Müh. Fak., Çevre Müh. Böl.

Transkript

1 CMC 3103 Su Temini Sistemlerinin Tasarımı Suların İsalesi, Mühendislik Fakültesi Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir

2 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir,

3 Kaptaj İsale Hattı İsale Hattı sınırı Statik su seviyesi H max Vana Vantuz Şekil Cazibeli isale H min =3-4 mss Hazne (Depo) Şebeke ana borusu Şebeke P P 80mSS 30mSS,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com max min 3

4 Kaptaj Terfi dairesi Statik su seviyesi Şekil Terfili isale Terfi hattı (İsale Hattı) Hazne (Depo) Şebeke ana borusu Statik su seviyesi Sırasıyla, klape, hava kazanı ve vana Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 4

5 Statik su seviyesi Kaptaj Cazibeli kısım Terfili kısım Hazne (Depo) Şekil Kısmen cazibeli, kısmen terfili isale Şebeke ana borusu Statik su seviyesi Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 5

6 Pressure, P = mss γ = specific weight of water, (1000 kg/m³),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 6

7 Components of Hydraulic Head for Pipeline With Various Orientations,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 7

8 Şekil isale sisteminde yük kaybı,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 8

9 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 9

10 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 10

11 » Description: energy loss due to flow resistance as a fluid moves in a pipeline» Factors affecting flow rate pipe diameter pipe length pipe roughness type of fluid,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 11

12 » Source of minor losses fittings, valves, bends, elbows, etc friction, turbulence, change in flow direction, etc h m = head loss in fitting (ft) K = resistance coefficient for fitting V h m K g,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 1

13 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 13

14 İSLE HATTININ DEBİSİ İsale hattının debisi; Q isale N Akış debisi; Maksimum günlük su sarfiyatı=1,5*ortalama günlük su sarfiyatı BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Basınçlı akan cazibeli isale hatlarında su hızı 0,5-,5 [0,5-1,8 (1,0)] m/sn mertebesindedir (NİÇİN?). Bu hız maksimum,5 m/sn ye kadar çıkabilir. İsale hatlarında kullanılacak boruların çapları yaygın olarak aşağıdaki denklemlerden biri kullanılarak hesaplanabilir: Hazen-Williams Chezy denklemi q max Prandtl ve Colebrook, Q V A Darcy-Weisbach formülüdür Bu formüller içerisinde en yaygın kullanılanı Darcy-Weisbach formülüdür.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 14

15 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Williams-Hazen bağıntısı; Burada; R: hidrolik yarıçap, (Dairesel kesitli borular için R=d/4) (Hidrolik yarıçap ıslak alanın ıslak çevreye oranıdır) J:hidrolik eğim C: sabit (PVC ve PE borular için 150 alınabilir) Chezy denklemi; c değeri; V , 63, * C* R * J c 100 m R R 0, 54 V c R J Şeklindedir. m değeri font ve çelik borular için 0,5 ve asbest borular için 0,1 dir,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 15

16 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Prandtl ve Colebrook tarafından borulardaki su hızı; Burada; 51 k d V, log gjd d gjd 3 71, k: pürüzlülük katsayısı (PVC ve PE borular için 0,007) ν:kinematik viskozite (10 o C için 1, m /sn) d: boru çapı, m İsale hatlarının hesabında Prandtl-Colebrook formülünün kullanılması vakit alacağı gibi, hesap hatalarına da yol açabilir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 16

17 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Darcy-Weisbach formülü; J Burada; V D g λ: boyutsuz pürüzlülük katsayısı (0,0-0,04) g: yerçekimi ivmesi, 9,81 m/sn d: boru çapı V: akımın ortalama hızı λ boyutsuz pürüzlülük katsayısı Reynold sayısına ve k/d olarak ifade edilen izafi pürüzlülüğe bağlıdır. k Nikuradse pürüzlülük sayısıdır. k ya mutlak pürüzlülük de denir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 17

18 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Colebrook a göre ; Boru çapı, akışkanın hızı ve akışkanın kinematik viskozitesine (Reynold sayısı) bağlı olarak basınçlı borularda akım; Laminer, Türbülanslı, hidrolik yönden cilalı, Türbülanslı pürüzlü Geçiş Bölgelerinden birinde yer alır. Basınçlı borulardaki akımın türünü karakterize eden Reynold sayısı, Re; V d Re Şeklindedir. Akım rejimi iki türlüdür; Laminer akım Türbülanslı akım,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 18

19 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Laminer Akım Bölgesi; Bu bölgede akım iplikcikleri birbirine paraleldir ve Re<30 dir. Pürüzlülüğün akışa etkisi yoktur. Türbülanslı bölgede akım iplikcikleri birbirine karışmakta ve Re>30 olmaktadır. Darcy ye göre laminer akım bölgesinde; 64 Re Türbülanslı Cilalı Bölge:: Bu bölgede de pürüzlülüğün etkisi yoktur. Akım cidara yapışmış veya çok yavaş hareket eden bir su tabakası üzeride husule gelir. Pürüzlülük bu tabaka dışına çıkmamıştır, akım cilalı bir boru içinde gibidir. PVC ve PE gibi borularda bu cins bir akım gerçekleşir. Bu bölgede; a) Prandtl ve von Karmann a göre; 1 Re log, , 316 b) Blasius a göre; 30 Re 10 için 4 Re c) Nikuradse e göre 5 8 0, 1 Re 10 için 0, , Re,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 19

20 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI Türbülanslı Pürüzlü Bölge: Bu bölgede λ nın Re ile ilgisi yoktur, sadece pürüzlülüğe bağlıdır. Pürüzlülük k ile karakterize edilir ve PVC ya da PE borular için 0,0007 alınır. 1 k 3, d 114, log log 71 d k Ayrıca k Re 1300 için akım pürüzlü bölgededir ve, λ d Geçiş Bölgesi: Prandtl-Colebrook a göre geçiş bölgesinde λ değeri; şeklindedir k log d , 1, 51 log Re k 3, 71d,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 0

21 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 1

22 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir,

23 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 3

24 BASINÇLI BORULARDA SU HIZI ÖZET- Darcy-Weisbach formülünde λ değeri; Akımı iki bölgeye indirgeyip, Laminer ve türbülanslı olarak sınıflandırarak; Türbülanslı bölgede; a) Blasius a göre; b) Nikuradse e göre 30 Formülleri ile λ hesaplanabilir. 5 0, 316 Re 10 için 4 Re 5 0, 1 Re 8 10 Re 10 için 0, 003 0, 37 Diğer taraftan içinden su geçen borularda su hızı minimum 0,5 m/sn civarındadır. Bu hızlarda boru çapına bağlı olarak Re sayısı arasında değişir ve ağırlıklı olarak 0, Re 10 için 0,003 Re 0,37 Eğer bu hesap detayına girilmek istenmezse λ değeri 0,05 alınabilir. formülü geçerli olur.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 4

