Példafeladatok
Tutorial

Stacionárius számítási feladatok csőhálózatokhoz
Stationary computation problems for pipe network systems

A megoldás menete
The steps of the problem solving


1. The definition of the geometry and topology of the network for the staci program without the pumps in the network.
2. Series running with the previously given consumptions of the network, where in the place of the pump 10 different supply is applied (as negative consumption) from 0 to 2 x Qnominal.
3. Draw the characteristic curve of the system from the 10 solutions (with given consumptions it is possible to draw it.)
4. Choose a pump for the flow rate Qnominal, and the necessary system height, and place it into the system.
5. Rerun of the system with the previously given consumptions (100%), and with 10% (according to nights) and 190% (according to the peak time) consumptions.

1. A hálózat geometriájának és topológiájának definiálása a szivattyúk kivételével.
2. Több futtatás elvégzése az előzőleg adott fogyasztásokkal. A szivattyúra 10 különböző szállítás beállításával (negatív fogyasztásként megadva), 0-tól 2 x Qn-ig.
3. A rendszer karakterisztikus görbéjének megrajzolása a 10 megoldásból. (Adott fogyasztásokkal megrajzolható.)
4. A szivattyú térfogatáramát Qn-re és a szükséges magasságot be kell állítani, majd a rendszerbe illeszteni.
5. Újrafuttatás az előzőleg adott fogyasztásokkal (100%), és a fogyasztás 10%-ával (éjszaka), és 190%-ával (csúcsfogyasztás).

0:00-6:00 6:00-8:00 8:00-18:00 18:00-21:00 21:00-22:00 22:00-24:00
10% Qn 190% Qn 100% Qn 190% Qn 100% Qn 10% Qn

6. Calculate the needed end reservoir (pool) area, so that the total water level in this reservoir stays in between 2-4 meters with the obtained daily water consumption.
7. Write a documentation about the solution in a detailed description of the above listed steps, with an attachment of a ‘spr’ staci project file which can be found on the server.

6. Kiszámítandó a szükséges medence felület, azzal a megkötéssel, hogy a vízszint 2 és 4 méter között marad a nap folyamán.
7. Dokumentáció írása a megoldásról a fenti lépések részletes leírásával és az ‘.spr’ Staci projekt fájlok csatolásával, melyek megtalálhatóak a szerveren.

A program indítása
Starting the program


On the Staci web page click on ‘staci program indítása hálózatos módban’, then opening the Java application the network computing program will start. After accepting the terms the program can be started. (If it does not work adjust the Java security level to ‘medium’.)

A Staci honlapján a ‘Staci indítása hálózatos üzemmódban’ linkre kattintás után a megnyíló Java programban végezhetőek el a számítások. A biztonsági feltételek elfogadása után indítható a program. (Ha nem válik be, akkor a Java biztonsági szintjét közepesre szükséges állítani.)


Every user will receive a personal email with the login name and password.

Minden felhasználó személyre szóló e-mailt fog kapni a felhasználónév, jelszó párossal.


Példafeladatok
New project


A new project can be created with the program or one of the previously saved projects can be opened. (Attention! Every user can only see the projects saved under their own login name. We kindly ask everyone to save their projects under the name ‘group_serialnumber_versionnumber.spr’ – eg. ‘group_1_ver2.spr’, and at the end the documentation should contain the very last and final version number. )

A programban lehetőség van új projekt létrehozására, és korábban mentett projekt betöltésére is. (Minden felhasználó csak a saját felhasználóneve alól mentett projekteket láthatja. A könnyebb ellenőrzés miatt kérünk mindenkit, hogy a projekteket a következő néven mentse el: ‘csoport_sorszám_verziószám.spr’ - például: ‘csoport_1_ver2.spr’). A dokumentáció végén fel kell tüntetni az utolsó verzió számát.

Elemek
Elements


Creating a hydraulic model involves the insertion of the elements, the connection of elements and defining their properties.
By inserting a new element a new pipe, pool, pump… etc. can be created. These are automatically created with the right number of nodes (at the beginning and end points).

Elements can be connected by clicking on the node – the marker of the node should change to a red rectangle - and pulling it to the node we want to connect it with. The nodes will be connected only if clicking on ‘Yes’ when the question ‘Are you sure to connect these edges?’ pops up. (The nodes will not be connected if they are only on each other!!!)

