν δηαθνξεηηθψλ πεξηπηψζεσλ ηεο ξνήο ηνπ ξεπζηνχ. Υξεζηκνπνηείηαη επίζεο γηα ηνλ ραξαθηεξηζκφ δηαθνξεηηθψλ θαζεζηψησλ ξνήο εληφο παξφκνηνπ ξεπζηνχ, φπσο ζηξσηή ή ηπξβψδεο ξνή:

΢ηξσηή ξνή εκθαλίδεηαη ζε ρακεινχο αξηζκνχο Reynolds, φπνπ νη δπλάκεηο ημψδνπο είλαη θπξίαξρεο, θαη ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ νκαιή, θαη ζπλερή θίλεζε ηνπ πγξνχ.

Σπξβψδεο ξνή εκθαλίδεηαη ζε κεγάινπο αξηζκνχο Reynolds θαη θπξηαξρείηαη απφ δπλάκεηο αδξαλείαο, νη νπνίεο ηείλνπλ λα παξάγνπλ ρανηηθέο δίλεο, ζηξνβίινπο θαη άιιεο αζηάζεηεο ξνήο.

Ο ηχπνο ηνπ Reynolds γηα θιεηζηνχο αγσγνχο δίλεηαη απφ ηελ ζρέζε Re vDH

 

DH: πδξαπιηθή αθηίλα (m).

V: ε κέζε ηαρχηεηα ηνπ ξεπζηνχ (m/s).

λ: ην θηλεκαηηθφ ημψδεο ηνπ ξεπζηνχ (Pa*s).

1.2 Εξίσωση Bernoulli

Ζ ξεπζηνδπλακηθή, αξρή ηνπ Bernoulli δειψλεη φηη γηα κηα ηδεαηή ξνή ελφο κε αγψγηκνπ ξεπζηνχ, κία αχμεζε ηεο ηαρχηεηαο ηνπ ξεπζηνχ ιακβάλεη ρψξα

13 ηαπηφρξνλα κε κηα κείσζε ηεο πίεζεο ή κηα κείσζε ηνπ δπλακηθνχ ηεο ελέξγεηαο ηνπ ξεπζηνχ. Σν ζεψξεκα πήξε ην φλνκά ηνπ απφ ηνλ Daniel Bernoulli πνπ ην δεκνζίεπζε ζην βηβιίν ηνπ Hydrodynamica ην 1738.

Ζ αξρή ηνπ Bernoulli κπνξεί λα εθαξκνζηεί ζε δηάθνξνπο ηχπνπο ξνήο πγξνχ, κε απνηέιεζκα ηελ εμίζσζε ηνπ Bernoulli. ΢ηελ πξαγκαηηθφηεηα, ππάξρνπλ δηάθνξεο κνξθέο ηεο εμίζσζεο Bernoulli γηα δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο ξνήο. Ζ απιή κνξθή ηεο αξρήο ηνπ Bernoulli ηζρχεη γηα αζπκπίεζηεο ξνέο (π.ρ. νη πεξηζζφηεξεο ξνέο πγξψλ θαη αεξίσλ πνπ θηλνχληαη ζε ρακειφ αξηζκφ Mach).

Πην πξνεγκέλεο κνξθέο κπνξνχλ ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο λα εθαξκνζηνχλ ζε ζπκπηεζηέο ξνέο ζε πςειφηεξνπο αξηζκνχο Mach.

Ζ αξρή ηνπ Bernoulli πξνέξρεηαη απφ ηελ αξρή ηεο δηαηήξεζεο ηεο ελέξγεηαο.

Απηφ δειψλεη φηη, ζε κηα ζηαζεξή ξνή, ην άζξνηζκα φισλ ησλ κνξθψλ ελέξγεηαο ζε έλα ξεπζηφ θαηά κήθνο κίαο γξακκήο ξνήο είλαη ε ίδηα ζε φια ηα ζεκεία ηεο γξακκήο ξνήο. Απηφ πξνυπνζέηεη φηη ην άζξνηζκα ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο, ηεο δπλακηθήο ελέξγεηαο θαη ηεο εζσηεξηθήο ελέξγεηαο παξακέλεη ζηαζεξφ. Έηζη, κηα αχμεζε ηεο ηαρχηεηαο ηνπ ξεπζηνχ - ππνλνψληαο κηα αχμεζε ηφζν ζηελ δπλακηθή πίεζε θαη ζηελ θηλεηηθή ελέξγεηα - ζπκβαίλεη κε ηαπηφρξνλε κείσζε ζηελ ζηαηηθή πίεζε ηνπ, ηελ δπλακηθή ελέξγεηα θαη ηελ εζσηεξηθή ελέξγεηα. Αλ ην ξεπζηφ ξέεη έμσ απφ κηα δεμακελή, ην άζξνηζκα φισλ ησλ κνξθψλ ελέξγεηαο είλαη ην ίδην ζε φιεο ηηο γξακκέο ξνήο, επεηδή ζε κία δεμακελή ε ελέξγεηα αλά κνλάδα φγθνπ είλαη ε ίδηα παληνχ.

Αξρή ηνπ Bernoulli κπνξεί επίζεο λα πξνέξρεηαη απεπζείαο απφ ην 2ν λφκν ηνπ Νεχησλα. Δάλ έλαο κηθξφο φγθνο ξεπζηνχ ξέεη νξηδνληίσο απφ κηα πεξηνρή πςειήο πίεζεο ζε κηα πεξηνρή ρακειήο πίεζεο, ηφηε ππάξρεη κεγαιχηεξε πίεζε πίζσ ζε ζρέζε κε ην κπξνζηηλφ κέξνο. Απηφ δίλεη κηα θαζαξή δχλακε ζηνλ φγθν, ηελ επηηαρχλνληαο ηνλ θαηά κήθνο ηεο γξακκήο ξνήο.

Σα ζσκαηίδηα ηνπ πγξνχ ππφθεηληαη κφλν ζηελ πίεζε θαη ην ίδην ην βάξνο ηνπο.

Δάλ έλα ξεπζηφ ξέεη νξηδνληίσο θαη θαηά κήθνο ελφο ηκήκαηνο κίαο γξακκήο ξνήο, φπνπ ε ηαρχηεηα απμάλεηαη, κπνξεί λα είλαη κφλν θαη κφλν επεηδή ην πγξφ ζε απηφ ην ηκήκα έρεη κεηαθηλεζεί απφ κηα πεξηνρή πςειφηεξεο πίεζεο ζε κηα πεξηνρή ρακειφηεξεο πίεζεο θαη αλ ε ηαρχηεηα ηνπ κεηψλεηαη, κπνξεί λα είλαη κφλν επεηδή έρεη κεηαθηλεζεί απφ κηα πεξηνρή ρακειφηεξεο πίεζεο ζε κηα πεξηνρή πςειφηεξεο πίεζεο. Καηά ζπλέπεηα, ζε έλα ξεπζηφ πνπ ξέεη νξηδφληηα, ε πςειφηεξε ηαρχηεηα εκθαλίδεηαη φπνπ ε πίεζε είλαη ρακειφηεξε, θαη ε ρακειφηεξε ηαρχηεηα εκθαλίδεηαη φπνπ ε πίεζε είλαη πςειφηεξε.