25 SERBEST YÜZEYLİ AKIMDA SU HIZI Manning formülü:; Serbest yüzeyli akımda su hızı; Burada; V 1 R n 3 J 1 1/n değeri k olarak alınabilir. (PVC ve PE borular için k=100),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 5

26 BASINÇLI BORULARDA KAZI DERİNLİĞİ Borular genel olarak 1 m derinliğe döşenir. Ancak, rakımı 000 m den fazla olan yerlerde 1,5 m derinliğe döşemek uygun olur (don derinliğinin altında). İSALE HATLARINDA İŞLETME TECHİZATI Tecrübe, muayene ve tamir maksadıyla isale hatlarının bazı kısımları tecrit edilerek, suları tahliye etmek, boru hattı içerisindeki havanın alınmasını sağlamak üzere değişik teçhizat ve bazı durumlarda basınç düşürücü (maslak) inşa etmek gerekebilir. Tevkif (kapatma) vanaları: İsale hatlarının tepe noktalarına konur. Tahliye (boşaltma) vanaları: İsale hatlarının en düşük noktalarına konur. Basınç düşürücü vanalar: maslak veya hazne girişlerinde basıncı düşürmek maksadıyla yerleştirilir. Ayrıca su şebekelerindeki aşırı basıncı kırmak maksadıyla da kullanılırlar. Hava vanaları (Vantuz): İsale hatları üzerinde (Λ) şeklindeki tepe noktalarına yerleştirilirler. Boru içerisinde biriken havayı atmaya yarar. Tesbit Kütleleri: Boruların eğimi fazla olan arazilere döşenmesi durumunda veya dirseklerin bulundukları yerlerde boruların kaymasını engellemek için konulan kütleler.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 6

27 İSALE HATLARINDA BORU BASINÇLARI İsale hatlarında kullanılacak boruların iç basınç mukavemeti 100 mss dan düşük olmamalıdır. Normlara göre borular; 5, 40, 60, 80, 100, 15, 160, 00, 50, 30, 400 ve 500 mss basınçlara dayanacak şekilde imal edilirler. İşletme basıncı: Piyozometre kotundan boru eksen kotunun çıkarılmasıyla hesaplanır. Deney basıncı: Boru hendeğe döşendikten sonra üstü örtülmeden uygulanan basınçtır ve değeri maksimum işletme basıncının 1,5 katıdır. Deney basıncı isale hattına 30 dakika süreyle tatbik edilmelidir. Deney basıncı ile boru bağlantılarında sızma olup olmadığı kontrol edilir. Fabrika basıncı: Borular imal edilirken fabrikada deney basıncından daha büyük basınca tabi tutulur. Anma çapı: Birbirine uyan boru, flanş, armatür vana vs aynı çap altında karakterize etmek için kullanılır. Bilahassa yüksek basınçlarda iç çaplar değişiktir. Et kalınlığı içe doğru artar ve iç çap daralır. Mesela 3 mm çaplı 1,8 mm et kalınlığındaki PVC boru tablolarda 3/1,8 şeklinde gösterilir. Bu borunun iç çapı= 3-*1,8=8,4 mm dir. Anma çapı 5 mm dir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 7

28 İSALE HATLARINDA İŞLETME TECHİZATI Hava Bacaları: İsale hatlarının tepe noktalarında piyozometre çizgisi ile boru ekseni arasındaki mesafenin büyük olmadığı hallerde (30 m ye kadar) vantuz vazifesini görmek üzere hava bacaları teşkil edilebilir. Ø İsale Hattı Font Kapak Ø,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 8

29 İSALE BORULARININ TESİSİ Borular hiçbir zaman yatay döşenmez. Mutlaka eğimli döşenir. Düz arazilerde akış yönünde çıkışlarda asgari %0, ve inişlerde asgari %0,5 eğim verilir. Plandaki boru güzergahı arazi üzerine kazıklar çakılarak tesbit edilir. 1-1,5 m derinliğinde açılan hendeklere borular yerleştirilir. Çakıllı zeminlerde gerekirse borular kum ile yastıklandıktan sonra gömülür. Kayalık arazilerdeki boru arızalarının %80 i borunun kaya üzerine oturmasından veya kum miktarının az olmasından ileri gelir. Minimum hendek genişliği 60 cm dir. Boru çapının 00 mm den büyük olması halinde hendek genişliği, b; b( cm) D 40( cm) Olacak şekilde hesaplanır. D:boru çapı, cm,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 9

30 TERFİLİ İSALE,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 30

31 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 31

32 Horizontal Centrifugal Pumps,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 3

33 Single-Stage Vertical Turbine Pump Water Flow Path Through a One-Stage Vertical Turbine Pump,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 33

34 Submersible Water Pumps - Same as vertical turbine pump design - Driven from below by electric motor - Good for deep wells - High efficiency - Wells as small as 4 diameter,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 34

35 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 35

36 TERFİLİ İSALEDE TULUMBA SEÇİMİ Terfili isalede Tulumba seçiminde aşağıdaki hususlar göz önüne alınır. Günlük su ihtiyacı En fazla su sarfedilen günde tulumbaların çalışma süresi Elektriğin gündüz ve gece saatlerindeki fiyatı Kaptajın verimi İşletme kapasitesi, Terfi borusundaki yük kaybı TERFİLİ İSALEDE EKONOMİK BORU ÇAPI HESABI Terfili isalede toplam maliyeti minimum yapan bir boru çapı vardır. Bu çapa ekonomik boru çapı denir. Toplam maliyet, sabit maliyet (inşaat) ve işletme (bakım-onarım-yedek parça-enerji-işçilik) maliyetlerinin toplamından oluşur. Sabit maliyet boru çapı arttıkça artar. Belirli bir debi için çap arttıkça hız azalır ve yük kayıpları düşer ve buna bağlı olarak terfi yüksekliği azaldığından pompa gücü ve işletme maliyeti düşer.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 36

37 Toplam Maliyet, TL 0 0 Toplam maliyet İnşa maliyeti İşletme maliyeti 3E-10 Boru çapı, mm Şekil Ekonomik boru çapının belirlenmesinde sabit ve işletme maliyetleri ve toplamları,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 37

