Hrapavost keramičnih cevi - AQS

UGOTAVLJANJE PRETOČNE SPOSOBNOSTI CEVOVODOV
UVOD
Ta področje v knjigi je napisano v pomoč projektantom fekalne in površinske odpadne vode,
kot projektom kanalizacij v katerih se določajo dimenzije cevovodov hidravlično z uporabo
uniformnih enačb pretoka izvedenih po Colebrooku in White-u. Informacije so podane v
tabelarični obliki in obseg nominalnih premerov sega od 100 do 1000 mm.
Hidravlične formule
Okoli 1770 leta je Chezzy razvil hidravlično enačbo za odtok, ki je v uporrabi s strani
inžinerjev več kot stoletje. Skozi minula stoletja so se uporabile mnoge empirične enačbe. V
letu 1930 sta von Karman in Prandtl, predložila teorijo o turbulentnem toku v ceveh. V 1939
sta Colebrook in White Raziskovala hidravlične razmere različnih tipov cevi, po širokem
spektru pogojev pretokov. Od njihovih eksperimentalnih rezultatov in Karman & Prandtlove
teorije so izpeljane enačbe, ki so uporabljene pri izračunavanju projektantskih tabel tega
poglavja knjige.
Hidravlična hrapavost
V enačbi Colebrooka inWhite-a je hitrost pretoka odvisna od premera cevi, kinematične
viskoznosti, padca in površinske hrapavosti notranjih sten cevi. Ta hrapavost (k s ) je odvisna
od naslednjih faktorjev:
• Dolžine cevi
• Površinske strukture cevi
• Tipa spajanja cevi
• Usedlin drobnih frakcij materiala na stenah
• Sprijetih muljev in maščob na stenah
• Devijacij iz nominalnega okroglega prereza
• Devijacij iz vzdolžneg preme
Vsak faktor ima svoj efekt na pravo hrapavost in iz tega izhaja pretok v cevovodih.
Te muljne obloge najbolj vplivajo na ostale faktorje, kot tudi na hidravlično hrapavost togih
cevi.
Enak slučaj nastopi kadar je na obodu kanala usedlina peska v kanalizaciji za meteorne vode
Kadar je drenaža ali kanal prevodna kanalizacija ali kombinacija kanalizacije in površinske
vode, se mulj, največkrat mikrobiološki, prilepi in se prirašča na notranje površine oz. stene
kanala.
Po krajšem času se plast zlepljenega mulja prime na
stene cevi ter je prekrita z gladino vode v kanalu.
V cevovodih iz upogibljivih materialov, se okrogli prerez kanala lahko zmanjša zaradi zunanjih
obtežb oz. prometne obremenitve.
To bo imelo enak vpliv na nastalo hidravlično hrapavost in bo imelo enak vpliv kot muljne
obloge na obodu kanala.
Hidravlični poiskusi
Združenje za razvoj keramičnih cevi je vodilo mnoge poiskuse, da bi ugotovilo hidravlično
hrapavost različnih tipov cevi; najprej s čisto vodo na Messrs. Wimpey's Central Hydraulic

Research Laboratory v Hayes-u, Middlesex in potem z raziskovalnim laboratorijem
(Stevenage Laboratory) za kanalizacijo in vodo. Nadaljnji testi s čisto vodo so se izvajali na
hidravlični raziskovalni postaji, Wallingford kjer so izvedli teste tudi z uporabo odpadne vode.
Testi s čisto vodo
Število k s ugotovljeno na Wimpey's in hidravlični raziskovalni postaji za čiste keramične cevi
treh različnih stanj izvedbe notranjega oboda cevi, polnega pretoka, skozi število izpustov za
katere je bil test izveden so naslednji
Nazivni Stopnja obdelave
Premer
(mm)
k s
(mm)
100 Solno glazirana 0,030
Neglazirana 0,023
Keramično glazirana 0,006
150 Solno glazirana 0,022
Neglazirana 0,024
300 Neglazirana 0,060
Testi z umazano vodo
Drenaže in kanali služijo običajno za prenos umazane vode. Tedaj rezultati hidravlične
hrapavosti dobljeni iz testov s čisto vodo niso uporabni za hidravlično projektiranje fekalne in
površinske vode oz. drenaž in kanalov.
Združenje razvoja keramičnih cevi je sponzoriralo raziskave na vodnem raziskovalnem centru
(Ref. 12, Stevenage Laboratory), da bi ugotovilo količino mulja, ki se odloži na notranjo stran
cevi, izdelanih iz različnih materialov.
Testirani materiali so bili:
Keramične cevi solno glazirane,
Keramične cevi z glaziranimi notranjimi stenami Azbest cementne cevi
Vlaknasto armirane
PVC cevi
Kontinuiran pretok hišne odpadne vode je bil spuščen skozi njih za 6 tednov. Višina polnitve
je bila do polovice (50%)
Rezultati kažejo, da je rast in teža mulja na stenah cevi statistično neodvisna od materiala
cevi, vendar pa je odvisna od hitrosti pretoka odpadne vode.
V smislu določitve hidravlične hrapavosti neglaziranih keramičnih cevi in PVC cevi, druga
serija testov pa je bila vezana na slučaj, da cevi tečejo s polnim pretokom.
Ugotovljeno je bilo, da so bile PVC cevi na pričetku testov hidravlično gladkejše, kot
keramične cevi, vendar z napredovanjem testov se je razlika med njima zmanjševala, dokler
ni napočil čas, ko so postale PVC cevi hidravlično bolj grobe, kot keramične cevi. Nadalje, ko
se je mikkrobiološki mulj odstranil, so keramične cevi postale bolj grobe, dokler se ni spet