1.2.1 Δμίζσζε γηα αζπκπίεζηε ξνε

2 tan

2

u p

gz cons t

  

14

΋πνπ

u: ε ηαρχηεηα ηνπ ξεπζηνχ ζε έλα ζεκείν ζηελ γξακκή ξνήο.

g: ε επηηάρπλζε ηεο βαξχηεηαο

z: ην πςφκεηξν ζε ζρέζε κε έλα ζηαζεξφ ζεκείν αλαθνξάο.

P: ε πίεζε ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζεκείν ξ: ε ππθλφηεηα ηνπ ξεπζηνχ.

1.3 ΢τρωτή Ροη

΢ηε ξεπζηνδπλακηθή, ζηξσηή ξνή έρνπκε φηαλ έλα ξεπζηφ ξέεη ζε παξάιιεια ζηξψκαηα, ρσξίο δηάζπαζε κεηαμχ ησλ ζηξσκάησλ. ΢ε ρακειέο ηαρχηεηεο, ην ξεπζηφ ηείλεη λα ξέεη ρσξίο πιεπξηθή αλάκημε θαη ηα γεηηνληθά ζηξψκαηα νιηζζαίλνπλ κεηαμχ ηνπο ζαλ ηξαπνπιφραξηα. Γελ ππάξρνπλ εγθάξζηα ξεχκαηα θάζεηα πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο ξνήο, νχηε δίλεο ή ζηξνβηιηζκφο ηνπ ξεπζηνχ.

΢ηε ζηξσηή ξνή, ε θίλεζε ησλ ζσκαηηδίσλ ηνπ ξεπζηνχ είλαη πνιχ νκαιή κε φια ηα ζσκαηίδηα λα θηλνχληαη ζε επζείεο γξακκέο παξάιιειεο πξνο ηα ηνηρψκαηα ηνπ ζσιήλα . Ζ ζηξσηή ξνή είλαη έλα θαζεζηψο ξνήο πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ πςειή δηάρπζε νξκήο θαη ρακειή κεηαθνξάο νξκήο.

Δηθφλα 1 απεηθφληζε ζηξσηήο ξνήο www.physicsforums.com

΋ηαλ έλα ξεπζηφ ξέεη κέζσ ελφο θιεηζηνχ δηαχινπ, φπσο έλα ζσιήλα ή κεηαμχ δχν επίπεδσλ πιαθψλ, έλαο απφ ηνπο δχν ηχπνπο ξνήο κπνξεί λα ζπκβεί, αλάινγα κε ηελ ηαρχηεηα ηνπ ξεπζηνχ: ζηξσηή ξνή ή ηπξβψδε ξνή. Ζ ζηξσηή ξνή ηείλεη λα ζπκβεί ζε ρακειφηεξεο ηαρχηεηεο, θάησ απφ έλα φξην κεηα απφ ην νπνίν γίλεηαη ηαξαρψδεο. Ζ ηπξβψδεο ξνή είλαη κηα θαηάζηαζε ιηγφηεξν

15 νκαιήο ξνήο πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ δίλεο ή κηθξά παθέηα ζσκαηηδίσλ ηνπ ξεπζηνχ πνπ νδεγνχλ ζε πιεπξηθή αλάκημε. ΢ε κε-επηζηεκνληθνχο φξνπο, ε ζηξσηή ξνή είλαη νκαιή, ελψ ε ηπξβψδεο ξνή είλαη ηξαρηά.

1.4 Συρβώδη Ροή

΢ε ξεπζηνδπλακηθή, ηχξβε ή ηπξβψδεο ξνή είλαη κηα θαηάζηαζε ξνήο πνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ ρανηηθέο αιιαγέο ζηε ξνε. Απηφ πεξηιακβάλεη ρακειή δηάρπζε νξκήο, πςειή κεηαγσγή νξκήο, θαη ηελ ηαρεία κεηαβνιή ηεο πίεζεο θαη ηεο ηαρχηεηαο ηεο ξνήο ζην ρψξν θαη ην ρξφλν.

Ζ ξνή ζηελ νπνία ε θηλεηηθή ελέξγεηα εμαζζελεί ιφγσ ηεο δξάζεο ηνπ κνξηαθνχ ημψδεο ηνπ ξεπζηνχ νλνκάδεηαη ζηξσηή ξνή. Δλψ δελ ππάξρεη θαλέλα ζεψξεκα πνπ λα ζρεηίδεη ηνλ αδηάζηαην αξηζκφ Reynolds (Re) κε ηελ ηχξβε γηα, αξηζκνχο Reynolds κεγαιχηεξνπο απφ 5000 είλαη ζπλήζσο (αιιά φρη απαξαίηεηα) ηπξβψδε, ελψ εθείλεο ζε ρακεινχο αξηζκνχο Reynolds ζπλήζσο παξακέλνπλ ζηξσηέο. ΢ηε ξνή Poiseuille, γηα παξάδεηγκα, νη αλαηαξάμεηο κπνξεί λα δηαηεξεζνχλ, εάλ ν αξηζκφο Reynolds είλαη κεγαιχηεξνο απφ κία θξίζηκε ηηκή απφ πεξίπνπ 2040 , εμάιινπ, ν ζηξνβηιηζκφο αλακηγλχεηαη κε ηελ ζηξσηή ξνή κέρξη έλα κεγαιχηεξν αξηζκφ Reynolds πεξίπνπ πάλσ απφ 4.000.

