1. No category

2015-04-07
Te k n i s k V a t t e n r e s u r s l ä r a
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
_________________________________________________________________________________________
Magnus Persson, Rolf Larsson, Linus Zhang
Sid. 1
Instruktioner
Inlämningsuppgifter görs i grupper om två (till tre) studenter. Individuell inlämning är inte
tillåten. Det finns två inlämningar (1 och 2) som innehåller vardera tio deluppgifter (1.1, 1.2
osv). Varje deluppgift kommer att poängsättas i stegen 2, 4, 5 och 6. Se ”Krav” nedan för
beskrivning vad som krävs för respektive poäng. En medelpoäng på varje inlämning räknas
fram och kommer att tillsammans med poängen på duggorna att ligga till grund för betyget på
kursen (se kursprogrammet). Alla inlämningsuppgifter är obligatoriska.
OBSERVERA
Sammarbete mellan grupperna är tillåtet, men varje grupp skall göra sina egna
lösningar. Kopiering av annans arbete är fusk. Inlämningsuppgifter av olika grupper
med uppenbara och genomgående likheter sinsemellan kommer att medföra 0 poäng på
uppgiften för samtliga inblandade grupper! Kontakta kursledningen om ni är osäkra på
vad som gäller.
Inlämning
Följande datum gäller för inlämning
Uppgift
Inl. 1
Inl. 2
datum
Torsdag 19 feb.
Onsdag 13 maj
Material
Föreläsning 1-13
Föreläsning 14-25
Rättas av
MP
RL
Försenad inlämning ger 0,2 i poängavdrag för varje påbörjad arbetsdag på medelbetyget på
den inlämningsuppgiften. Uppgifterna lämnas i lådan i TVRLs korridor, lådan töms kl. 8:00
dagen efter sista inlämningsdatum. Uppgifterna återlämnas rättade i samma låda senast en
vecka efter respektive inlämningsdatum. Har man fått underkänt på någon uppgift återfås
uppgifterna först efter en muntlig genomgång av lösningen av den som rättat (se nedan).
Krav
Allmänna krav är att beräkningarna ska gå att följa och läsa. Antaganden ska motiveras och,
om så är möjligt, kontrolleras. Förutom förståelse för kursens innehåll är språk och
matematik två viktiga verktyg som en civilingenjör måste behärska. Inlämningsuppgifterna
skall uppfylla kravet för nivå I enligt
http://www.student.lth.se/fileadmin/lth/student/Vagochvattenbyggnad/Filer/Krav030911Inla
mningsuppgifter.pdf
Inlämningsuppgifterna ska vara skrivna så att en student som gick kursen förra året utan
problem kan följa med i lösningen. Förutom att lösa själva problemet är det viktigt att det
framgår att ni helt och hållet förstår hur ni gjort. En lösning helt utan förklarande text kan
därför aldrig ge högsta betyg.
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 2
Specifika krav för de olika poängnivåerna
2. Ej godkänt. För att inlämningsuppgiften ska bli godkänd ska gruppen gå till den lärare
som rättat inlämningsuppgiften då denne är tillgänglig och tillsammans med läraren gå
igenom varför deluppgiften ej blev godkänd och med hjälp av läraren visa att man uppnått
den förståelse som krävs för att få godkänt, ca 10 min per deluppgift. Efter detta blir
inlämningsuppgiften godkänd, men poängen kvarstår för deluppgiften vid beräkningen av
medelbetyget av inlämningsuppgiften.
4. Gruppen visar att man har förstått uppgiften och hur man kan lösa den.
5. Lösning är korrekt gjord (smärre räknefel kan godtas, men svaret måste vara rimligt).
Alla deluppgifter skall vara besvarade med rätt enheter.
6. Deluppgiften är helt korrekt löst, innehåller inga småfel (endast små obetydliga slarvfel
kan godtas) och är dessutom lättläst och snyggt presenterad. Det måste framgå klart och
tydligt att studenten har förstått varje steg i beräkningarna (förklarande text är ett måste,
men gå inte till överdrift).
För varje poängnivå krävs att de lägre nivåerna är uppfyllda.
Feedback
För att inlämningsuppgifterna ska kunna rättas och återlämnas i god tid innan duggorna
kommer minimalt med kommentarer skrivas direkt i rapporten. Alla studenter är givetvis
välkomna att prata med den som rättat för att få motivering av betygsättning och feedback
angående lösningarna. Efter varje inlämning hålls ett seminarium där uppgifterna löses på
tavlan och vanliga fel diskuteras. Lösningar till inlämningsuppgifterna publiceras också på
hemsidan före respektive dugga.
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 3
Inlämningsuppgift 2
2.1
För badkaret i figuren nedan kan antas att sambandet mellan vattenytearea och vattendjupet H kan
beskrivas som:A = 4 H3/2. Hur lång tid tar det att tömma badkaret genom avloppshålet (vattnet
strömmar rakt ut i fri luft med atmosfärstryck) om vattendjupet initiellt är H = 0.5 m? Antag
förlustfri strömning. Utloppet är cirkulärt med en diameter på 0.04 m.
H
Figur 2.1
2.2
Vatten strömmar från vänster till höger genom rörledningen i figuren nedan.
a) Om vattnet stiger 1.8 m i piezometern vid A samt 2.0 m ovan rörets centrum i pitot-röret
vid B, hur stort är flödet?
b) Hur stort är det statiska trycket (i Pa) vid rörcentrum i B?
Försumma alla energiförluster.
Figur 2.2
+ 2.0 m
+ 1.8 m
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 4
2.3
I figuren nedan visas en
venturimeter (flödesmätare).