38 TERFİLİ İSALEDE EKONOMİK BORU ÇAPI HESABI İşletme maliyeti pratikte enerji maliyeti olarak düşünülebilir (diğer masraflar yaklaşık olarak bütün borular için eşit kabul edilir). Bu durumda tulumbaların senelik çalışma süresi b (saat) ve elektrik enerjisinin kilowat saatinin fiyatı E ile gösterilirse senelik işletme masrafı; A 1 Q H E b C( h JL) İfadesi ile hesaplanır. Burada; C Q E b C( h JL) İşletme maliyeti Şeklide hesaplanır ve belirli ir terfi için sabittir. H=h+JL şeklinde yazılmıştır. Q: Hattın debisi m³/sn, H: Piyozometre yüksekliği, m h: Statik yükseklik, m J: Hidrolik eğim, L: Terfi hattının boyu, m η: Toplam randıman,,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 38

39 TERFİLİ İSALEDE EKONOMİK BORU ÇAPI HESABI Genel olarak hidrolik eğim, J J Q d 5 Şeklinde yazılabilir. Burada, d boru çapı, β sabiti gösterir. Bresse, tulumba ve boru hattının tesis masrafını, A A ( B f Ld) f: faiz+amortisman Formülü ile vermiştir. Bu durumda toplam maliyet, M M A A Q C( h 5 d 1 L) B f Ld Şeklindedir. Toplam maliyetin minimum olması için denklemin d ye göre türevi alınırsa, d e E b Q 10 3 Formülü ile hesaplanır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 39

40 TERFİLİ İSALEDE EKONOMİK BORU ÇAPI HESABI Pratikte; E b f , 35 Q d 1, 7 Q Ortalama değer olarak, d e 1, 5 Q d e : Ekonomik boru çapı, m Q: deb, m³/sn olduğu, ve η=0,65 ve β=0,0034 kabul edilerek, elde edilir. ifadesi elde edilir (Bresse Formülü). Denklemin çıkarılışında yapılan kabuller zamanla değişebileceğinden, bulunan boru çapı bir ön yaklaşım olarak değerlendirilmeli, ekonomik boru çapı en az üç ayrı çap için ayrıntılı şekilde hesaplanmalıdır. İsale hattının 30 yıl hizmet edebileceği göz önüne alınırsa, yıllık amortisman 1/30=%3,3~4,0 alınabilir. Faiz+amortisman %0-5 civarında alınabilir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 40

41 Fixed Costs vs. Operating Costs» Fixed: pump, motor/engine, well, other equipment (total cost is the same regardless of use)» Operating: energy, maintenance, repairs, labor (total cost increases with increasing use),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 41

42 TERFİLİ İSALE Terfi sistemlerinin tasarımında; terfi edilecek sıvının cinsi, terfi debisi, emme ve basma yükseklikleri, tulumba tesisinin çalışma tarzı, kullanma maksadı ve yeri, tahrik cinsinin bilinmesi gerekir. Terfili isalede terfi için gerekli güç; γqh γqh γqh NBB veya N 0,736 75η 75η 10η Şeklindedir. Burada; m m m kw H m : Manometrik basma yüksekliği, m γ:terfi edilen akışkanın özgül ağırlığı, kg/m³ (su için 1000 kg/m³) Q: terfi debisi, m³/sn η:tulumba verimidir. Pistonlu tulumbalarda η=0,80-0,90 Santrifüj tulumbalarda η=0,60-0,70 alınır. Teorik olarak hesaplanan pompa gücü, hesaplanan teorik gücün büyüklüğüne göre %10~5 fazla alınır. Bu fazlalık marj miktarıdır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 4

43 43 TERFİLİ İSALE-MOTOR MARJI Teorik olarak hesaplanan güçteki bir motor her zaman son kapasitesinde çalışacağından, çabuk yıpranır ve aşırı miktardaki hesaplama dışı yüklere karşı koyamaz. Teorik olarak gerekli güç %10-5 artırılır. Bu fazlalığa motor marjı denir. Güce göre marj miktarları; N teo <10 kw için %5 marj 10<N teo <0 kw için %0 marj 0<N teo <30 kw için %15 marj N teo >30 kw için %10 marj şeklindedir.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com

44 TERFİLİ İSALEDE POMPANIN VE HATTIN KARAKTERİSTİK EĞRİSİ Santrifüj tulumbalarda, aynı devir sayısında, debi basma yüksekliği ile değişir. Bu eğriye tulumba karakteristik eğrisi denir. Tulumba karakteristik eğrisi ile isale hattının karakteristik eğrisinin kesiştiği nokta, o tulumba için işletme noktasını verir. H, (yükseklik) Tulumbanın karakteristik eğrisi Verim eğrisi İsale hattının karakteristik eğrisi 0 4 Q (Debi) ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com Tulumba verimi, % 44

45 İSALE SİSTEMLERİNDE HAVA KAZANLARI Tulumbaların ani olarak durması halinde borularda su darbesi meydana gelir. Bunun sebebi, akmakta olan sıvının atalet kuvvetinden dolayı hemen durmayıp, bir süre daha akmaya devam etmesidir. Bu durumda tulumbanın hemen yanındaki boru kesiminde basınç düşer. Normal işletme halinde tulumban hemen sonraki noktada işletme basıncı H=h+Δh kadar iken, birdenbire h-ah değerine düşer. Bu olaya depresyon dalgası denir. Depresyon dalgası sesin sudaki hızına eşit olarak ilerler. Bu hız, suyun elastisite modülü, borunun çapı, et kalınlığı ve borunun elastisite modülü yardımıyla hesaplanabilir. Depresyon miktarı, P a( V V ) 0 g İfadesi ile hesaplanabilir. Burada, a: sesin sudaki hızı, m/sn V 0 :Tulumba durduktan sonraki su hızı ~0, m/sn V:Tulumba durmadan önceki suyun hızıdır, m/sn a: Rijit borular (çelik) için 1000 m/sn alınabilir (PVC ve PE borular hariç). a değeri şu şekilde hesaplanabilir: a , 3 K,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com d e 45

46 H s a( V V P 0 8 g, 0 a( V V P 0 8 g, 0 H H h m s Kaptaj ) ) Terfi dairesi Statik su seviyesi Terfi hattı (İsale Hattı) Hazne (Depo) Şekil Terfili isalede sürpresyon ve depresyon çizgileri Sırasıyla, klape, hava kazanı ve vana,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 46