Δηθφλα 2 απεηθφληζε ηπξβψδνπο ξνήο en.wikipedia.org

΢ηε ηπξβψδεο ξνή, αζηαζείο δίλεο εκθαλίδνληαη ζε πνιιέο θιίκαθεο θαη αιιειεπηδξνχλ κεηαμχ ηνπο. Ζ νπηζζέιθνπζα ιφγσ ηεο ηξηβήο ηνπ νξηαθνχ ζηξψκαηνο απμάλεη. Ζ δνκή θαη ε ζέζε ηνπ νξηαθνχ ζηξψκαηνο αιιάδεη ζπρλά,

16 κεξηθέο θνξέο έρνληαο σο απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο ζπλνιηθήο νπηζζέιθνπζαο. Μνινλφηη ε κεηάβαζε απφ ηελ ζηξσηή ζηελ ηπξβψδε ξνε δελ δηέπεηαη απφ ηνλ αξηζκφ Reynolds, ε ίδηα κεηάβαζε πξαγκαηνπνηείηαη εάλ ην κέγεζνο ηνπ αληηθεηκέλνπ απμεζεί ζηαδηαθά, ή ην ημψδεο ηνπ πγξνχ ειαηησζεί, ή εάλ ε ππθλφηεηα ηνπ πγξνχ απμεζεί.

1.5 Τδραυλική Κλίση

Ζ πδξαπιηθή θιίζε είλαη ην άζξνηζκα ηνπ πηεδνκεηξηθνχ χςνπο (p/γ) θαη ηεο πςνκεηξηθήο δηαθνξάο (δ). Γηα αλνηρηφ θαλάιη ξνήο, ην χςνο ηνπ πδξαπιηθνχ βαζκνχ είλαη ην ίδην κε ηελ επηθάλεηα ηνπ λεξνχ. Γηα έλα ζσιήλα ππφ πίεζε, ν πδξαπιηθφο βαζκφο αληηπξνζσπεχεη ην χςνο ζην νπνίν κία ζηήιε λεξνχ ζα απμεζεί ζε έλα πηεδφκεηξν. ΋ηαλ ν πδξαπιηθφο βαζκφο ραξάζζεηαη σο πξνθίι θαηά ην κήθνο ηνπ ηκήκαηνο κεηαθνξάο, ηφηε αλαθέξεηαη σο πηεδνκεηξηθή γξακκή, ή HGL.

1.6 Γραμμή Ενέργειας

Ζ ελεξγεηαθή θιίζε είλαη ην άζξνηζκα ηεο πδξαπιηθήο θιίζεο θαη ηνπ θνξηηνχ ηαρχηεηαο (V2 / 2g). Ο βαζκφο απηφο είλαη ην χςνο ζην νπνίν ε ζηήιε ηνπ λεξνχ ζα απμεζεί ζε έλα ζσιήλα Pitot κηα ζπζθεπή παξφκνηα κε έλα πηεδφκεηξν, αιιά αληηπξνζσπεχεη επίζεο θαη ηελ ηαρχηεηα ηνπ ξεπζηνχ. ΋ηαλ απεηθνλίδεηαη ζε πξνθίι, απηή ε παξάκεηξνο ζπρλά αλαθέξεηαη σο γξακκή ελέξγεηαο, ή EGL. Γηα κηα ιίκλε ή δεμακελή ζηελ νπνία ε ηαρχηεηα είλαη νπζηαζηηθά κεδέλ, ε πδξαπιηθή θιίζε είλαη ίδηα κε ηελ γξακκή ελέξγεηαο.

Δηθφλα 3 πδξαπιηθή γξακκή ζε αγσγφ

17

1.7 Σύποι Βαλβίδων

Βαιβίδεο κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζηηο αθφινπζεο βαζηθέο

΢θαηξνεηδήο βαιβίδα , γηα έιεγρν αλνίγκαηνο θιεηζίκαηνο ρσξίο πηψζε ηεο πίεζεο, ε νπνία είλαη ηδαληθή γηα γξήγνξε δηαθνπή, αθνχ κηα ζηξνθή 90 ° πξνζθέξεη πιήξεο θιείζηκν , ζε αληίζεζε κε ηηο πνιιαπιέο ζηξνθέο πνπ απαηηνχληαη ζηηο πεξηζζφηεξεο ρεηξνθίλεηεο βαιβίδεο.

Δηθφλα 4 ζθαηξνεηδήο βαιβίδα en.wikipedia.org/

Βαιβίδα πεηαινχδα, γηα ηε ξχζκηζε ηεο ξνήο ζε ζσιήλεο κεγάισλ δηακέηξσλ.

18

Δηθφλα 5 βαιβίδα πεηαινχδα en.wikipedia.org/

Βαιβίδα θεξακηθνχ δίζθνπ, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο ζε εθαξκνγέο πςειψλ απαηηήζεσλ ή ζε πγξά ηα νπνία πξνθαινχλ θζνξέο. Ο θεξακηθφο δίζθνο κπνξεί επίζεο λα παξέρεη ζηεγαλνπνίεζε απφ δηαξξνέο θιάζεο IV

Βαιβίδα ειέγρνπ ή βαιβίδα αληεπηζηξνθήο, επηηξέπεη ζην πγξφ λα θηλεζεί ζε κία κφλν θαηεχζπλζε.

Δηθφλα 6 βαιβίδα ειέγρνπ en.wikipedia.org/

19 Βαιβίδα ζηξαγγαιηζκνχ , είλαη κηα βαιβίδα ε νπνία εηζάγεη ε απνηξαβά έλα ζηεξεφ θχιηλδξν πνπ ηνπνζεηείηαη γχξσ ή κέζα ζε έλα άιιν θχιηλδξν, ν νπνίνο έρεη νπέο ή ζρηζκέο. Υξεζηκνπνηείηαη γηα κεγάιεο πηψζεηο πίεζεο πνπ ζπλαληνχληαη ζε θξέαηα πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ.

Δηθφλα 7 βαιβίδα ζηξαγγαιηζκνχ www.petrolvalves.com

Βαιβίδα δηαθξάγκαηνο , ε νπνία ειέγρεη ηε ξνή απφ ηελ θίλεζε ηνπ δηαθξάγκαηνο. Ζ πίεζε ζηα αλάληε , ή ζηα θαηάληε , ή κία εμσηεξηθή πεγή (π.ρ., πεπηεζκέλν αέξα,) κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα αιιάμεη ηε ζέζε ηνπ δηαθξάγκαηνο.

Δηθφλα 8 βαιβίδα δηαθξάγκαηνο valveproducts.net

20 Βαιβίδα ζπξηαξσηή, θπξίσο γηα έιεγρν αλνίγκαηνο θιεηζίκαηνο , κε ρακειή πηψζε πίεζεο.

Δηθφλα 9 βαιβίδα ζπξηαξσηή en.wikipedia.org/

Globe valve: ε νπνία είλαη πνιχ θαιή γηα ηε ξχζκηζε ηεο ξνήο.

