مطالعه آزمایشگاهی و عددی نشت در روزنه‌های لوله‌های پلی‌اتیلن

زمینه و هدف: یکی از موثرترین روش‌های مقابله با نشت در شبکه‌های توزیع آب، مدیریت فشار می‌باشد و لذا درک صحیح از رفتار نشت و رابطه آن با تغییرات فشار می‌تواند نقش بسزایی در کنترل تلفات داشته باشد. استفاده از لوله‌های پلی‌اتیلن چگالی بالا (hdpe) در سال‌های اخیر در شبکه‌های توزیع آب بسیار افزایش یافته و در برخی روستاها و شهرهای کوچک به صورت کامل از این نوع لوله‌ها استفاده شده است. هدف از این مطالعه شناخت رفتار نشت از روزنه‌ها در لوله‌های پلی‌اتیلن می‌باشد.روش بررسی: در مطالعه حاضر رفتار نشت روزنه‌ای در لوله‌های پلی‌اتیلن به صورت آزمایشگاهی و عددی بررسی شده است. در این مطالعه تاثیر پارامتر دما به عنوان یکی از عوامل اصلی بر رفتار نشت مورد مطالعه قرار گرفته است.یافته‌ها: نتایج به دست آمده نشان داد استفاده از رابطه کلاسیک توریچلی برای روزنه کاربرد دارد و مقدار توان نشت برای روزنه‌ها تقریباً 0.5 می‌باشد. در این مطالعه همچنین نشان داده شد ضریب تخلیه جریان خروجی از روزنه به عواملی نظیر عدد رینولدز، ضخامت جداره لوله، قطر روزنه، محیط پیرامونی و تغییر شکل روزنه وابسته است.بحث و نتیجه‌گیری: با افزایش فشار، فرض عدم تغییر شکل برای روزنه در لوله‌های پلی‌اتیلن به خصوص در دمای بالا الزاماً صادق نیست. روزنه در لوله‌هایی با الاستیسیته پایین با توجه به نوع توزیع تنش در محل بازشدگی و همچنین تاثیر ضریب پواسون با افزایش فشار از حالت تقارن خارج شده و در نتیجه باعث کاهش ضریب تخلیه می‌گردد.

Experimental and Numerical Study on Leakage in Orifices of High-Density Polyethylene Pipe

Background and Objective: One of the most effective methods of coping with leakage in water distribution networks is pressure management. Therefore, a proper understanding of leakage behavior and its relationship with pressure variations can play a significant role in water loss control. The use of highdensity polyethylene (HDPE) pipes has increased in recent years in water distribution networks so that in some rural area and small cities, these pipes have been utilized only. The aim of this study is to investigate the leakage behavior of orifices in HDPE pipes.Method: In the present study, the leakage behavior of polyethylene pipes has been investigated numerically and experimentally. In this study, the effect of temperature as one of the main factors on leakage behavior has been considered.Findings: The results showed that the Torricelli’s classic relationship for the orifices can be used and the amount of leakage exponent for the orifices is approximately 0.5. This study shows that the discharge coefficient of the outflow from the orifices is dependent on some parameters such as Reynolds number, the thickness of pipe wall, orifice diameter, surrounding environment and orifice deformation.Discussion and Conclusion: The assumption of no deformation for the orifices in HDPE pipes with increasing pressure, particularly at high temperatures, is not necessary true. The symmetry state of the orifices in lowelastic pipes is removed with the pressure increase, due to the distribution of stress at the opening and also the effect of the Poisson coefficient, thereby reducing the discharge coefficient.