47 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 47

48 İSALE SİSTEMLERİNDE HAVA KAZANLARI Burada d boru çapı (m), e borunun et kalınlığı (m), K boru malzemesinin cinsine göre değişen katsayıdır. K değeri, PVC ve PE borular için 33,3 ve diğer cins malzemeden mamul borular için 1-5 arasında değişir. Su darbesinin bir kısım tesirleri sürtünme ile alındığı ve tulumbaların tamamen sükunet haline geçebilmesi için ½ sn kadar bir zaman geçeceği dikkate alınarak basınç salınımları 0,8 ile çarpılır. P 0 8 a( V V g, 0 ) Mesela a=1000 m/sn, g=10 m/sn² alınırsa, hs=hd=80*v olur Su hızının 1 m/sn olması halinde sürpresyon-depresyon basıncı 80 mss olur. İsale hatlarını su darbelerine karşı korumak için, terfi borusu ile geri tepme klapesi arasına bir kazan yerleştirilir. Tulumbanın aniden durması halinde kazandaki suyun bir kısmı boruya geçerek, aşırı basınç azalmasını önler. Basınç dalgası hazneye ulaşıp geri dönmesi halinde de borudaki bir kısım kazana geçerek aşırı bsınç artışlarına mani olur.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 48

49 İSALE SİSTEMLERİNDE HAVA KAZANLARI Gerekli kazan hacmi, V 6400( V V 0) 1 d P Şeklinde hesaplanabilir. Hava kazanı hacmi şu amprik formül ile de hesaplanabilir: V 0, 01Q L Burada, Q debi (m³/sn), L isale hattının boyu (m) dir. ÖRNEK: dış çapı 110 mm ve et kalınlığı 5,3 mm olan bir hatta V=1 m/sn dir. Hatta işletme basıncı 65 mss olduğuna göre su darbesini hesaplayınız a 365, 3m / sn , 3 33, 3 5, 3 365( 1 0) P 0, 8 9, 7 mss 9, 81,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 49

50 İSALE SİSTEMLERİNDE HAVA KAZANLARI 3651 H max 65 10, mss 9, H min 65 7, 8mSS 9, 81 Gerekli kazan hacmi, 6400( V V ) V 1 d 1 0, 11 0, P 37, Şeklinde hesaplanabilir. 0 4 Hava kazanı hacmi şu amprik formül ile de hesaplanabilir: 314, 0, 11 V 0, 01Q L 0, m 0, 47m 4 m 3 3,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 50

51 TESBİT KÜTLELERİ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 51

52 TESBİT KÜTLELERİ Boruların meyilli arazilerde ve akıcı zeminlerde döşenmesi halinde hendek üzerindeki toprak dolgu, borunun dengesini sağlamada yetersiz kalabilir. Bu durumda boruyu sabitlemek gerekir. Sabitleme işlemi; Meyilli arazilerde borular için tesbit kütlesi ve, Boru özel parçaları için teşkil edilen tesbit kütleleri olmak üzere iki grupta incelenir. TESBİT KÜTLELERİ-DÜZ BORU PRÇALARI Meyilli arazilerde kaymaları engellemek için aşağıdaki gibi tesbit kütleleri tesis edilir. Şekil Meyilli arazilerde tesbit kütleleri Toprak dolgu,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, Ankraj Beton tesbit kütlesi Beton veya kagir tesbit kütlesi 5

53 TESBİT KÜTLESİ-HAT VANASI İsale hattı güzergahına yerleştirilen hat vanalarında ve boruya yan bağlantı yapılan branşmanlarda yapını hareketini önlemek için tesbit kütlesi gerekmektedir. Kütle hesabına esas alınan, statik basınçtan 5 atm daha fazladır. P=statik basınç+ 5 atm. Kg/cm² Borudaki iç basınç, d P 4 Bu basınç; f n( d t) t kalınlığıdır. Olarak hesaplanır. şeklinde hesaplanan basınç cidar alanı tarafından karşılanacaktır. Burada t boru et Borunun üzeri kapandığında meydana gelen gerilme; f şeklindedir. σ: vana kapandığında vana yanındaki boruda meydana gelen basınçtır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 53

54 TESBİT KÜTLESİ-HAT VANASI Bu gerilme boru cidarında meydana gelen sürtünme ile karşılanabilir. Bu gerilmeyi karşılayacak boru boyu; 1, P L ( G R / 3G F ) Şeklindedir. Burada; L: yatay kuvvetin sönümlenme boyu G R : su ağırlığı, kg/m G F : boru üstündeki toprak ağırlığı, kg/m μ: 0,7 (kum dolgu için sürtünme katsayısı),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 54

55 TESBİT KÜTLELERİ- STANDART BOYUTLAR Tablo İçme suyu şebekelerinde maksimum basınç 80 mss ve zemin emniyet gerilmesi 1 kg/cm² alınması halinde dirseklere, T parçalarına ve körtapalara konması gereken tesbit kütlelerinin boyutları Eroğulu, 1998,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 55

56 TESBİT KÜTLELERİ Bu tip tesbit kitleleri ile zemine aktarılacak kuvvet; Denklem ile hesaplanabilir. Burada; G: boru ağırlığı, : meyil açısı k: boru ile zemin arasındaki sürtüneme katsayısıdır. Şayet; yani, F Gsin kgcos Gsin kgcos 0 olursa, F=0 olacağından boruda kayma olmaz. k tg k tg olursa boru tesbit edilmelidir. G sin,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com kg cos G cos G 56

57 TESBİT KÜTLELERİ-DİRSEK TESBİTLERİ Dirseklerin maruz kaldığı kuvvetler; Su hareketinden ileri gelen merkezkaç kuvveti, Boru ağırlığı ve su ağırlığı, Basınç kuvveti Olmak üzere üç grupta incelenir. Büyük çaplı borularda bile merkezkaç kuvveti ve borunun ağırlı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. O halde Dirseklerin tesbitinde gözönüne alınan kuvvet sadece basınç kuvvetidir. Dirseğe gelen itki kuvveti; R Psin Şeklinde hesaplanır. P,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com R / / P 57

58 TESBİT KÜTLELERİ-DİRSEK TESBİTLERİ Burada P; d P H 4 Şeklinde hesaplanan basınç kuvvetidir. γ: 1000 kg/m³, H: basınç, mss, d: boru çapı, m Masif kitlenin ağırlığı, G m, ile dirseğin R itki kuvvetinin bileşkesinin masifin oturduğu alanın 1/3 ünden taşmayacak şekilde χ seçilir. Beton ile zemin arasındaki sürtünme açısı, Φ, 30 º dir. R G k tg olmalıdır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com D χ D G R χ/3 58