A hidraulikus modell felépítéséhez szükség van az elemke beillesztésére, azok összekapcsolására és a az elemek tulajdonságainak beállítására.
Új elem beillesztésével készíthető új cső, medence, szivattyú, … stb. A beillesztéskor ezek automatikusan létrejönnek a megfelelő csomópontokkal együtt.

Az elemek összekötéséhez a csomópontra kell kattintani - ekkor a csomópont piros négyzetté változik - és a másik csomópontra húzni, amellyel össze akarjuk kapcsolni.
A csomópontok csak akkor lesznek összekapcsolva, ha a felugró ablakban az ‘Összeköti az elemeket?’ kérdésre az ‘Igen’ gombra kattintunk.
Nem elégséges, ha a két csomópont egymás felett helyezkedik el.



The properties of the created edges (denoted by a, b, c, and d) and nodes (denoted by p and r) also have to be defined. We can give the properties of an element by right clicking on it. The identifier (ID) of an element or node cannot be changed, but by the Label name we can refer to its name in our model. Moreover, here we can give the needed parameters such as diameter, length, roughness in the case of pipes (here negative λ has to be given!), water level and bottom level in the case of pools, performance curve in the case of pumps, etc.

A létrehozott ágak (a, b, c és d) és a csomópontok (p és r) tulajdonságait is definiálni szükséges. A különböző elemek tulajdonságainak megnyitásához kattintsunk az elemre jobb gombbal. Az elemek Azonosítója nem módosítható, de a Megnevezés mezőben tetszőleges nevet adhatunk az elemeknek, a saját modellünknek megfelelően. Ebben az ablakban adható meg az elem összes paramétere (csövek esetében: átmérő, hossz, érdesség (negatív λ adandó meg!)).



We also have to define the nodes, their label, height and their consumption. (Attention! The picture of the model only shows the topology of the system, it does not contain the height above the sea level, it can only be given by the height of the nodes.)

A csomópontok tulajdonságait (Megnevezés, Szint, Fogyasztás, …) is szükséges definiálni. (Figyelem! A kép csak a rendszer topológiáját mutatja, nem tartalmazza a tengerszint feletti magasságot, ezt csak a csomópontoknál lehet beállítani.)


For the calculations to be performed first the changes have to be saved! The parameters can be checked in the list of nods and elements.
(Remark: Even if one or more parameters are not given, the calculations will be carried out, since the program will run with the default values. Most of the times these differ from the parameters of the given problem, therefore it won’t give the expected results!)

Hidraulikai számítás
Hydraulic calculations


By clicking on Calculations/Compute hydraulics the program will carry out the stationary computations on the hydraulic model defined by the given parameters. This takes a few seconds, we will notice when it is done.

A Számítások/Hidraulika számítása menüpontra kattintva elindul a stacionárius számítás az előzőleg beállított paramétereknek megfelelően. Pár másodperc számítási idő után figyelmeztetést kapunk a futtatás eredményéről.



With the program we can also carry out multiplications. At the end of our problem solving, with this we can check for example if the water level in our pools (with given areas) are valid.

A futtatás után különböző számításokat végezhetünk, például ellenőrizhetjük, hogy a medenceszintek megfelelőek-e.

Eredmények
Results


After the calculations, the visualization of the results are possible, where the resulting values of pressure, velocity, etc. can be checked in graphical form.

A futtatás után az eredmények vizualizációja is lehetséges, tehát a nyomás, áramlási sebesség is ellenőrizhető grafikusan.



In Project\Project properties we can get the list of all the iterations from the result file if we set the Debug level to 2.
In the Calculations menu point we can obtain the list of all the data (properties) of the nodes or elements, then the list can be copied to clipboard and pasted into, for example, an excel file, making the drawing of the performance curves easier. The data, of course, can be reloaded into the program.
We can also export the data. The exported file can be saved onto the computer as an .xml file, and from there can be reloaded into the program. (Attention! The final, and actual program version must be on the server! Saving the results to our own computer might be useful to look for mistakes.)

A Projekt/Projekt adatok menüben lekérdezhető az iterációk listája, ha a ‘Debug szint’-et 2-re állítjuk.
A Számítások menüben a csomópontok és egyéb elemek tulajdonságai lekérhetőek, és másolhatóak a vágólapra. A vágólapról beilleszthetőek például egy excel fájlba, ahol különböző grafikonok készíthetőek az eredményekről. Az adatok természetesen visszatölthetőek a programba.
Az adatok exportálhatóak a programból. Az exportált fájl menthető .xml fájlként és onnan visszatölthető a programba. (Figyelem! A végleges és aktuális programnak a szerveren kell lennie! A fájlok letöltése hibakeresésnél nyújthat főleg segítséget.)