Δηθφλα 10 globe valve ηνκή en.wikipedia.org

21

Δηθφλα 11 globe valve en.wikipedia.org

Μαραηξσηή βαιβίδα ε νπνία είλαη, παξφκνηα κε κηα ζπξηαξσηή βαιβίδα , αιιά ζπλήζσο πην ζπκπαγήο. ΢πρλά ρξεζηκνπνηείηαη γηα πνιχ πεθηά πγξά φπσο ζηνλ έιεγρν πνιηψλ ή ζε ζθφλεο.

Δηθφλα 12 καραηξσηή βαιβίδα saudivalves.com

Βεινλνεηδήο βαιβίδα γηα αθξηβή έιεγρν ηεο ξνήο.

22

Δηθφλα 13 βεινλνεηδήο βαιβίδα www.valves.co.uk

Pinch valve, γηα ηε ξχζκηζε θαη ηνλ έιεγρν ηεο ξνήο ηνπ πνιηνχ.

Δηθφλα 14 pinch valve news.directindustry.com

23 Βαιβίδα κε εκβνια , γηα ξχζκηζε ησλ πγξψλ πνπ κεηαθέξνπλ ζηεξεά ζε αηψξεζε.

Δηθφλα 15 Βαιβίδα εκβφινπ advseal.com

Plug valve, κηα ιεπηή βαιβίδα γηα έιεγρν αλνίγκαηνο θιεηζίκαηνο, αιιά κε θάπνηα πηψζε πίεζεο.

Δηθφλα 16 plug valve en.wikipedia.org/

24 Βαιβίδα αζθαιείαο βξίζθεη εθαξκνγή φπνπ ππάξρεη αλάγθε γηα πξνζηαζία απφ ηελ ππεξβνιηθή αχμεζε ηεο πίεζεο ζε έλα θιεηζηφ θχθισκα ξεπζηνχ.

Δηθφλα 17 βαιβίδα αζθαιείαο en.wikipedia.org

1.8 Τδραυλικό Πλήγμα

Δηζαγωγή ζην πδξαπιηθό πιήγκα

Γξήγνξν θιείζηκν ησλ βαιβίδσλ, αληιίεο ζεηηθήο κεηαηφπηζεο, θαη ξνή ζε θάζεηνπο ζσιήλεο κπνξνχλ λα δεκηνπξγήζνπλ θαηαζηξνθηθέο πηέζεηο, πνπ νδεγνχλ ζε θαηαζηξνθή ησλ κεκβξαλψλ, ζσιελψζεσλ, δηαθξαγκάησλ, παξεκβπζκάησλ θαη κεηξεηψλ.

Σα πγξά γηα πξαθηηθνχο ζθνπνχο, δελ είλαη ζπκπηέζηκα, νπφηε νπνηαδήπνηε ελέξγεηα εθαξκφδεηαη κεηαδίδεηαη ακέζσο. Απηή ε ελέξγεηα γίλεηαη δπλακηθή ζηε θχζε, φηαλ κηα δχλακε φπσο ην γξήγνξν θιείζηκν κηαο βαιβίδαο ή κηα αληιία παξέρνπλ ηαρχηεηα ζην πγξφ.

Σν πδξαπιηθφ πιήγκα, φπσο είλαη θνηλψο γλσζηφ είλαη ην απνηέιεζκα κηαο μαθληθήο αιιαγήο ζηελ ηαρχηεηα ηνπ πγξνχ. Τδξαπιηθφ πιήγκα ζπλήζσο ζπκβαίλεη φηαλ έλα ζχζηεκα κεηαθνξάο ζηακαηά ή εθθηλεί απφηνκα ή θάλεη κηα γξήγνξε αιιαγή ζηελ θαηεχζπλζε ηνπ. Οπνηαδήπνηε απφ απηά ηα γεγνλφηα κπνξεί λα νδεγήζεη ζε θαηαζηξνθηθή απνηπρία ησλ εμαξηεκάησλ ηνπ ζπζηήκαηνο. Υσξίο ακθηβνιία, ε θχξηα αηηία ηνπ πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο είλαη

25 ην γξήγνξν θιείζηκν ηεο βαιβίδαο θιεηζίκαηνο, είηε απηφ γίλεηαη κε ρεηξνθίλεην ή κε απηφκαην ηξφπν.

Έλα θιείζηκν ηεο βαιβίδαο ζε 1.5 δεπηεξφιεπην ή ιηγφηεξν, κπνξεί λα πξνθαιέζεη κηα απφηνκε δηαθνπή ηεο ξνήο. Ζ ηηκή ηεο πίεζεο (αθνπζηηθφ θχκα) πνπ δεκηνπξγήζεθε απφ ην γξήγνξν θιείζηκν ηεο βαιβίδαο κπνξεί λα είλαη ηφζν πςειή φζν πέληε θνξέο ε πίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο ιεηηνπξγίαο.

Αλεκπφδηζηε, απηή ε πίεζε ή θχκα επηηαρχλεη γξήγνξα κέρξη ηελ ηαρχηεηα ηνπ ήρνπ ζην πγξφ, ε νπνία κπνξεί λα ππεξβαίλεη ηα 4000 ft / sec. Δίλαη δπλαηφλ λα εθηηκεζεί ε αχμεζε ηεο πίεζεο απφ ηνλ αθφινπζν ηχπν

Σχπνο ππνινγηζκνχ πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο : P = (0.070) (V) (L) / t + P1 φπνπ P = αχμεζε ζηελ πίεζε

P1 = εζσηεξηθή πίεζε V = ηαρχηεηα ξνήο ft/sec

t = ρξφλνο θιεηζίκαηνο ηεο βαιβίδαο sec L = κήθνο ζσιήλα ζε feet

Παξάδεηγκα ππνινγηζκνχ πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο θαηά ην θιείζηκν βαιβίδαο ζε ζσιήλα κήθνπο 50 πνδηψλ.

L = 50 ft V = 5.0 ft / sec

t = 40 ms ρξφλνο θιεηζίκαηνο βαιβίδαο P1 = 50 psi εζσηεξηθή πίεζε

Οπφηε

P = 0.07 x 5 x 50 / 0.040 + P1 Άξα P = 437.5 psi + P1

΢πλνιηθή πίεζε = 437.5 + 50 = 487.5 psi

΋πσο γίλεηαη εκθαλέο απφ ηνλ παξαπάλσ ππνινγηζκφ ε πίεζε θηάλεη ζε ηηκή δεθαπιάζηα ηεο αξρηθήο ηηκήο ηνπ ζπζηήκαηνο θάηη ην νπνίν είλαη θαηαζηξνθηθφ γηα ην ζχζηεκα.