Vilket vattenflöde går genom
rörledningen för det aktuella
differentialmanometerutslaget i
ledningen (där D1 = 300 mm
och D2 = 150 mm)? Relativa
densiteten för kvicksilver är SHg
= 13.56. Försumma eventuella
förluster mellan 1 och 2.
D2
Figur 2.3
D1
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 5
2.4
Vattennivå i tanken är konstant och orsakar vatten flöde på 0.05 m3/s i ett rör med
friktionskoefficient f=0.012, diameter d=80mm, och längd L=75 m. Den lokala
förlustkoefficienten vid rörets inlopp är Kin=0.5 och krökförlustkoefficienten är Kk=0.2.
a) beräkna nivån h i tanken
b) vilken nivå h skulle krävas i tanken för att upprätthålla samma flöde om råheten hos röret
efter ett antal år ökar och f blir 0.028 (rörets dimensioner förändras inte)?
h
L=75m; d=80mm
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 6
2.5
Vattenflödet mellan reservoar A och B genom de tre seriekopplade rören är 150 l/s, se figur
nedan. Bestäm nivåskillnaden, H, mellan reservoarytorna. Försumma lokala förluster.
Karakteristika för varje rörledning är given i tabell.
rörledning
1
2
3
friktionskoefficient
0.01
0.03
0.02
Längd (m)
100
200
175
Diameter (m)
0.2
0.3
0.2
A
H
1
2
B
3
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 7
2.6
För tre år sedan installerade Ove Nilsson en urinseparerande toalett DS från Wost Man
Ecology i sin sommarstuga. Nu är urintanken full och gödseln (urin och spolvatten) ska
spridas på gräsmattan som ligger framför huset. Ove vill gärna undvika kväveförluster och
lukt och vill därför sprida urinen genom slangar som kan ligga på marken under spridningen.
Han köper tre stålplåtar (1.2 m x 1.2 m), klipper en av de längst diagonalen så att plåten blir
till två trianglar och svetsar ihop en tank (utan lock, se figuren, där A = 1.7 m; B=1.2 m;
tanken är 1.5 m lång ”in i pappret”). Ove gör sex små hål i tankens botten och fäster ditt sex
likadana gummislangar (2 m långa, 12 mm i diameter, råheten hos slangen är stor och
friktionskoefficienten f kan antas till 0.05). Anta lokala förluster vid rörets inlopp (Kin=0.8)
och i kröken (Kk=0.3). Tanken sätts på hjul så att tankens botten är nu 0.5 m ovanför marken.
Ove vill nu veta hur lång tid det tar att tömma tanken om den är fylld till övre gränsen. Vid
behov kan antas att vätskan har vattnets egenskaper samt att accelerationseffekter i
gummislangar är försumbara.
A
B
Slang
Ove Nilssons tank sett från sidan, notera att endast en av de sex slangarna visas i figuren.
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 8
2.7
Industriavlopsvatten pumpas med två identiska pumpar (se pumpkarakteristika för en pump
nedan) som arbetar parallellt från en reservoar via en rörledning till en annan reservoar enligt
figuren nedan. En ventil efter pumparna används för att reglera flödet. Om tryckmätaren
placerad 1.5 km från utloppet visar ett tryck på 45 kPa för en viss ventilinställning, bestäm
flödet i rörledningen och den lokala förlustkoefficienten för ventilen, KV. Rörledningens
längd, diameter och råhet är 3 km, 200 mm, samt 0.1 mm. Försumma alla lokala förluster
förutom över ventilen.
Pump karakteristika
HP (m)
20.2
Qp (l/s)
0
19.8
5
19
10
17.4
15
15.5
20
P
P
45kPa
El 2 m
El 0.5
El 0 m
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 9
2.8
Ett nytt bostadsområde skall byggas i Lund. Området kommer att ha 55 % hårdgjorda ytor.
Dagvattnet från området leds ner via brunnar och mindre ledningar till en knutpunkt. Den
längsta sträckan för ytavrinning kan sättas till 30 m.
50 m
Figur 2.10
a) Bestäm det dimensionerande flödet med rationella metoden.
b) Bestäm det dimensionerande flödet med tid-area metoden. För att göra detta ska du dela
in området i fem delområden. För att förenkla beräkningarna kan koncentrationstider och
rinntider avrundas till hela minuter.
Dimensionera för ett 10-års regn, använd idf-kurvan för Malmö (nästa sida).
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 10
Obs: TR skall anges i min, regnintensitet i l/(s ha).
Hernebring, C. 10 års-regnets återkomst, förr och nu. Svenskt Vatten, 2006.
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter
Sid. 11
2.9
100 mm röret i figuren nedan är kopplat till ett 50 mm rör via en rörövergång (mellan sektion
1 och 2). Bestäm storlek och riktning på den horisontella kraft som verkar på övergången
pga. olja som strömmar i ledningen. Försumma alla energiförluster. Oljans densitet är 985
kg/m3.
2.10
Vatten transporteras genom en horisontell rörkrök och avbördas därefter ut i fria atmosfären
enligt figur nedan. Vattenflödet är 0.02 m3/s (Din = 8 cm; Dut = 4 cm). Bestäm storleken och
riktningen på kraften i var och en av de två stängerna (stängerna tar bara upp axiella krafter)
som håller rörkröken på plats. Den flexibla sektionen förhindrar överföring av axiella krafter
och moment. Försumma masskrafter och viskösa effekter.
Dut
Din
Flexibel sektion
Vatten, VVR145
Inlämningsuppgifter