The data of the network elements

A hálózat elemeinek adatai
D [m] λ [-] L [m]
a*1 0,25 0,025 200
a*2 0,25 0,025 400
a*3 0,25 0,025 600
a*4 0,25 0,025 800
a*5 0,25 0,020 5000
aa5 0,35 0,020 4500
a*6 0,25 0,025 200
a*7 0,25 0,025 400
a*8 0,25 0,025 600
aa8 0,40 0,020 500
a*9 0,25 0,025 800
a0 0,35 0,020 1000
b1 0,20 0,028 200
b2 0,20 0,028 400
b3 0,20 0,028 600
b4 0,20 0,028 800
b5 0,20 0,020 8000
b6 0,20 0,020 8200
b7 0,20 0,020 8400
b8 0,20 0,020 8600
b9 0,20 0,020 8800
c1 0,15 0,030 200
c2 0,15 0,030 400
c3 0,15 0,030 600
c4 0,15 0,030 800
c5 0,15 0,030 1000
c6 0,15 0,030 200
c7 0,15 0,030 400
c8 0,15 0,030 600
c9 0,15 0,030 800
d1 0,10 0,035 200
d2 0,10 0,035 400
d3 0,10 0,035 600
d4 0,10 0,035 800
d5 0,10 0,030 5000
d6 0,10 0,035 200
d7 0,10 0,030 5400
d8 0,10 0,030 5600
d9 0,10 0,030 5800

In the following examples:
z [m]: Height
f [m3/h]: Consumption
H [m]: Bottom level
h [m]: Water level

A következő feladatokban alkalmazott jelölések:
z [m]: magasság
f [m3/h]: fogyasztás
H [m]: fenékszint
h [m]: vízszint

A11

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 110 - p2 110 -
p3 126 21 p4 125 21
p5 123 8 p6 126 6
p7 134 18 p8 123 1
p9 122 13
H(m) h(m)
me1 113 2
mv3 158 2

A12

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 140 - p2 140 -
p3 156 11 p4 157 15
p5 153 18 p6 153 6
p7 167 22 p8 156 4
p9 154 9
H(m) h(m)
me1 133 2
mv3 188 2

A13

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 211 - p2 211 -
p3 227 15 p4 225 2
p5 224 11 p6 226 6
p7 235 1 p8 223 1
p9 223 2
H(m) h(m)
me1 214 2
mv3 258 2

A21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 200 - p2 200 -
p3 206 8 p4 215 9
p5 213 12 p6 201 1
p7 214 15 p8 209 5
p9 206 12 p10 201 -
H(m) h(m)
me1 203 2
me2 207 2
mv3 253 2

A22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 130 - p2 130 -
p3 136 48 p4 145 28
p5 143 42 p6 152 30
p7 144 15 p8 139 24
p9 136 32 p10 152 -
H(m) h(m)
me1 132 2
me2 152 2
mv3 181 2

A23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
p1 100 - p2 100 -
p3 107 2 p4 115 18
p5 114 12 p6 101 10
p7 114 15 p8 109 17
p9 106 22 p10 101 -
H(m) h(m)
me1 101 2
me2 106 2
mv3 153 2

B11

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 110 - r5 123 70
r2 110 - r6 125 12
r2a 122 - r7 127 31
r3 134 23 r8 120 13
r4 132 44
H(m) h(m)
me1 113 2
me2 163 2

B12

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 160 - r5 172 7
r2 160 - r6 174 21
r2a 170 - r7 177 9
r3 182 7 r8 170 7
r4 183 10
H(m) h(m)
me1 103 2
me2 203 2

B13

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 200 - r5 212 70
r2 200 - r6 214 20
r2a 211 - r7 217 16
r3 222 31 r8 211 17
r4 225 55
H(m) h(m)
me1 203 2
me2 273 2

B21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 200 - r6 224 40
r2 200 - r7 217 33
r2a 210 - r8 210 35
r3 212 26 r9 202 -
r4 213 70 r10 202 -
r5 222 75
H(m) h(m)
me1 203 2
me2 198 2
mv2 258 2