1.9 ΢υσκευές Προστασίας Από Τδραυλικό Πλήγμα

Κάζε ζχζηεκα παξνρήο λεξνχ είλαη κνλαδηθφ ζε ζρέζε κε ηηο επηπηψζεηο πνπ δέρεηαη απφ ην πδξαπιηθφ πιήγκα. Ζ πην απνηειεζκαηηθή ιχζε ζε έλα δπλεηηθφ

26 πξφβιεκα πδξαπιηθνχ πιήγκαηνο κπνξεί λα είλαη κηα κεκνλσκέλε ζπζθεπή ή έλαο ζπλδπαζκφο ζπζθεπψλ πξνζηαζίαο. Σα ζπγθξηηηθά πιενλεθηήκαηα ησλ δηαθφξσλ ζπζθεπψλ πξέπεη λα ζπγθξίλνληαη θαη ε θαιχηεξε ιχζε λα αμηνινγείηαη θαηά ηε θάζε ζρεδηαζκνχ ελφο λένπ έξγνπ. Έλαο αξηζκφο ζπζθεπψλ πξνζηαζίαο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο πεξηγξάθνληαη παξαθάησ.

1.9.1 Βολάν

Μηα απνηειεζκαηηθή ζπζθεπή πνπ είλαη ζπλδεδεκέλε κε αληιίεο γηα γεληθά κηθξφηεξα κήθε αγσγνχ. Βνεζνχλ ψζηε λα ακβιχλνληαη νη αηρκέο επηβξαδχλνληαο νκαιά ηελ ηαρχηεηα ηεο αληιίαο θαηά ηελ δηαθνπή ιεηηνπξγίαο ηεο αληιίαο.

1.9.2 Δοχεία αέρα

Έλα δνρείν πίεζεο πνπ πεξηέρεη αέξα θαη λεξφ. Δίλαη κηα πνιχ απνηειεζκαηηθή ζπζθεπή γηα ηνλ έιεγρν ηφζν ησλ ζεηηθψλ φζν θαη ησλ αξλεηηθψλ κεηαβνιψλ ηεο πίεζεο θαη ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη σο έζραηε ιχζε, ιφγσ ηνπ πςεινχ θφζηνπο θαηαζθεπήο.

Δηθφλα 18 δνρείν αέξα www.velcon.com

27

1.9.3 Πύργος αναπάλσεως

Μηα θαηαζθεπή κε ην έλα άθξν ηεο αλνηθηφ πξνο ηελ αηκφζθαηξα ζπλδεδεκέλε κε ηνλ αγσγφ κε κία βαιβίδα ειέγρνπ. Δπηηξέπεη ζην λεξφ λα εηζαρηεί ζηνλ αγσγφ φηαλ ν αγσγφο ππνβάιιεηαη ζε πηέζεηο αλαξξφθεζεο.

Δηθφλα 19 πχξγνο αλαπάιζεσο

1.9.4 Βαλβίδες αντεπιστροφής

Απηέο ρξεζηκνπνηνχληαη ζπρλά ζε πεξηπηψζεηο φπνπ έρνπκε απφηνκε αχμεζε πίεζεο θαηά ηελ άληιεζε. Μπνξνχλ λα βνεζήζνπλ ζην λα απνηξαπεί ε πξνο ηα πίζσ θίλεζε ηνπ ξεπζηνχ ζηελ βαιβίδα ειέγρνπ ηεο αληιίαο έηζη ψζηε λα κελ έρνπκε παχζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηεο αληιίαο.

28

Δηθφλα 20 βαιβίδεο αληεπηζηξνθήο

1.9.5 Βαλβίδες ελέγχου

΢πρλά ηνπνζεηνχληαη ζε αληιίεο απφξξηςεο. Απηέο αλνίγνπλ θαη θιείλνπλ αξγά γηα λα κεηψζνπλ ην λεξφ θαηά ηε δηαθνπή ηεο αληιίαο θαη ηελ εθθίλεζε. Γελ είλαη απνηειεζκαηηθέο θαηά ηε δηάξθεηα κηαο απφηνκεο δηαθνπήο ιεηηνπξγίαο ηεο αληιίαο.

Δηθφλα 21 βαιβίδα ειέγρνπ www.teco-inc.com

29

1.9.6 Βαλβίδες επιβράδυνσης κύματος

Βξίζθνπλ εθαξκνγή ζε αληιίεο δηαλνκήο. Δίλαη βαιβίδεο ειέγρνπ πδξαπιηθά ειεγρφκελεο πνπ αλνίγνπλ θαηά ην ζηακάηεκα θαη ηελ εθθίλεζε κηαο αληιίαο θαη θιείλνπλ φηαλ ε πίεζε αξρίδεη λα απμάλεη θαζψο ην αληίζηξνθν θχκα θηάλεη ζηελ αληιία. Σν αξγφ θιείζηκν ηεο βαιβίδαο ειαρηζηνπνηεί ηηο πηέζεηο πνπ πξνέξρνληαη απφ ην πδξαπιηθφ πιήγκα.

Δηθφλα 22 βαιβίδα επηβξάδπλζεο θχκαηνο www.cla-val.com

30

ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2

ΔΙΑΔΙΚΑ΢ΙΕ΢ ΕΓΚΑΣΑ΢ΣΑ΢Η΢ ΢ΩΛΗΝΩ΢ΕΩΝ 2.1 Η Διαδικασία Σης Κόλλησης

Ο ζσιήλαο πνιπαηζπιελίνπ παξέρεηαη ζπλήζσο ζε κήθε 6 κέηξσλ ή 12m κέηξσλ (κπαζηνχληα), ή ξνιά απφ 50 κέηξα. κέρξη 150 κέηξα ζε κήθνο. Καηά ζπλέπεηα, είλαη απαξαίηεην λα δεκηνπξγεζνχλ ζπλδέζεηο κεηαμχ ησλ ζσιήλσλ θαηά ηε κεηάβαζε απφ ην έλα κέγεζνο ηνπ ζσιήλα ζην άιιν, αιιά θαη ζπλδένληαο ζπζηνιέο γηα ηελ ζχλδεζε θαηαλαιψζεσλ κε ην θεληξηθφ.