59 Fiberglass Pipe Design,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 59

60 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 60

61 Figure Typical profile of vertical bend thrust blocking,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 61

62 TESBİT KÜTLELERİ-ÖRNEK BOYUTLANDIRMA ÇÖZÜLMÜŞ ÖRNEK: 30 cm çaplı bir isale hattı üzerinde zemin emniyet gerilmesinin 0,5 kg/cm² olduğu bir yerde boru 90 º lik bir yatay yön değiştirme yapmıştır. Deney basıncının 10 atm olduğunu kabul ederek dirseğe ait tesbit kütlesini projelendiriniz. Beton ile zemin arasındaki sürtünme açısı, Φ, 30 º dir. ÇÖZÜM Dirsekteki suyun merkezkaç kuvveti (R) ile su ve borunun ağırlıklarından ileri gelen etkiler ihmal edilebilir. Sadece basınç kuvvetleri nazarı dikkate alınır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, / / B=D 6 Şekil Dirseklere gelen kuvvet L D G Φ R χ/3

63 TESBİT KÜTLELERİ-ÖRNEK BOYUTLANDIRMA Dirsekteki basınç kuvveti; d 0, 3 P H kg 4 4 olur. Karşılanması gereken itki; 90 R Psin 7069sin 10000kg Masifin boyutları; h=b>*d=*0,3=0,6 m seçilirse, alan; A=0,6*06=0,36 m² olur.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com / / B=D 63 Şekil Dirseklere gelen kuvvet L D G Φ R χ/3

64 TESBİT KÜTLELERİ-ÖRNEK BOYUTLANDIRMA Birim zemin alanına gelen basınç, cm Olduğundan seçilen boyutlar uygun değildir. Boyutlar 1,51,5 m olsun. Bu durumda alan; A=,5 m² olur. R A R A Bu durumda seçilen boyutlar uygundur. Masifin ağırlığı; cm f=tg Φ=tg 30=0,577, 8kg / cm 0, 5 0, 444kg / cm kg / cm 0, 5 kg / cm R G 1730kg f tg 0, 577,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com / / B=D 64 Şekil Dirseklere gelen kuvvet L D G Φ R χ/3

65 TESBİT KÜTLELERİ-ÖRNEK BOYUTLANDIRMA Emniyet katsayısı 1, alınırsa, emniyetli ağırlık; Ge=1,*1730=0 500 kg Betonun yoğunluğunu, ton/m³ kabul ederek; Beton hacmi=0.5ton/,=9,5 m³ Betonun boyutları; 1,51,5 4, m =9,5 m³ Dirsek 45 º dönseydi, kuvvet yarıya düşeceğinden aynı şartlarda 1,1, 3,6 m =5, m³ beton yeterli olacaktı.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com / / B=D 65 Şekil Dirseklere gelen kuvvet L D G Φ R χ/3

66 ÖRNEK-1 CAZİBELİ İSALE,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 66

67 ÖRNEK SORU Nüfus verileri aşağıdaki gibi olan bir yerleşim yerinin su ihtiyacının belirleyiniz. Gelecek nüfusu iller Bankası metoduna göre belirleyiniz. ort q gün =00 L/N-gün Yıl Nüfus Proje süresi 1 yıl (Proje yapımı+ihale süreci) İnşaat süresi yıl Ø0, 5, 3, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 15, 140,160, 180, 00, 5, 50, 80, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 100, 1400, 1600 Kaptaj ile şebeke arasındaki isale hattı boykesiti aşağıdaki gibi olduğuna göre, isale hattını projelendiriniz. Hat üzerindeki gerekli techizatı gösteriniz.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 67

68 ,3 km 1,7 km 3,1 km Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, ŞEBEKE (p/γ) max, mss 80 (p/γ) min, mss 30 J V λ=0,05 D g 68

69 ÇÖZÜM 1. Gelecek Nüfus i , % P , % P ort P 1,68 olduğundan P P ort >3 ise P=3 alınır 1<P ort <3 ise P ort değeri alınır P ort <1 ise P=1 alınır. İhtiyaç debisi 1, 68 alınır ort max q gün OrtP 1,68 q 300 L / N gün gün 00 L / N gün,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com ii. n n G15 G30 N N Yıl Nüfus ( ) 1, ( ) 1, ( L / N gün) Qİht Nmax qgün 14380( N) 8145 m / gün 49,93L / sn ( L/ m ) 300( L / N gün) Qİht 18469( N) 9893 m / gün 64, 13L / sn ( L/ m ) 69

70 3. Boru seçimi; a. Jeodezik kot farkı H geo. =80-150=130 mss. 1,5 Atü (15 mss) basınca dayanıklı boru yeterli olmaz. Suyun enerjisi (suyun cazibe ile tepeyi aşması için mevcut kot farkı), 80-40=40 m Normlara göre borular; 5, 40, 60, 80, 100, 15, 160, 00, 50, 30, 400 ve 500 mss basınçlara dayanacak şekilde imal edilirler. b. Boru çapı; cazibeli isalede optimum su hızı 1,0 m/sn mertebesindedir. Su hızı 1,0 m/sn öngörülürse Q İht. =64,13L /sn için takribi boru çapı; 3 D 4Qİht. 464,1310 Qİht. V A V D 4 V 1, 0 Standart boru çapları; Ø , 5, 50, 80, 315, 355, 400, 0, 86m Ø80 Ø0, 5, 3, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 15, 140,160, 180, 00, 5, 50, 80, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 100, 1400, 1600 c. Borunun basınç dayanımını 15 mss seçelim. Daha yüksek basınca dayanıklı olan boruların et kalınlığı da fazla olduğundan, maliyetleri yüksek olmaktadır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 70

71 3-1. Boru Seçimi (ön değerlendirme: borunun basınç dayanımı ve et kalınlığı belirsiz); 3 4Q 464,1310 Ø50 V V 1,306 D 0, ,1310 Ø80 V 1,041 m / sn 0, ,13 10 Ø3 15 V 0,8 0,315 3 m / sn m / sn v 0, , Ø50 J 5,30310 L J L 5, ,1 m D g 0,5 9,81 0, ,041 1,30m 0,8 9, Ø80 3, L J L 3, , , 315 0,83 9, 81 3 Ø315 1, L J L 0, Standart boru çapları; Ø , 5, 50, 80, 315, 355, 400, Ø80 ve 315 Seçimi detaylandırılmalıdır ,98 m,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 71

72 Y A N. l Ü ö i G B s t. e e t h i ü s m r h M e A v e i. r n r v Ü D e. r Ç i f o es k., r P lık a F a B h. ü M Ø80 için e=0,6 mm SDR=13,6 PN 1,5 Ø315 için e=3, mm SDR=13,6 PN 1,5,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 7

