Порівняння рівнянь Хейзена-Вільямса і Дарсі-Вейсбаха для розрахунку гідравлічних втрат при транспортуванні очищених стічних вод в місті Кербела, Ірак

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251385

Ключові слова:

рівняння Хейзена-Вільямса, рівняння Дарсі-Вейсбаха, WaterCAD V8i, гідравлічні втрати, коефіцієнт кореляції

Анотація

В даний час для підтримки процесу сталого використання водних ресурсів широко поширене повторне використання стічних вод. Тому очищені стічні води можна транспортувати у відповідні місця та використовувати для різних цілей. У даному дослідженні за допомогою WaterCAD Version 8i представлена емпірична залежність між рівняннями Дарсі-Вейсбаха та Хейзена-Вільямса для чотирьох типів матеріалів труб (ковкий чавун, склопластик, бетон та пластик). Були розроблені дві моделі для оцінки гідравлічних втрат у трубах з використанням різних діаметрів: перша з діаметром труби від 800 мм до 1200 мм при витраті 1,16 м3/с, друга з діаметром труби від 1600 мм до 2000 мм при витраті 4,63 м3/с. Результати дослідження являють собою значення гідравлічних втрат, отримані з рівняння Дарсі-Вейсбаха та Хейзена-Вільямса, які використовувалися для їх кореляції за допомогою IBM SPSS Statistics. Коефіцієнт кореляції між обома рівняннями склав 0,991, 0,990, 0,990 і 0,990 для ковкого чавуну, склопластику, бетону і пластика. Крім того, залежність між гідравлічними втратами та діаметром труби обернено пропорційна для обох рівнянь. Також, обидва результати рівняння гідравлічних втрат однакові. Значення гідравлічних втрат у рівнянні Дарсі були вищими для ковкого чавуну та склопластику, але нижчими для бетону та пластику в обох моделях. Вибір бетонних або пластикових труб для транспортування очищених стічних вод краще, ніж інших матеріалів. Ще один висновок полягає в тому, що діаметр труби впливає на величину гідравлічних втрат незалежно від виду рівняння, будь то рівняння Дарсі-Вейсбаха чи Хейзена-Вільяма. Нарешті, дане співвідношення дуже корисне для проектувальників при перетворенні значень гідравлічних втрат, отриманих за допомогою представлених рівнянь.

Спонсор дослідження

  • This work was carried out at Moscow State University of Civil Engineering.

Біографії авторів

Layth Saeed Abdulameer, Moscow State University of Civil Engineering; University of Kerbala

PhD Student, Assistant Lecture

Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering

Department of Petroleum Engineering

Nazira Dzhumagulova, Moscow State University of Civil Engineering; Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Associate Professor

Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering

Hayder Algretawee, University of Kerbala

Doctor of Water Resources Engineering, Lecturer

Department of Civil Engineering

Larisa Zhuravleva, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Associate Professor

Department of Organization and Technology of Construction of Environmental Facilities