Τπάξρνπλ 3 βαζηθνί ηχπνη γεσκεηξίαο ζηηο ελψζεηο, νη νπνίεο πεξηιακβάλνπλ 1. ΢πγθφιιεζε άθξσλ

2. Κφιιεζε ππνδνρήο α. Ζιεθηξνζχληεμε

β. Κφιιεζε ππνδνρήο ππξαθησκέλνπ ζηδήξνπ 3. Κνιάξν παξνρήο

α. Ζιεθηξνζχληεμε

β. Κφιιεζε ππνδνρήο ππξαθησκέλνπ ζηδήξνπ

Ζ ηερληθή έλσζεο ησλ άθξσλ είλαη κηα απιή δηαδηθαζία φπνπ ηα δχν άθξα ησλ ζσιήλσλ πνπ πξφθεηηαη λα ελσζνχλ ππφθεηληαη ζε κηα θαηεξγαζία φπνπ ηα πξφζσπα ησλ αθξηαλψλ επηθαλεηψλ ηνπο γίλνληαη επίπεδα θαη ζηε ζπλέρεηα ζεξκαίλνληαη ρξεζηκνπνηψληαο κηα επίπεδε ζεξκαηλφκελε πιάθα ειέγρνληαο ηελ ζεξκνθξαζία, ηνλ ρξφλν θαη ηελ πίεζε γηα ηελ έλσζε.

31

Δηθφλα 23 ζπζθεπή θφιιεζεο ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ

Ζ ειεθηξνζχληεμε πεξηιακβάλεη ηε ρξήζε ρπηψλ ηεκαρίσλ απφ πνιπαηζπιέλην εληφο ησλ νπνίσλ ζα εηζάρζνπλ νη αγσγνί. Δλζσκαησκέλα κέζα ζην εμάξηεκα είλαη κηα ζεηξά απφ θαιψδηα ζέξκαλζεο, πνπ βξίζθνληαη ιίγν πνην θάησ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο εζσηεξηθήο νπήο ηνπ εμαξηήκαηνο, κε ηνπο αθξνδέθηεο εμσηεξηθά ηνπ εμαξηήκαηνο γηα ηελ ειεθηξηθή ζχλδεζε. Απηά ηα θαιψδηα, φηαλ ελεξγνπνηνχληαη απφ κηα ειεγρφκελε πεγή ειεθηξηθήο ηζρχνο γηα κηα πξνθαζνξηζκέλε δηάξθεηα, παξάγνπλ ηελ απαξαίηεηε ζεξκφηεηα γηα λα ιηψζεη ην πιαζηηθφ θαη αθνχ αθήλεηαη λα ςπρζεί, ζρεκαηίδνπλ κηα θφιιεζε.

Δηθφλα 24 αλάκημε ησλ κνξίσλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο θφιιεζεο

Ζ δηαδηθαζία ηεο έλσζεο πεξηιακβάλεη ηε ζέξκαλζε ηνπ ζσιήλα, έσο φηνπ ην πιηθφ θηάζεη ζην ζεκείν θξπζηαιιηθήο ηήμεο ζην νπνίν γίλεηαη κηα ημσδνειαζηηθή ηήμε. ΢ε απηή ηε ηεγκέλε θαηάζηαζε, ππφ ηε δξάζε ηεο πίεζεο, ε κεγάιεο αιπζίδεο φπσο ηα κφξηα ηνπ πνιπαηζπιελίνπ κπνξνχλ λα μεηπιηρζνχλ, λα απνδεζκεπηνχλ θαη λα νιηζζαίλνπλ πάλσ ζηηο άιιεο (ξνή δηάηκεζεο) φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα. Γχν μερσξηζηέο θάζεηο ηήμεο, δειαδή ν ζσιήλαο θαη ε θνηλή επαθή, κπνξνχλ ζηε ζπλέρεηα λα ελσζνχλ επηηξέπνληαο ζηα κφξηα λα αλαθαηεπηνχλ δειαδή φηαλ νιηζζαίλνπλ ην έλα κε ην άιιν θαη πεξηπιέθνληαη έρνπλ σο απνηέιεζκα ηελ κνξηαθή αλάκημε. Καηά ηελ ςχμε, ε θηλεηηθφηεηα ηεο αιπζίδαο κεηψλεηαη νη αιπζίδεο δεκηνπξγνχλ λέεο ζπείξεο, θαη ππάξρεη εθ λένπ εκπινθή θαη ε θξπζηαιιηθή δψλε απνθαζίζηαηαη κε απνηέιεζκα ηελ επαλαζηεξενπνίεζε. Ζ πξνθχπηνπζα ζπγθφιιεζε κπνξεί λα

32 είλαη ηφζν ηζρπξή φζν ην αξρηθφ πιηθφ Δπηηπρήο αξκνιφγεζε ησλ ζσιήλσλ πίεζεο πνιπαηζπιελίνπ θάλνληαο ρξήζε απηψλ ησλ κεζφδσλ απαηηεί απζηεξφ έιεγρν ησλ παξακέηξσλ θαη ζπλζεθψλ.

Μηα άιιε δπζθνιία είλαη πσο ε αμηφπηζηε επηζεψξεζε ησλ αξζξψζεσλ ησλ ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ κε ηε ρξήζε NDT έρεη απνδεηρζεί φηη είλαη δχζθνιε, αθνχ ε αθηηλνγξαθία θαη νη ππέξερνη δελ κπνξνχλ λα εληνπίζνπλ ελδείμεηο πνπ είλαη γλσζηφ φηη επεξεάδνπλ ηνπ ζπλδέζκνπο ζε ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ φπσο κφιπλζε απφ ιεπηά ζσκαηίδηα, ςπρξή έλσζε ζε αληηθξηζηέο ζπγθνιιήζεηο, θαθή επζπγξάκκηζε θαη κφιπλζε ζηηο αξζξψζεηο ειεθηξνζχληεμεο.

Δπηπιένλ, νη λέεο εμειίμεηο, φπσο ε δέζκε ππεξήρσλ θαη ηα κηθξνθχκαηα δελ έρνπλ αθφκα απνδεηρζεί αξθεηά αμηφπηζηα θαη απνδνηηθά γηα επξεία εθαξκνγή.

Καηά ζπλέπεηα, πξνθεηκέλνπ λα εμαιείθνπλ νη απνηπρίεο ζηελ θφιιεζε ζεσξείηαη σο κηα ζεκειηψδεο απαίηεζε λα ρξεζηκνπνηνχληαη απιέο κέζνδνη ζε ηερληθέο δηαζθάιηζεο ηεο πνηφηεηαο θαη ζηνλ έιεγρν δηαδηθαζηψλ.