73 3-. Seçilen borunun kesin hesabı; Ø80, Borunun et kalınlığı e=0,6 mm için su hızı ve yük kaybı; 3 4Q 464,1310 Ø80 V V 1,43 D (0,8 0,6 / 1000) D0,388m 0, 1 VD 1, 43 m / sn0, 388m Re Re 1,510 m / sn 5 8 Ø80 ; 10 Re 10 için 0, 003 Re 0,37 Ø80 L J L 6, 611 0,1 0, D0,388m m / sn v 0, ,43 Ø80 J 6, 6110 D g (0, 8 0,6 /1000) 9, ,45m 5 o C suiçn i,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 0,37 0, m/ m e=0,6 mm Ø80 73

74 3-3. Seçilen borunun kesin hesabı; Ø315, Borunun et kalınlığı e=3, mm için su hızı ve yük kaybı; 3 4Q 464,1310 Ø315 V V 1,13 D (0,315 3, /1000) D0, 686m 0, 1 VD 1,13 m / sn0, 686 m Re Re 1,510 m / sn 5 8 Ø315 ; 10 Re 10 için 0, 003 Re 0, ,1 0, , D0,686m m / sn v 0, ,13 Ø315 J 3, D g (0, 315 3, /1000) 9,81 Ø315 L J L 3, Ø , 0m Ø80 V 1,43 m/ sn ve L 6,45 m V 1,13m / sn ve L15, 0 m 0, 0155,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 3 5 o m / m e=3, mm Csuiçin Çap seçimi neye göre yapılır? Ø315 74

75 VD 1, 43m / sn0, 388m Ø80 Re , ,510 m / sn 5 o C suiçin VD 1,13 m / sn0, 686m Ø315 Re , ,510 m / sn 5 o C suiçin 0,015 olarak da alınabilirdi.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 75

76 4-1. İsale hattının çapı 80 Ø80 V 1,43 m/ sn ve L 6,45 m Ø315 V 1,13m / sn ve L15, 0 m Hattaki en yüksek basınç; =130 mss>15 mss 15 mss basınca dayanıklı boru seçilemez. Suyun enerjisi= 80-40=40 mss ,3 km 1,7 km 3,1 km Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com

77 4-. İsale hattının çapı m Δh 1 =3, =0,67 m SK M 177m Δh =3, =7,97m 70,00 79,33 (80-0,67) 13,00m Δh 3 =3, =6,38m Δh 4 =3, =8,9 m 6,03 (70,00-7,97) 150 İHDKN 55,65 (6,03-6,38) ,36 (55,65-8,9) 155,00,3 km 1,7 km 3,1 km V 196 m 196m H Δh 4 =???? =??? m 3 904m Ø80 V 1,43 m/ sn ve L 6,45 m Ø315 V 1,13m / sn ve L15, 0 m Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com??? 10 ŞYKN 85 ŞDKN Statik su seviyesi Piyozometre çizgisi Azami MK=150+15=75 m70 olsun Azami HK=85+80=165 m Asgari HK=10+30=150 m HK=155 m olsun Hesaplamaya niçin su kaynağından başlarız? 77

78 5. Şebeke ana borusu; Normlara göre borular; 5, 40, 60, 80, 100, 15, 160, 00, 50, Şebeke ana borusunun asgari basınç dayanımı? 30, 400 ve 500 mss basınçlara dayanacak şekilde imal edilirler. Şebeke ana borusundaki azami basınç=155-10=35 mss, Seçilecek borunun basınç dayanımı 60 mss olsun. Ø355, Borunun et kalınlığı e=1,9 mm için su hızı ve yük kaybı; 3 4Q 4 1,5 64,1310 Ø355 V V 1,130m / sn D (0,355 1,9 /1000) D0, 39m 5 8 Ø355 Re; 10 Re 10 için 0, 00 0,1 0, , 1 VD 1,13m / sn0,39m 3 Re ,37 6 Re 1,510 m / sn D0,39m Ø355 L J L 3, , 66 5 o C suiçin,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 0,37 0, v 0, ,13 Ø355 J,9410 D g (0,355 1,9 /1000) 9,81 m 3 m/ m e=1,9 mm Ø355 78

79 Y A N. l Ü ö i G B s t. e e t h i ü s m r h M e A v e i. r n r v Ü D e. r Ç i f o es k., r P lık a F a B h. ü M Ø355 için e=1,9 mm SDR=7,6 PN 6,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 79

80 6. İsale hattı ve ŞAB SK m Δh 1 =3, =0,67 m 177m 70,00 M Δh =3, =7,97m 79,33 (80-0,67) 13,00m Δh 3 =3, =6,38m Δh 4 =3, =8,9 m 6,03 (70,00-7,97) 150 İHDKN m ,00,3 km 1,7 km 3,1 km 196m HDPE,Ø 315, 15mSS, e = 3,mm 55,65 (6,03-6,38) V 3 904m İsalehattında; Δh 4 =, =,66 m 47,36 (55,65-8,9) H Ø80 V 1,43 m / sn ve L 6,45 m Ø1 35 V 1,13m / sn ve L 15,0 m Statik su seviyesi Piyozometre çizgisi Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 10 ŞYKN Azami MK=150+15=75 m70 olsun Azami HK=85+80=165 m Asgari HK=10+30=150 m 15,34 (155-,66) HDPE ŞAB Ø mss e = 1,9 mm 85 ŞDKN HK=155 m olsun 80

81 7. Kritik noktalarda basınç kontrolü 80 SK (i) İHDKN; P mSS 15mSS 177m 70,00 M P 6, ,03mSS 15mSS İşletme 79,33 13,00m 11,03 Statik 6, İHDKN m 155,00,3 km 1,7 km 3,1 km HDPE,Ø 315, 15mSS, e = 3,mm (ii) V ; P mSS 15mSS Statik P 55, ,65m 3, 00 mss 15,65 İşletme 55,65 V 9,36 Kaç tane kritik nokta vardır? (iii). H; P mSS 15mSS 47,36 H P 47, ,36m 15mSS 3 904m Şebeke,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com HDPE ŞAB Ø mss 115 e = 1,9 mm 3,34 10 ŞYKN (iv) ŞYKN; P ,00 mss 30 mss Statik 15,34 (155-,66) Statik İşletme 70 P 15, , 34 m 30 mss İşletme 85 ŞDKN Statik su seviyesi Piyozometre çizgisi Vana Vantuz (v) ŞDKN; P Statik , 00 mss 80mSS 81