naredila nova plast. Ta menjava se je dogajala dokaj pogosto. Hitrost pretoka odpadne vode
v the testih je nihala od 0,75 m/s do 2,25 m/s
vendar ni bila ob tem ugotovljena opaznejša razlika v hidravlični hrapavosti keramičnih cevi
in PVC cevi, kot je razvidno iz diagrama št. 1.
Diagram 1
1.5
1.0
HITROST 1.1 m/s
Keramika
uPVC
ks vrednosti (mm)
0.5
0.2
0.1
0.05
0.01
gladkost
0
10
20
30 40 50 60 70
ŠTEVILO DNI
Tipičen k s časovni diagram, za premer cevi 100 mm, polnega pretoka, izrisan po rezultatih
eksperimentalnega dela v W.R.C (vodni raziskovalni center)
Iz njega je razvidno, da je po prvi seriji testov kažejo malenkostne razlike v teži
mikrobiološkega mulja ali katerih drugih materialov. Druga serija testov je prav tako
pokazala malenkostne razlike v hidravlični hrapavosti med dozoreno keramično cevjo in PVC
cevjo. Vsled tega je sprejeto, da se vsled malenkostnih razlik v rezultatih, za
potrebe projektiranja upošteva enaka hrapavost za Keramične in PVC cevi.
Hidravlična raziskovalna postaja nadaljuje raziskave na Littlemore kanalizacijski črpalni
postaji v Oxfordu. V teh poiskusih, je za 225 mm nominalni premer betonskih,
azbestcementnih, PVC in keramičnih cevi bila izvedena serija poskusov na ta način. V vsakem
letu dela je bil uporabljem drugačen hidrograf protoka. Maximalna proporcionalna globina je
bila 0,60 (0,78) in minimalna 0,16 (0,38 m/s). Maximalna hitrost je bila 1,18 m/s.
Tipične variacije hrapavosti s časovnim grafom so prikazane v diagramu 2 in 3.
Diagram 2
6.0
HITROST 0,73 m/s
5.0
4.0
Liti Beton
Vlecen Beton
3.0 Azbest cement
2.0
ks vrednosti (mm)
1.0
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
20
40
60
80
100
120
140 160 180 200 220
ŠTEVILO DNI
k s časovni diagram iz leta 1977 s strani HRS, prikazuje rezultate za betonske in Azbestcementne
cevi

Diagram 3
6.0 HITROST 0,73 m/s
5.0
Keramika
4.0
uPVC
3.0
ks vrednosti (mm)
2.0
1.0
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 20 40
60 80 100 120 140 160 180 200 220
ŠTEVILO DNI
k s časovni diagram iz leta 1977, eksperimentalnega dela s strani HRS, prikazuje rezultate za
Keramične in uPVC cevi
Posledica tega je bila, da je vodni raziskovalni inženiring center sprovedel programe analiz
kanalizacijskih sistemov. Ugotovljeno je bilo, da so k s vrednosti večje pri majhnih hitrostih,
kot pri večjih. Območje 3 (treh) vrednosti k s so bile objavljene v »Sewer Rehabilitation
Manual« (Ref. 16), odvisno od hitrosti pretoka.
Prevod članka Bedding construction and flow capacity of vitrified clay pipelines