B22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 150 - r6 174 30
r2 150 - r7 167 23
r2a 150 - r8 160 25
r3 162 12 r9 152 -
r4 163 43 r10 152 -
r5 172 75
H(m) h(m)
me1 153 2
me2 148 2
mv2 197 2

B23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 100 - r6 124 22
r2 100 - r7 117 3
r2a 110 - r8 110 15
r3 112 12 r9 102 -
r4 113 5 r10 102 -
r5 122 10
H(m) h(m)
me1 106 2
me2 98 2
mv2 158 2

C21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 200 - r6 212 35
r2 200 - r7 203 22
r2a 215 22 r8 218 25
r3 204 45 r9 205 -
r4 223 12 r10 205 -
r5 210 16
H(m) h(m)
me1 213 2
me2 210 2
mv2 262 2

C22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 100 - r6 112 25
r2 100 - r7 107 32
r2a 112 20 r8 118 25
r3 106 35 r9 103 -
r4 123 11 r10 103 -
r5 111 10
H(m) h(m)
me1 111 2
me2 110 2
mv2 143 2

C23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 300 - r6 310 19
r2 103000 - r7 305 14
r2a 312 7 r8 318 20
r3 304 15 r9 301 -
r4 323 5 r10 103013 -
r5 310 7
H(m) h(m)
me1 313 2
me2 309 2
mv2 375 2

D21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
T1 104 - T8 104 15
T2 104 - T9 105 33
T3 104 - T10 108 30
T4 101 28 T11 109 34
T5 103 12 T12 111 20
T6 105 22 T13 112 25
T7 108 41 T14 119 -
H(m) h(m)
me1 104 2
me1a 105 2
mv5 158 2

D22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
T1 203 - T8 214 35
T2 203 - T9 215 53
T3 203 - T10 228 20
T4 214 33 T11 219 31
T5 214 32 T12 231 20
T6 215 17 T13 222 22
T7 208 41 T14 219 -
H(m) h(m)
me1 212 2
me1a 213 2
mv5 271 2

D23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
T1 153 - T8 164 29
T2 153 - T9 165 43
T3 153 - T10 178 30
T4 164 23 T11 169 31
T5 164 32 T12 176 21
T6 165 37 T13 177 22
T7 158 31 T14 169 -
H(m) h(m)
me1 163 2
me1a 163 2
mv5 202 2

E21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
q1 118 - q6 124 20
q2 118 - q7 117 15
q3 125 40 q8 112 15
q4 133 30 q9 111 10
q5 123 25 q10 111 -
H(m) h(m)
me1 121 2
me5 115 2
mv5 160 2

E22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
q1 142 - q6 175 23
q2 142 - q7 170 11
q3 162 40 q8 168 40
q4 185 90 q9 150 40
q5 175 10 q10 150 -
H(m) h(m)
me1 150 2
me5 148 2
mv5 208 2

E23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
q1 245 - q6 279 32
q2 245 - q7 272 22
q3 265 40 q8 267 45
q4 285 77 q9 250 15
q5 275 22 q10 250 -
H(m) h(m)
me1 253 2
me5 248 2
mv5 303 2

F21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 101 - r6 104 20
r2 101 - r7 105 25
r3 103 11 r8 110 15
r4 103 23 r9 100 -
r5 102 35 r10 100 -
H(m) h(m)
me3 99 2
me5 97 2
mv5 159 2

F22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 205 - r6 222 10
r2 205 - r7 207 25
r3 212 31 r8 211 25
r4 215 31 r9 200 -
r5 212 32 r10 200 -
H(m) h(m)
me3 208 2
me5 208 2
mv5 243 2

F23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
r1 100 - r6 124 41
r2 100 - r7 107 15
r3 113 35 r8 110 -
r4 115 30 r9 100 -
r5 112 12 r10 100 -
H(m) h(m)
me3 108 2
me5 107 2
mv5 163 2

G21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
s1 101 - s8 110 24
s2 101 - s9 110 27
s3 105 25 s10 108 11
s4 107 11 s11 109 -
s5 110 33 s12 112 -
s6 106 21 s13 105 -
s7 112 11 s14 105 -
H(m) h(m)
me1 106 2
me2 105 2
me3 138 2