82 ÖRNEK- TRFİLİ İSALE,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 8

83 ÖRNEK: Terfili isale + pompa seçimi Gelecek nüfusu kişi olan bir yerleşim yerinin su ihtiyacı aşağıda boykesiti verilen terfili isale ile karşılanacaktır. İsale hattının boru çapını belirleyiniz, manometrik basma yüksekliğini hesaplayınız. Pompa gücünü hesaplayınız. Pompa seçimini yapınız. Depresyon ve süpresyon basıncını hesaplayınız. Hava kazanının hacmini hesaplayınız. Terfi süresi günde 15 saattir. max q gün =50 l/n-gün Q γ: suyun özgül ağırlığı, 1000 kg/m 3 Q: terfi debisi, m 3 /sn H: terfi yüksekliği, m Terfi ɲ : tulumbanın ve pompanın toplam verimi; ɲ= 0,75 (%75) Standart Boru Çapları; Ø0, 5, 3, 40, 50, 63, 75, 90, 110, 15, 140,160, 180, 00, 5, 50, 80, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 100, 1400, 1600 Standart boru çaplarının artış trendi nasıl yorumlanabilir? Su hızı ile ilişkisi? Nmax qgün v J 15saat D g N kw QH, kw 10,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com Hm=hGeo.+ h 197,00 H m h hgeo (A) PÇ L=6 000 m 70,00 (B) 83

84 ÇÖZÜM: 1. Terfi debisi; Q 50( L / N gün) N q n 30000( N) m / gün 31,50 m / saat 0, m / sn ( L/ m ) İht max gü Terfi süresi 15saat olduğundan,. Boru seçimi; Terfi a. Jeodezik basma yüksekliği H geo. =70-197=73 mss. Depresyon-süpresyon basıncı da göz önüne alınarak 1,5 Atü (15 mss) basınca dayanıklı boru yeterli olabilir. b. Boru çapı; terfili isalede optimum su hızı 0,6-0,8 m/sn mertebesindedir. Su hızı 0,70 m/sn öngörülürse Q Terfi =0,1389 m 3 /sn için takribi boru çapı; Q ( m / gün) 15( saat / gün) Normlara göre borular; 5, 40, 60, 80, 100, 15, 160, 00, 50, 30, 400 ve 500 mss basınçlara dayanacak şekilde imal edilirler. D 4QTerfi 40,1389 QTerfi V A V D 0,50m Ø500 4 V 0, , m / saat 9 m / sn,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com Hm=hGeo.+ h 197,00 H m h hgeo (A) PÇ L=6 000 m Standart boru çapları; Ø , 400, 450, 500, 560, 630, 710, (B) 84 70,00

85 3-1. Boru Seçimi (ön değerlendirme: borunun basınç dayanımı ve et kalınlığı belirsiz); 4Q 40,1389 Ø450 V V 0,873 D 0,45 40,1389 Ø500 V 0,707 0, 50 40,1389 Ø560 V 0,564 0, 56 m / sn m / sn v 0,05 0, Ø450 J,1610 L J L, ,96m D g 0,45 9,81 0,05 0,707 7,65m 0,50 9, Ø500 1, L J L 1, ,05 0,654 Ø560 0, , , 56 9, L J L,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com m / sn Standart boru çapları; Ø , 400, 450, 500, 560, 630, 710, Ø 500 Seçimi detaylandırılmalıdır ,34m 85

86 3-. Bresse Formülüne göre terfili isalede ekonomik boru çapı; 1,35 Q D 1, 7 Q ,35 0,1389 D 1, 7 0, ,503m D 0, 634 Bresse Formülü; D 1,5 Q D 1,5 0,1389 0, 559m e Terfili isale hattında boru çapı 0,5 m civarında olacaktır. İsale hattında; Boru çapı, Borunun basınç dayanımı, Et kalınlığı, Su hızı, Yük kaybı Hesaplanmalıdır. m e Standart boru çapları; Ø , 400, 450, 500, 560, 630, 710, İkinci seçenek; Standart boru çapları; Ø , 450, 500, , 710,,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 86

87 3-3. Katalogdan boru Seçimi; Uygun çaptaki standart boruların teknik özellikleri farklı kataloglardan irdelenir. - Basınç dayanımı (15 mss olmalı), - Hammaddenin hurda plastik olup olmadığı (hurdadan çekme boru), - Et kalınlığı, - Fiyatı, - Nakliye mesafeleri, - SDR - Diğer teknik özellikleri PN 1,5 Ø450 Ø500 Ø560 Ø630 SDR=Dış çap/et kalınlığı,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 87

88 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 88

89 Y A N. l Ü ö i G B s t. e e t h i ü s m r h M e A v e i. r n r v Ü D e. r Ç i f o es k., r P lık a F a B h. ü M Ø500 için e=36,8 mm SDR=13,6 PN 1,5 Ø560 için e=41, mm SDR=13,6 PN 1,5,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 89

90 How it s made,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 90

91 z/polietilen-borular.html,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 91

92 3-4. Seçilen borunun kesin hesabı; Ø500, Borunun et kalınlığı e=36,8 mm için su hızı ve yük kaybı; 4Q 40,1389 Ø500 V V 0,973 D (0,50 36,8 /1000) D0,464m m / sn 0, 1 VD 0,973m/ sn0, 464 m Re için Re 1,510 m / sn 5 8 Ø500 ; 10 Re 10 0, 003 Re 0,37 6 0,1 0,003 0, , 37 6 v 0, , 973 Ø500 J 1, 6510 D g (0,50 36, 8 /1000) 9,81 Ø500 L J L1, D0, 464m ,89m 5 o C suiçin,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 3 m/ m e=36,8 mm Ø500 9

93 Ø560, Borunun et kalınlığı e=41, mm için su hızı ve yük kaybı; 4Q 40,1389 Ø560 V V 0,775 D (0,56 41, /1000) D0,4776m 0, 1 VD 0, 775 m/ sn0, 4776 m Re için Re 1,510 m / sn 5 8 Ø560 ; 10 Re 10 0, 003 Re 0,37 6 Ø560 L J L 0, 0,1 0, D0, 4776m ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 0, 37 m / sn v 0, , 775 Ø560 J 0,9510 D g (0,56 41, /1000) 9,81 5,73m 0, m/ m 5 o C suiçin Seçilen boru Ø560, Et kalınlığı e=41, mm, Borunun basınç dayanımı=15 mss e=41, mm Ø560 93

94 Ø630, Borunun et kalınlığı e=46,3 mm için su hızı ve yük kaybı; 4Q 40,1389 Ø630 V V 0,61 m / sn D (0,6346,3 /1000) D0,5374m 0, 1 VD 0, 61 m/ sn0,5374 m Re Re 1,510 m / sn 5 8 Ø630 ; 10 Re 10 için 0, 003 Re 0,37 6 0,1 0,003 0, , 37 7 v 0, 015 0, 61 Ø630 J 0,54110 D g (0, 63 46,3 /1000) 9,81 Ø630 0,54 D0,534 7 m 3 L J L ,5m Ø500 V 0,973 m / sn ve L 9,89 m Ø560 V 0, 775m/ sn ve L 5, 73 m Ø630 V 0,61 m / sn ve L 3,5 m 5 o C suiçin,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 3 m/ m e=46,3 mm Çap seçimi neye göre yapılır? Ø630 94