2.2 Σύποι Αστοχιών ΢ε ΢ωλήνες Νερού Από Πολυαιθυλένιο

Αλάπηπμε ξσγκήο απφ ηάζε (SCG) είλαη έλα θαηλφκελν θαηά ην νπνίν ηα πιηθά απφ πνιπαηζπιέλην αλαπηχζζνπλ ξσγκέο κε αξγφ ξπζκφ νη νπνίεο νθείινληαη ζε ηάζεηο ζην πιηθφ. Δίλαη επξέσο αλαγλσξηζκέλν φηη ε καθξνρξφληα αληνρή ηνπ ζσιήλα πίεζεο πνιπαηζπιελίνπ εμαξηάηαη απφ ηελ αληνρή ηνπ ζην λα αλαζηείιεη ηελ έλαξμε θαη ηελ αξγή αλάπηπμε ησλ ξσγκψλ. Απηφο ν κεραληζκφο αζηνρίαο κπνξεί επίζεο λα πξνθχςεη ζε φινπο ηνπο ηχπνπο ησλ θνιιήζεσλ. Οη πξψηεο έξεπλεο ζε αγσγνχο HDPE έδεημαλ φηη ε αλάπηπμε ξσγκήο απφ ηάζε ήηαλ έλαο απφ ηνπο ηχπνπο αζηνρίαο γηα ηνπο ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ, φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα.

Δηθφλα 25 ηχπνη αζηνρίαο ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ

33 Διαηφο ηξφπνο απνηπρίαο Η, νδεγεί ζε δηαξξνή θαη αληαλαθιά ηελ ηάζε ελφο πιηθνχ λα ππνζηεί κεγάιεο θιίκαθαο, κε αλαζηξέςηκε «πιαζηηθή»

παξακφξθσζε φηαλ βξίζθεηαη θάησ απφ ηελ πίεζε. Ο κεραληζκφο έρεη σο απνηέιεζκα ηελ ηνπηθή επέθηαζε ηκήκαηνο ηνπ ηνηρψκαηνο θαη ηελ ηειηθή ξήμε ηεο παξακνξθσκέλεο δψλεο, φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα.

Δηθφλα 26 ειαηή αζηνρία ζσιήλα πνιπαηζπιελίνπ απφ πδξνζηαηηθή πίεζε

Αζηνρία ηχπνπ II ζπλδέεηαη κε ηνλ εξππζκφ, ζξαχζε ιφγσ εξππζκνχ θαη αλάπηπμε ξσγκήο απφ ηάζε. Ο εξππζκφο είλαη εμαξηψκελνο απφ ην ρξφλν θαη είλαη κε αλαζηξέςηκε παξακφξθσζε, φηαλ εθηίζεηαη ζε κηα ζηαζεξή ηάζε εθειθπζκνχ. ε ξήμε ζηνλ εξππζκφ είλαη ην ηειηθφ ζηάδην θαη είλαη έλα κέηξν ηνπ ρξφλνπ πνπ έλα πιηθφ θάησ απφ έλα ζηαζεξφ, θνξηίν εθειθπζκνχ ρξεηάδεηαη γηα λα απνηχρεη.

Ζ ξήμε ιφγν εξππζκνχ κπνξεί λα επηηαρπλζεί κε

 Θεξκνθξαζία

 ΢πγθεληξψζεηο ηάζεσλ

 Κφπσζε

 Υεκηθφ πεξηβάιινλ

Σα γεγνλφηα πνπ νδεγνχλ ζε ζξαχζε ιφγσ εξππζκνχ απεηθνλίδνληαη ζην ζρήκα. Μεηά ηελ έλαξμε ηεο ξσγκήο ηα θελά ζπλερίδνπλ λα αλαπηχζζνληαη κπξνζηά απφ ηελ ξσγκή. Απηά ηα θελά ζηαδηαθά ζπγρσλεχνληαη ζε κεγαιχηεξα θελά πνπ εθηείλνληαη απφ εμαηξεηηθά πξνζαλαηνιηζκέλα θνξηία πνπ θέξνπλ νη

34 ίλεο ηνπ πιηθνχ. Απηή ε δηαδηθαζία είλαη γλσζηή σο Crazing θαη ζπλερίδεηαη κέρξη ην ζεκείν φπνπ νη πην πςειά θνξηηζκέλεο ίλεο ζα αζηνρήζνπλ θαηαιήγνληαο ζε ζξαχζε.

Δηθφλα 27 αιιεινπρία ε νπνία νδεγεί ζε ζξαχζε

Γηα ην πνιπαηζπιέλην , ε ζπλεθηηθφηεηα ησλ ηληδίσλ θαη ηελ αληνρή ηνπο ζηε ξήμε είλαη ζε κεγάιν βαζκφ εμαξηψκελε απφ ηε κνξηαθή αξρηηεθηνληθή, ηδηαίηεξα ην κνξηαθφ βάξνο, ηελ θαηαλνκή κνξηαθνχ βάξνπο, ηελ δηαθιάδσζε, ηελ θξπζηαιιηθφηεηα θαη ηνπο δεζκνχο ησλ κνξίσλ. Οη δεζκνί ησλ κνξίσλ είλαη ελζσκαησκέλνη ζηνπο θξπζηαιιίηεο θαη ζε εγθάξζηεο άκνξθεο πεξηνρέο, πνπ ελεξγνχλ σο κεραληθέο ζπλδέζεηο κεηαμχ ησλ θξπζηαιιηθψλ ηνκέσλ, θαη δηαδξακαηίδνπλ απνθαζηζηηθφ ξφιν ζηελ αλζεθηηθφηεηα ηνπ ηληδίνπ έλαληη ηεο αζηνρίαο θαη ζηηο ζπλνιηθέο κεραληθέο ηδηφηεηεο φηαλ απηφ ππνβάιιεηαη ζε ηάζε. Ο ηχπνο απνηπρίαο ΗΗΗ ζρεηίδεηαη κε ηελ ππνβάζκηζε θαη ηελ επζξαπζηφηεηα ηνπ πιαζηηθνχ πνπ νθείιεηαη ζηελ ζεξκφ-νμείδσζε ζε ζρέζε κε ηνλ ρξφλν.

Πξψηκε έξεπλα έδεημε φηη ήηαλ αλαγθαίν λα ιεθζεί ππφςε ε καθξνπξφζεζκε απνηπρία ηνπ πνιπαηζπιελίνπ έηζη ψζηε λα εμαζθαιηζηεί ε αζθαιήο ιεηηνπξγία ησλ δηθηχσλ δηαλνκήο. Όςηζηεο ζεκαζίαο είλαη κηα κεγάιε ηηκή ζηε καθξνπξφζεζκε αληνρή, πξνθεηκέλνπ λα είλαη αλζεθηηθή ζε ζξαχζε απφ εξππζκφ γηα παξαηεηακέλε θφξηηζε ζε ρακειή πίεζε γηα 50 έηε θαη άλσ. Ζ αληίζηαζε ζηελ ξσγκάησζε ήηαλ επίζεο θξίζηκε γηα λα αλαζηέιιεη ε αλάπηπμε ησλ ξσγκψλ απφ βιάβεο ηχπνπ εγθνπήο (γξαηζνπληέο θαη ζρηζκέο) πνπ αλαπηχρζεθαλ θαηά ηε κεηαθνξά θαη ηελ εγθαηάζηαζε, θαζψο θαη ηε ζεκεηαθή

35 θφξηηζε. Ωο εθ ηνχηνπ, έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο ζρεδηαζκνχ γηα ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ έγηλε θνηλψο γλσζηφο σο πεξηβαιινληηθή αληνρή ζε ξσγκάησζε ιφγν ηάζεο (ESCR), ε νπνία νδήγεζε ζηελ αλάπηπμε κέζεο ππθλφηεηαο πνιπαηζπιελίνπ ή MDPE.

