مطالعه آزمایشگاهی نشت آب از ترک های طولی لوله های پلی اتیلن

سابقه و هدف: نشت در شبکه های آبرسانی سبب از دست رفتن منابع آب و انرژی زیادی می شود. پیش بینی میزان نشت و تصمیم گیری بهینه در مورد استراتژی های کنترل نشت، به درک عمیقی در مورد رابطه نشت-فشار نیاز دارد. لوله های پلی اتیلن چگالی بالا (HDPE) به صورت گسترده در شبکه های توزیع آب در دهه های اخیر استفاده می شود و رفتار نشت در این نوع لوله ها هنوز کاملا مشخص نیست. هدف از انجام این مطالعه شناخت رفتار نشت از شکاف طولی برای لوله های پلی اتیلن و پارامترهای موثر برای رفتار الاستیک می باشد. مواد و روش ها: برای نیل به اهداف این پژوهش، مدل نیمه صنعتی آزمایشگاهی ساخته شد. براساس بررسی های اولیه و مطالعات کتابخانه ای، پارامترهای موثر استخراج شده و سپس با در نظر گرفتن پارامترهای قطر و ضخامت لوله، ابعاد ترک و دما، ۱۰ نمونه آزمایشگاهی تهیه شد. سپس نمونه ها توسط پمپ فشار قوی تحت فشار قرار داده شدند و با تنظیم فشار میزان دبی خروجی از ترک طولی و دمای محیط در طول آزمایش برای هر فشار اندازه گیری گردید. سپس با استفاده از روش آنالیز ابعادی، نتایج حاصل آزمایشگاهی تحلیل گردید. نتایج و بحث: در شکاف های طولی لوله های پلی اتیلن مقدار دبی نشت تابعی از تغییرات مساحت موضع نشت است. نتایج آزمایش ها نشان داد که میزان تغییر در مساحت موثر موضع نشت با فشار در حالت الاستیک رابطه تقریبا خطی دارد. همچنین شیب تغییرات مساحت موثر نسبت تغییرات فشار بستگی به پارامترهایی نظیر ابعاد ترک، قطر و ضخامت لوله و دمای محیط دارد. از میان این پارامترها تاثیر طول ترک و دمای محیط به نسبت دیگر پارامترها برجسته بوده و تاثیر بیشتری بر میزان نشت در ترک طولی داشته است. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و استفاده از تحلیل ابعادی، رابطه ای برای تخمین تغییر مساحت موثر موضع نشت در ترک طولی لوله پلی اتیلن ارائه شده است. با استفاده از این رابطه دبی نشت در فشارهای مختلف قابل محاسبه است. در مطالعه حاضر توان نشت برای ترک های طولی لوله پلی اتیلن در محدوده ۰.۴۴ تا ۱.۴۴ محاسبه شده است و با رابطه ارائه شده همخوانی دارد. در صورتی که هر کدام از پارامترهای موثر مانند طول ترک و یا فشار افزایش یابد، در حالت الاستیک توان نشت به ۱.۵ نزدیک می گردد. با توجه به وجود عدم قطعیت در مورد ابعاد ترک ها در شبکه های توزیع آب نمی توان یک عدد را برای توان نشت ارائه کرد اما میانگین توان نشت در آزمایشات صورت گرفته معادل ۱ می باشد. همچنین در آزمایش دیگری اثر دما بر میزان نشت به طور مستقل در فشار ۵ بار بررسی شد و نشان داد افزایش دما می تواند سبب افزایش نشت در لوله های پلی اتیلن گردد. همچنین در فشار ۴۰ درجه سانتی گراد از حالت الاستیک خارج شده و شیب تغییرات به شدت افزایش می یابد. نتیجه گیری: براساس نتایج این تحقیق می توان گفت برای کنترل نشت در شبکه های توزیع آب شهری که لوله های پلی اتیلن به کار رفته است بایستی به کنترل و مدیریت فشار توجه بیشتری نمود. همچنین علاوه بر پارامترهای مرسوم بایستی به دمای محیط توجه کرد. در مناطق گرمسیر برای تخمین میزان نشت لوله های پلی اتیلن و انتخاب استراتژی مناسب جهت کاهش میزان نشت از رابطه توسعه یافته ارائه شده استفاده کرد.

Keywords:

شبکه توزیع آب , رابطه نشت و فشار , ترک طولی , رفتار الاستیک , دما