95 VD 0,973m / sn0,5 m Ø500 Re , ,5 10 m / sn 5 o C suiçin VD 0, 775 m / sn0,56m Ø560 Re , ,510 m / sn 5 o C suiçin,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 0,015 olarak da alınabilirdi. 95

96 4. Manometrik basma yüksekliği, Ø560, Borunun et kalınlığı e=41, mm, Borunun basınç dayanımı=15 mss H h h m Geo. 73,00 5,73 78,73 mss 5. Pompanın gücü; N kw 3 3 Q H 1000 kg / m 0,1389 m / sn78, 73m 1, , kw , ,0 kw 6. Hava kazanı hacmi; 6 - i. Basınç daglasının yayılma hızı; K=33,3 (plastik borular) a a 44,3 m / sn D ,3 K 48,3 33,3 e 4 1, a değeri ne kadar büyük olursa depresyonsüpresyon basıncı o kadar yüksek olur. Çelik ols aydı basınç daglasının yayılma hızı; a ,75m / sn ,3 0,50 4 1, =0,5 (Çelik) =1,0 (Font) =5,0 (kurşun ve beton),, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com!!! Güce göre marj miktarları; N teo <10 kw için %5 marj 10<N teo <0 kw için %0 marj 0<N teo <30 kw için %15 marj N teo >30 kw için %10 marj şeklindedir. 96

97 6. Hava kazanı hacmi; 6 - ii. Süpresyon - depresyon basıncı; 44,3 0, a V V 0 PSüpr g 9,81 44,3 0, a V V 0 PDepr iii. Hava kazanı hacmi;. g 9,81 7,96mSS 6400V 64000, Vk 1 D 1,19m ( Pd ) ( 7,96) iv. Depresyon halinde azami basınç; Max Pİşl Hm P 78, 73 7,95 106, 69mSS 15mSS 7,96mSS,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 3 Depresyon basıncı niçin kontrol edilir? a değeri ne kadar büyük olursa depresyonsüpresyon basıncı o kadar yüksek olur. Borular balon kadar esnek olsaydı hava kazanına ihtiyaç duyulur muydu? 97

98 7. Pompa seçimi; Standart Pompa Katoloğu,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, H Q m Terfi 78,73 mss 500m 1 Asil 1 Yedek ( pompa) / saat 98

99 7. Pompa seçimi; Standart Pompa Katoloğu,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, H Q m Terfi 78,73 mss 500m / saat 99

100 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 100

101 ,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 101

102 Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 10

103 1 adet 160 kw motor TL,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, 103

104 8. Piyozometre çizgisi; Hm=hGeo.+ h 197,00 75,73 5,73m 78,73 hgeo=73 m (A) PÇ L=6 000 m 70,00 Deps. Süpr.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com (B) Tasarım özeti 560(15mSS,e Q H N V Terfi m kw kazan PK P Max ( A) P 500m İşl. V J 3 3 / 41,mm) 3 h 5,73mSS 160kW m / m 197, 00m 78,73mSS H m saat 0,775m / sn 0, ,73mSS,19m 75, 73mSS 7,95m P 106, 69mS S 104

105 9. Nakliye; Katologda borunun ağırlığı 66,81 kg/m olarak verilmiştir. 6000m hatta kullanılacak boruların toplam ağırlığı; ,81= kg 400 ton 6000 m boru (6 m/adet), 1000 adet yapar. Bir tıra 5 adet yüklenebilse 50 tır-sefer ile taşınabilir. Bir tırın taşıma kapasitesi 7 ton civarındadır. Tam yükleme yapılabilirse??? en az 15 seferde taşınabilir. 10. Borunun satın alma maliyeti; PE100 borunun birim maliyeti 196,06 /m kabul edilirse; 6000 m 196,06 /m = (PE100) Ya da 1,8 US$/kg kg= US$ (HDPE) 11. Diğer maliyetler; HDPE boru 1,8 US$/kg Daha ekonomik bir tasarım nasıl yapılabilir? Ø?, Ham su alma, ham su arıtma, su terfisi, su iletim hatları-su terfi süresi? dağıtma hatları ve diğer ilkyatırımı oluşturan maliyetlere ilave olarak yıllık işletme maliyetleri (terfi enerjisi, sabit ve değişken maliyetler, vergiler ve su hakları) belirlenerek suyun tüketicilere satış fiyatı belirlenebilir. YAPI-HDPE-100-BORULAR.pdf,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 105

106 ÖZET Terfili isale tasarımının öncelikleri; 1. Pompa: Pompanın maksimum verimde (enerji tasarruflu olarak) çalışması, debi-basma yüksekliği ile uyumlu doğru pompa seçimi,. Boru çapı: İsale hattının enerji tasarruflu olarak tasarlanması için isale hattında su hızının 0,60-0,80 m/sn mertebesinde olması, isale hattında yük kayıplarını düşük tutarak, manometrik basma yüksekliğinin asgari düzeyde tutulması, 3. Basınç dayanımı: Borunun basınç dayanımı süpresyon-depresyon basıncını da karşılayabilmelidir. 4. Hava kazanı: Motorun ani durması halinde hattın zarar görmemesi için hava kazanı tasarlanmalı. 5. Proje: İsale hattına ait boykesit üzerinde; piyozometre çizgisi, işletme ve statik basınç, gerekli teçhizat (geri tepme klapesi, vanalar, vantuzlar, boru çapı ve cinsi) ve kotlar okunaklı şekilde yer almalıdır. Pompanın beklenen çalışması süresi 15 saattir. Su ihtiyacı az olduğunda çalışma süresi de kısalacaktır. Bu çalışma süresi haznedeki su seviyesi kontrol edilerek ayarlanabilir. Önemli olan pompanın maksimum verimde çalıştırılmasıdır. Pompa 500 m 3 /saat kapasiteli bir asil ve +1 yedek olmak üzere pompa olabileceği gibi, tercihen 50 m 3 /saat ve +1 yedek olmak üzere 3 pompa olarak da tasarlanabilir. Her durumda verimin maksimum olması birinci önceliktir. Daha düşük kapasiteli çok sayıda pompa da ekonomik olmaz. Terfi merkezi pompa seçimine göre tasarlanır.,, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Böl. Çağış/Balıkesir, agunay@balikesir.edu.tr, ahmetgunay@gmail.com 106