Антибас Имад Ризакалла, доцент кафедры «Основы конструирования машин», кандидат технических наук, доцент
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Дьяченко Алексей Геннадьевич, доцент кафедры «Основы конструирования машин», кандидат технических наук
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Саед Бакир Имад, доцент кафедры «Сельскохозяйственное машиностроение», доктор технических наук, доцент
САР, г. Алеппо, Университет Алеппо, механический факультет
Aleppo, Syria
Introduction. Providing people with high quality drinking water has always come first. However, its transportation through pipeline systems was often associated with some problems, such as the temperature of the water and the environment, as well as the possibility of water hammer on certain pipe sections. This was especially true for systems that use polyethylene pipes. Temperature is a key factor affecting the flexibility properties of polyethylene pipes, and it affects not only the design, but also the investment in the development of water supply networks. The purpose of these studies was to study the effect of water and ambient temperature on the density, properties of the pipe material and the speed of propagation of a hydraulic shock wave in polyethylene pipes.
Materials and Methods. In the experiments performed, the method of field research was used, when tests are carried out on specialized equipment on samples specially made for the pursued purposes. Here, samples of high-density polyethylene pipes were used, which were subjected to tensile tests on a tensile testing machine, and each experiment was carried out three times.
In the course of the experiments, the samples were exposed to certain temperature regimes (both external and internal), while the influence of the hydrodynamic pressure of the liquid in the pipe was also investigated, as a result of the change in time of the liquid velocity in its sections. To do this, the samples were supplied with liquid under a certain pressure in order to find out the influence on the pipes of an effect known as water hammer.
Results. In the course of the research, it was found that the value of the elastic modulus of high-density polyethylene PE100 decreases with increasing water temperature, and the decrease at a temperature of 60° C reaches 60.21% compared to its value at a water temperature of +4° C. Based on the results of experiments to determine the effect of the elastic modulus of polyethylene with increasing temperature, an exponential equation was derived to calculate the value of the polyethylene coefficient as a function of time E = 1.312e-0,01t with the correlation coefficient R2 = 0.988 ; and based on the results of the studies carried out to calculate the value of the propagation velocity of a hydraulic shock wave, an exponential equation was derived as a function of time C = 275.9e-0,01t with the coefficient correlation R2 = 0.987 .
Discussion and Conclusions. In the course of the research, it was found that such a phenomenon as water hammer has a harmful effect on the pipe walls, which, if possible, should be avoided even at the design stage of the water supply network. During the experiments, it was found that with an increase in temperature, the values of the elastic modulus of polyethylene decreased with a simultaneous decrease in the values of the propagation velocity of the hydraulic shock wave.
Введение. Снабжение людей качественной питьевой водой всегда имело первостепенное значение. Но её транспортировка по трубопроводным системам зачастую бывает связана с проблемами, вызываемыми, например, температурой воды и окружающей среды, а также возможностью возникновения гидравлических ударов на отдельных участках труб. В большей степени эти проблемы касаются систем, в которых используются трубы из полиэтилена. Температура — это один из наиболее важных факторов, влияющих на гибкость полиэтиленовых труб, и этот фактор оказывает влияние не только на проектирование водопроводных сетей, но и на капиталовложения в их развитие. Целью настоящих исследований явилось изучение влияния температуры воды и окружающей среды на свойства материала труб и скорость распространения гидравлической ударной волны в полиэтиленовых трубах.
Материалы и методы. В проведенных авторами опытах применялся метод натурных исследований, когда для испытания используются специализированное оборудование и специально изготовленные для этих целей образцы. В данном случае использовались образцы труб из полиэтилена высокой плотности, которые подвергались испытаниям на растяжение на разрывной машине, причём каждый опыт проводился троекратно. В процессе проведения опытов образцы подвергались воздействию определённых температурных режимов (как внешних, так и внутренних), при этом исследовалось также влияние гидродинамического давления жидкости в трубе в результате изменения скорости жидкости в её секциях. Для этого в образцы подавалась жидкость под определённым давлением, чтобы выяснить влияние на трубы эффекта, известного как гидроудар.
Результаты исследования. В ходе исследования было установлено, что значение модуля упругости полиэтилена высокой плотности PE100 уменьшается с повышением температуры воды, причём величина снижения при температуре 60 °C достигает 60,21 % по сравнению с его значением при температуре воды +4 °C. В результате опытов по определению изменения модуля упругости полиэтилена с повышением температуры было выведено экспоненциальное уравнение для расчета значения полиэтиленового коэффициента как функции времени E = 1,312e-0,01t с коэффициентом корреляции R2 = 0,988 , а для расчета значения скорости распространения гидравлической ударной волны было выведено экспоненциальное уравнение как функции времени C = 275,9e-0,01t с коэффициентом корреляции R2 = 0,987.
Обсуждение и заключения. В результате экспериментов было установлено, что вредное воздействие на стенки труб оказывает такое явление, как гидроудар, возникновение которого по возможности необходимо избегать ещё на этапе проектирования водопроводной сети. В ходе исследования было определено, что с увеличением температуры значения модуля упругости полиэтилена уменьшались при одновременном понижении значений скорости распространения гидравлической ударной волны.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.