Hydraulikk i EPANET

Vannets energiformer

Som kjent går ikke energi tapt, det endrer bare tilstand. I vannet fordeler energien seg over fire tilstander:

1. Bevegelsesenergi (kinetisk energi)
2. Trykkenergi
3. Stillingsenergi (den høyden vannet ligger på)
4. Varme

Vi kan som regel ikke nytte oss av varmeenergien for å flytte vannet fra A til B, og energiformen er et resultat av friksjon mellom rørveggen og vannet i tillegg til turbulens i selve vannet – noe vi vil unngå. Det gjør at vi i praksis sier at vannets energi er summen av stillingsenergien ($Z$), bevegelsesenergien ($\frac{V^{2}}{2g}$) og trykkenergien ($\frac{P}{\gamma}$):

Der:

• $H$ = totaltrykk ($\text{L}$)
• $Z$ = høyde over referansenivå, vanligvis havnivå ($\text{L}$)
• $V$ = hastighet ($\frac{\text{L}}{\text{T}}$)
• $g$ = tyngdeakselerasjonen ($\frac{\text{L}}{\text{T}^{2}}$)
• $P$ = trykk ($\frac{\text{M}}{\text{L}\text{T}^{2}}$)
• $\gamma$ = vannets spesifikke vekt ($\frac{\text{M}}{\text{L}^{2}\text{T}^{2}}$)

Som regel oppgir man totaltrykk i meter vannsøyle (mVS).

Trykk i EPANET

Trykk- og energilinje

Plotter vi totaltrykket langs en rørledning får vi energilinjen for systemet (på engelsk: energy grade line – EGL). Dette er så langt vannet vil stige i et rør som er åpent til atmosfæren om vi setter det inn med en stuss i senter av rørledningen mot vannstrømmen.

Setter vi i stedet inn et rør på ledningen som er åpent til atmosfæren, men uten en stuss mot vannstrømmen, får vi trykklinjen til systemet (på engelsk: hydraulic grade line – HGL). Dette er også det vil kaller manometrisk trykkhøyde eller hydraulisk høyde. Trykklinjen inkluderer ikke hastighetshøyden ($\frac{V^{2}}{2g}$).

Forenkling i EPANET

Ved modellering av drikkevannsnettet er hastighetshøyden som regel veldig mye mindre enn trykkhøyden og stedshøyden, og blir ofte ignorert. For eksempel er hastighetshøyden ca 5 cm ved en hastighet på 1 m/s og ca 20 cm ved en hastighet på 2 m/s.

EPANET gjør samme forenkling, og setter energilinjen lik trykklinjen. Total Head i EPANET er dermed lik stedshøyde + trykkhøyde.

I modellering av drikkevannsnett er det vanlig å omtale Total Head som totaltrykk, selv om vi neglisjerer hastighetshøyden.

Det er likevel tilfeller hvor hastighetshøyden vil være av betydning, f.eks ved modellering av turbiner. Er man i en situasjon hvor hastighetshøyden er vesentlig kan man regne ut denne og trekke den fra energilinjen (som er antatt er lik trykklinjen).