Musa Habib Alshammari, University of Kerbala

Professor of Water Resources Engineering

Department of Civil Engineering

Посилання

  1. Travis, Q. B., Mays, L. W. (2007). Relationship between Hazen–William and Colebrook–White Roughness Values. Journal of Hydraulic Engineering, 133 (11), 1270–1273. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:11(1270)
  2. Elhay, S., Simpson, A. R. (2011). Dealing with Zero Flows in Solving the Nonlinear Equations for Water Distribution Systems. Journal of Hydraulic Engineering, 137 (10), 1216–1224. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000411
  3. Niazkar, M., Talebbeydokhti, N., Afzali, S. H. (2017). Relationship between Hazen-William coefficient and Colebrook-White friction factor: Application in water network analysis. European Water, 58, 513–520. Available at: http://www.ewra.net/ew/pdf/EW_2017_58_74.pdf
  4. Rossman, L. A. (2000). EPANET 2 Users Manual. USEPA. Available at: https://www.microimages.com/documentation/Tutorials/Epanet2UserManual.pdf
  5. Liou, C. P. (1998). Limitations and Proper Use of the Hazen-Williams Equation. Journal of Hydraulic Engineering, 124 (9), 951–954. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:9(951)
  6. Valiantzas, J. D. (2005). Modified Hazen–Williams and Darcy–Weisbach Equations for Friction and Local Head Losses along Irrigation Laterals. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131 (4), 342–350. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(2005)131:4(342)
  7. Jamil, R., Mujeebu, M. A. (2019). Empirical Relation between Hazen-Williams and Darcy-Weisbach Equations for Cold and Hot Water Flow in Plastic Pipes. WATER, 10, 104–114. doi: https://doi.org/10.14294/water.2019.1
  8. Kuok, K. K., Chiu, P. C., Ting, D. C. M. (2020). Evaluation of “C” Values to Head Loss and Water Pressure Due to Pipe Aging: Case Study of Uni-Central Sarawak. Journal of Water Resource and Protection, 12 (12), 1077–1088. doi: https://doi.org/10.4236/jwarp.2020.1212064
  9. Hashemi, S., Filion, Y., Speight, V., Long, A. (2020). Effect of Pipe Size and Location on Water-Main Head Loss in Water Distribution Systems. Journal of Water Resources Planning and Management, 146 (6), 06020006. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)wr.1943-5452.0001222
  10. Valiantzas, J. D. (2008). Explicit Power Formula for the Darcy–Weisbach Pipe Flow Equation: Application in Optimal Pipeline Design. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 134 (4), 454–461. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(2008)134:4(454)
  11. Achour, B., Amara, L. (2020). New Formulation of the Darcy-Weisbach Friction Factor. Larhyss Journal, 43, 13–22. Available at: https://www.researchgate.net/publication/344467645_NEW_FORMULATION_OF_THE_DARCY-WEISBACH_FRICTION_FACTOR
  12. Simpson, A., Elhay, S. (2011). Jacobian Matrix for Solving Water Distribution System Equations with the Darcy-Weisbach Head-Loss Model. Journal of Hydraulic Engineering, 137 (6), 696–700. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000341
  13. WaterCAD Users Guide. Available at: https://www.academia.edu/30192668/WaterCAD_Users_Guide
  14. Al-Shammari, M. H. J., Algretawee, H., Al-Aboodi, A. H. (2020). Using Eight Crops to Show the Correlation between Paucity Irrigation and Yield Reduction of Al-Hussainiyah Irrigation Project in Karbala, Iraq. Journal of Engineering, 2020, 1–12. doi: https://doi.org/10.1155/2020/4672843
  15. Ntengwe, W., Chikwa, M., Witika, L. K. (2015). Evaluation of Friction Losses In Pipes And Fittings Of Process Engineering Plants. International Journal of Scientific & Technology Research, 4 (10), 330–336. Available at: https://www.ijstr.org/final-print/oct2015/Evaluation-Of-Friction-Losses-In-Pipes-And-Fittings-Of-Process-Engineering-Plants.pdf
  16. Jamil, R. (2019). Frictional head loss relation between Hazen-Williams and Darcy-Weisbach equations for various water supply pipe materials. International Journal of Water, 13 (4), 333–347. doi: https://doi.org/10.1504/ijw.2019.106047
  17. Layth Saeed Abdulameer, A., Dzhumagulova, N. T. (2021). Feasibility study of the choice of pipe parameters and wastewater transportation system for irrigation on the example of the administrative district of Kerbala (Iraq). School of Engineering Bulletin, 49, 81–89. doi: https://doi.org/10.24866/2227-6858/2021-4/81-89
  18. Santos-Ruiz, I., López-Estrada, F.-R., Puig, V., Valencia-Palomo, G. (2020). Simultaneous Optimal Estimation of Roughness and Minor Loss Coefficients in a Pipeline. Mathematical and Computational Applications, 25 (3), 56. doi: https://doi.org/10.3390/mca25030056
  19. Ormsbee, L., Walski, T. (2016). Darcy-Weisbach versus Hazen-Williams: No Calm in West Palm. World environmental and water resources congress 2016. doi: https://doi.org/10.1061/9780784479865.048
  20. Amaral Madeira, A. (2020). Major and minor head losses in a hydraulic flow circuit: experimental measurements and a Moody’s diagram application. Eclética Química Journal, 45 (3), 47–56. doi: https://doi.org/10.26850/1678-4618eqj.v45.3.2020.p47-56
  21. Jaćimović, N., Stamenić, M., Kolendić, P., Đorđević, D., Radanov, B., Vladić, L. (2015). A novel method for the inclusion of pipe roughness in the Hazen-Williams equation. FME Transaction, 43 (1), 35–39. doi: https://doi.org/10.5937/fmet1501035j
  22. Marušić-Paloka, E., Pažanin, I. (2020). Effects of boundary roughness and inertia on the fluid flow through a corrugated pipe and the formula for the Darcy–Weisbach friction coefficient. International Journal of Engineering Science, 152, 103293. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2020.103293

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-01-24

Як цитувати

Abdulameer, L. S., Dzhumagulova, N. ., Algretawee, H., Zhuravleva, L., & Alshammari, M. H. (2022). Порівняння рівнянь Хейзена-Вільямса і Дарсі-Вейсбаха для розрахунку гідравлічних втрат при транспортуванні очищених стічних вод в місті Кербела, Ірак. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (115), 36–43. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251385

Номер

Том 1 № 1 (115) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Layth Saeed Abdulameer, Nazira Dzhumagulova, Hayder Algretawee, Larisa Zhuravleva, Musa Habib Alshammari

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.