Σν MDPE ήηαλ ιηγφηεξν θξπζηαιιηθφ ζε ζχγθξηζε ηηο πξψηεο γεληέο HDPEs, δίλνληαο βειηησκέλε αληνρή ζε ζξαχζε πξνεξρφκελε απφ ηάζε SCG, θαη ζηελ ηαρεία δηάδνζε ηεο ξσγκήο (RCP). Σν MDPE θπξηάξρεζε ζηελ παξαγσγή ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ γηα 30 ρξφληα, αιιά είρε πεξηνξηζκφ φζνλ αθνξά ηελ ηθαλφηεηα αληνρήο ζε πίεζε, δειαδή 8MPa γηα 50 ρξφληα. Μεραληθνί επηδίσμαλ κε δηάθνξεο πξνζπάζεηεο λα απμήζνπλ ηελ αληνρή ζηελ πίεζε θαη ηειηθά ε Solvay έθαλε ηελ θαηλνηνκία ζηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1980 κε ηελ παξαγσγή ελφο HDPE βαζκνλνκεκέλνπ σο PE100, δειαδή 10MPa γηα 50 ρξφληα, κε άξηζηε ζπκπεξηθνξά ζε ζξαχζε απφ ηάζε θαη ζηελ ηαρεία δηάδνζε ξσγκήο θαη αλαθεξχρζεθε σο ε «ηξίηε γεληά ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ».

Ο γεληθφο ηχπνο αζηνρίαο πνπ αλαθέξζεθε γηα ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ είλαη ε ζξαχζε κέζσ ηνπ ηνηρψκαηνο ηνπ ζσιήλα πνπ νθείιεηαη ζηε ζπγθέληξσζε ηάζεσλ ζηε δψλε θφιιεζεο. Απηέο νη ξσγκέο κπνξνχλ λα μεθηλήζνπλ απφ κηθξνζθνπηθέο αηέιεηεο πνπ ιεηηνπξγνχλ σο ζεκεία ζπγθέληξσζεο ηάζεσλ, εγγελείο ζηε βαζηθή παξαγσγή ζσιήλσλ ή, πην πηζαλφ, απφ ειαηηψκαηα. Απηέο νη κεραληθέο βιάβεο είλαη ζπλήζσο ξσγκέο κε ηελ κνξθή ζρηζκήο πνπ έρνπλ παξάιιειε θνξά κε ηελ θαηεχζπλζε εμψζεζεο ηνπ ζσιήλα. Πεξηκεηξηθέο ζηεθαληαίεο ηάζεηο ζηα ηνηρψκαηα ηνπ ζσιήλα είλαη ε θηλεηήξηα δχλακε γηα ηε δεκηνπξγία ξσγκψλ. Μηα ηέηνηα ξσγκή θαίλεηαη ζην ζρήκα .

Δηθφλα 28 ςαζπξή αζηνρία ζσιήλα πνιπαηζπιελίνπ

36 Πεξηθεξεηαθέο ξσγκέο κπνξνχλ επίζεο λα δεκηνπξγεζνχλ είηε ζηελ εμσηεξηθή ή ζηελ εζσηεξηθή επηθάλεηα ησλ ζσιήλσλ ιφγσ δεπηεξνγελνχο θαηαπφλεζεο φπσο θάκςε ή πξφζθξνπζε ηνπ πιηθνχ. Οη ξσγκέο πνπ είλαη εκθαλείο είλαη ζπλήζσο ιείεο, ρσξίο θάπνην ηδηαίηεξν ραξαθηεξηζηηθφ φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα. Δθθηλνχλ εθεί φπνπ ππάξρεη ζπγθέληξσζε ηάζεσλ κέζα ζηε δνκή ησλ πιηθψλ, ε νπνία κπνξεί λα πξνέξρεηαη απφ εγγελείο αηέιεηεο ή ειαηηψκαηα ηνπ πιηθνχ θαζψο επίζεο θαη απφ ππνιεηκκαηηθέο ηάζεηο, κνιχλζεηο, ή επηθαλεηαθέο γξαηζνπληέο. Ζ Αλάπηπμε ξσγκήο απφ ηάζε ιφγν ηεο ζπγθέληξσζεο ηάζεσλ κπνξεί επίζεο λα ζπκβεί ζε φιεο ηηο θνιιήζεηο ησλ αξζξψζεσλ.

Δηθφλα 29 επηθάλεηα ςαζπξήο ζξαχζεο

2.3 Μόλυνση ΢ε ΢ύνδεσμο Πολυαιθυλενίου

Μηα θαζαξή θαη ακφιπληε επηθάλεηα είλαη ν πην ζεκαληηθφο παξάγνληαο γηα ηελ επίηεπμε ελφο θαινχ δεζκνχ κεηαμχ ησλ δχν επηθαλεηψλ πνπ πξφθεηηαη λα ζπγθνιιεζνχλ. Ζ κφιπλζε κπνξεί λα ζέζεη ζε θίλδπλν ηελ αθεξαηφηεηα ηεο θφιιεζεο θαη ηα ζσκαηίδηα κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ σο ζεκεία ζπγθέληξσζεο ηάζεσλ, απηφ είλαη πξψην ζηάδην ηεο αλάπηπμεο ξσγκήο απφ ηάζε.

Λακβάλνληαο ππφςε φηη ε έλσζε ησλ ζσιήλσλ πνιπαηζπιελίνπ θαλνληθά δηεμάγεηαη ππφ πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο, φπνπ ε κφιπλζε απφ ην πεξηβάιινλ είλαη ζπλερψο κηα απεηιή, κεγάιε πξνζνρή απαηηείηαη ζηελ πξνεηνηκαζία ησλ ελψζεσλ. Τπφ απηέο ηηο ζπλζήθεο, ε κφιπλζε είλαη έλα ζεκαληηθφ δήηεκα θαηά ηελ αμηνιφγεζε ηεο αμηνπηζηίαο ηεο έλσζεο. Οη ηχπνη κφιπλζεο πνπ ζα