بررسی عددی تاثیر نصب مستقیم پمپ به شبکه آب بر عملکرد کنتورهای آب خانگی

یکی از مهم‌ترین روش‌های مدیریت مصرف، کاهش آب به حساب نیامده و تلفات آب در سامانه‌های آب‌رسانی شهری و روستایی است. عدم دقت کنتورها می‌تواند در ارزیابی برنامه‌های کنترل هدررفت و برنامه‌های حفاظت منابع، تاثیر مستقیمی داشته باشد و منجر به تصمیمات نادرستی شود. در این پژوهش برای شبیه‌سازی عددی تاثیر نصب مستقیم پمپ بر عملکرد کنتورهای آب خانگی، یک نمونه کنتور توربینی از نوع چند افشانه انتخاب شد. در شبیه‌سازی فرض شد که مقدار گشتاورهای ترمزی مکانیکی وارد بر پروانه کنتور مانند گشتاور اصطکاک یاتاقان‌ها و مغناطیس، ناچیز و در حد صفر است. جریان ورودی و خروجی کنتور کاملاً توسعه‌یافته و مدل آشفتگی sst:kω انتخاب شد و سرعت چرخش پروانه کنتور در دبی‌های مختلف به‌دست آمد. مقایسه نتایج حل عددی با داده‌های تجربی آزمون‌های شرکت سازنده، حداکثر خطای 66/9 درصد را نشان داد. بنابراین می‌توان برای بررسی تاثیر نصب مستقیم پمپ در خروجی کنتور آب بر عملکرد آن، از شبیه‌سازی عددی استفاده نمود. به‌عنوان یک نمونه کاربردی، عملکرد کنتور آب در حالت قرار گرفتن پمپ گریز از مرکز به‌صورت مستقیم بعد از آن، شبیه‌سازی شد و نتایج آن با حالت بدون پمپ مقایسه شد. رفتار کنتور در حالتی که پمپ در خروجی آن نصب شده بود نسبت به حالت بدون پمپ در دبی‌های مختلف، متفاوت بود. این تفاوت ناشی از تغییر پروفیل جریان و زاویه برخورد آب با پروانه است. نتایج نشان داد که در شرایط یکسان و در دبی‌های بیشتر از 536 لیتر بر ساعت، سرعت چرخش پروانه نسبت به حالت بدون پمپ حداکثر 17 درصد کاهش می‌یابد و در نتیجه کنتور نسبت به حالت بدون پمپ، دارای خطای منفی در اندازه‌گیری و به‌اصطلاح کم‌کار می‌شود، اما در دبی‌های کمتر از 75 لیتر بر ساعت، سرعت چرخشی پروانه نسبت به حالت بدون پمپ، تقریباً دو برابر افزایش می‌یابد و به‌همین ترتیب خطای اندازه‌گیری کنتور نسبت به حالت بدون پمپ، بیشتر و به‌اصطلاح پرکار می‌شود.

Numerical Investigation of the Effect of Direct Pump Installation to the Water Network on the Performance of Domestic Water Meters

One of the most efficient approaches to managing consumption is to reduce nonrevenue water and losses in urban and rural water supply systems. The inaccuracy of the meters can have a direct impact on the evaluation of  water loss control programs as well as resource conservation programs thereby leading to incorrect decisions. In this paper, for numerical simulation of the effect of direct pump installation on the performance of domestic water meters, a turbine water meter of multijet production type is selected. It is assumed that the values of the mechanical brake torque on the impeller, such as the bearing friction drag torque, and magnetic magnitude is insignificant and can be considered as zero. The input and output flow are fully developed in the water meter where KωSST turbulent model is selected and the rotational speed of the impeller is collected at different flow rates. Comparing the numerical solution results with the manufacturer’s practical experiments data, reveals the maximum error of 9.66%. Thus, the model can be used to evaluate the effect of direct pump installation on the performance of domestic water meters. As a realworld case, the water meter performance when the centrifuge pump is directly inserted into the outlet of the water meter is simulated and the results are compared with the nonpumped state. The behavior of the water meter when the pump is installed at the outlet of the water meter differs from the nonpumped mode in different flow rates. This difference is due to the change in the flow profile and the angle of impact of the water with the impeller. The results indicate that in high flow rates (more than 536 L/h) with the other same conditions, rotational speed of the impeller is less than the nonpumped state with the maximum decrease of 17% and thus the meter has a negative error measurement. However, in low flow rates (less than 75 L/h) the rotational speed of the impeller is increased almost twice more than the nonpumped state causing enlargement in meter’s orders of error measurement.