G22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
s1 102 - s8 130 24
s2 102 - s9 120 23
s3 125 15 s10 118 21
s4 137 18 s11 129 11
s5 110 23 s12 132 -
s6 136 25 s13 125 -
s7 132 22 s14 125 -
H(m) h(m)
me1 106 2
me2 105 2
me3 138 2

G23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
s1 202 - s8 230 24
s2 202 - s9 220 27
s3 225 15 s10 218 21
s4 237 18 s11 229 1
s5 210 23 s12 232 -
s6 236 35 s13 225 -
s7 232 29 s14 225 -
H(m) h(m)
me1 214 2
me2 226 2
me3 269 2

H21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 104 - P13 114 35
Ps2 103 - P14 124 45
P8 104 30 P15 116 19
P11 103 31 P16 123 21
P12 113 13
H(m) h(m)
me1 105 2
me2 106 2
mv1 137 2

H22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 98 - P13 116 40
Ps2 103 - P14 124 45
P8 98 11 P15 127 10
P11 103 13 P16 122 33
P12 114 21
H(m) h(m)
me1 104 2
me2 104 2
mv1 153 2

H23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 104 - P13 116 3
Ps2 101 - P14 121 3
P8 104 11 P15 122 10
P11 101 3 P16 118 11
P12 116 7
H(m) h(m)
me1 107 2
me2 107 2
mv1 139 2

I21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 121 - P13 150 11
Ps2 123 - P14 123 8
P8 141 8 P15 167 7
P11 137 12 P16 121 9
P12 142 8
H(m) h(m)
me1 126 2
me3 126 2
mv1 167 2

I22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 255 - P13 280 1
Ps2 249 - P14 249 32
P8 241 20 P15 267 31
P11 278 18 P16 255 25
P12 281 15
H(m) h(m)
me1 258 2
me3 253 2
mv1 299 2

I23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 155 - P13 180 12
Ps2 149 - P14 149 15
P8 141 5 P15 170 15
P11 173 12 P16 155 25
P12 183 9
H(m) h(m)
me1 158 2
me3 157 2
mv1 213 2

K21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 95 - P25 122 6
Ps2 97 - P26 131 8
P10 97 9 P27 140 8
P14 113 7 P28 141 -
P18 131 12 P29 148 11
P19 120 16 P30 134 9
P20 133 13 P31 95 -
P21 131 - P32 129 -
P22 126 9 P33 135 15
P23 127 10 P35 129 6
P24 131 5
H(m) h(m)
me1 100 2
me5 102 2
mv5 147 2

K22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 95 - P25 122 6
Ps2 97 - P26 131 28
P10 97 7 P27 140 11
P14 113 9 P28 141 -
P18 132 12 P29 148 14
P19 120 23 P30 134 13
P20 132 1 P31 95 -
P21 137 - P32 136 -
P22 123 12 P33 135 25
P23 127 10 P35 129 16
P24 131 7
H(m) h(m)
me1 99 2
me5 105 2
mv5 153 2

K23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 295 - P25 322 6
Ps2 297 - P26 331 8
P10 297 21 P27 340 12
P14 313 11 P28 341 -
P18 331 16 P29 348 12
P19 320 21 P30 334 11
P20 333 2 P31 295 -
P21 331 - P32 336 -
P22 326 4 P33 335 15
P23 327 10 P35 329 1
P24 331 7
H(m) h(m)
me1 297 2
me5 302 2
mv5 360 2

L21

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 97 - P69 122 5
Ps2 98 - P71 133 6
P4 111 9 P72 130 21
P42 108 7 P73 121 12
P57 113 14 P74 123 11
P58 124 - P75 98 6
P60 133 9 P76 131 9
P68 97 13
H(m) h(m)
me1 102 2
me2 101 2
mv4 139 2

L22

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 212 - P69 240 17
Ps2 213 - P71 244 16
P4 231 21 P72 227 7
P42 230 6 P73 233 4
P57 233 13 P74 229 14
P58 240 31 P75 213 21
P60 226 - P76 249 12
P68 212 11
H(m) h(m)
me1 219 2
me2 217 2
mv4 252 2

L23

z [m] f [m3/h] z [m] f [m3/h]
Ps1 313 - P69 340 11
Ps2 318 - P71 344 21
P4 331 12 P72 337 20
P42 329 11 P73 333 14
P57 333 15 P74 329 5
P58 335 21 P75 318 13
P60 326 - P76 351 14
P68 313 20
H(m) h(m)
me1 319 2
me2 320 2
mv4 358 2