Quanto velocemente cadono i rifiuti solidi nei tubi di scarico verticali?


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Alcuni edifici sono molto alti, se si scarica la toilette e il contenuto va in una tubazione e verso il basso, potrebbe esserci molta energia, potenzialmente sufficiente a causare danni alla tubazione fognaria alla fine della caduta.

So che a casa mia, il tubo si abbassa e poi c'è solo una curva a 90 gradi. Secondo Wikipedia i calcoli per la velocità terminale hanno molte variabili, ma in sostanza le cose che stanno cadendo raggiungono rapidamente la massima velocità.

Quando i solidi cadono direttamente in un tubo di scarico in un edificio alto, quanto velocemente cadono? Qual è il potenziale per le cose che stanno cadendo per danneggiare i tubi e come viene affrontato durante la progettazione della struttura?


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Non è una risposta alla domanda, ma mi chiedo quanta energia potrebbe essere recuperata in un grattacielo se si potesse sfruttare l'energia cinetica della caduta dei rifiuti.
Petrichor,

@Petrichor supponendo che la risposta tramite feetwet sia corretta. La quantità realistica di energia recuperata sarebbe nulla. Catturare energia rallenterebbe la progressione e probabilmente si tradurrebbe in blocchi che richiedevano più energia per essere eliminati e che sarebbero stati recuperati. Ricordiamo che sia i solidi che i liquidi viaggiano nella stessa tubazione.
James Jenkins,

Sono d'accordo che i sistemi esistenti non potevano farcela, sto solo immaginando un sistema che teoricamente potrebbe. Se prendiamo circa 1/3 dell'altezza del Burj Khalifa (dal momento che esistono più stanze più in basso) e dato che la stima quotata per le acque reflue al giorno dall'edificio è di 15 tonnellate (suppongo che questo includa tutti i liquidi e i solidi ). L'energia potenziale disponibile da quell'altezza presunta è di 40.425 mega joule. Alcune ipotesi ... ma sono circa 11 kWh ... abbastanza per mantenere in funzione un frigorifero / congelatore per circa un giorno e mezzo. Meh.
Petrichor,

Risposte:


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Nota : non sono un progettista di edifici di professione, ma ho dovuto indagare su domande correlate per altri motivi.


Ti farò conoscere un segreto sporco sulle linee igieniche all'interno degli edifici - La preoccupazione maggiore non riguarda la velocità con cui volano le cose, si tratta di mantenere la pressione dell'aria e fornire una ventilazione adeguata.

Questa guida presenta un po 'di retroscena storico per la progettazione di edifici alti rispetto alla progettazione di sistemi sanitari. Questa presentazione fornisce alcune prospettive più recenti e approfondisce alcune ricerche che stanno perfezionando gli attuali standard di costruzione.

Il punto di vista tradizionale è che i rifiuti formano un flusso anulare e hanno una velocità terminale nell'intervallo di 3 - 5 m / s . La ricerca attuale mette in dubbio tali ipotesi. La tesi è che il drenaggio tende a non essere stabile. E con più flussi che contribuiscono al deflusso, la velocità effettiva può variare.

Ma come detto, la vera preoccupazione è assicurarsi che il flusso d'aria si bilanci e che le trappole d'acqua non saltino. Le persone non sono così preoccupate per ciò che accade ai rifiuti in uscita, purché non debbano annusare il processo.

Tipicamente, per edifici alti, una pila di sfiato secondaria viene utilizzata per fornire un'adeguata aria di ventilazione agli apparecchi in uso. Gli attuali codici di costruzione negli Stati Uniti e nel Regno Unito specificano un tubo di drenaggio sufficientemente ampio in modo tale che sia sempre disponibile un flusso d'aria di bilanciamento sufficiente. La seconda presentazione che ho collegato approfondisce le diverse dimensioni dei tubi di scarico e le considerazioni per edifici molto alti come i grattacieli.

sistema di ventilazione secondaria

Il secondario fornisce una sufficiente ventilazione dell'aria in modo che le trappole d'acqua ai livelli inferiori non vengano espulse dalle onde di pressione generate dal drenaggio proveniente dai piani superiori.

Un altro approccio utilizzato è quello di separare i diversi livelli dell'edificio in diverse zone di drenaggio. Ciò consente di utilizzare tubi di diametro inferiore riducendo al minimo il rischio che le trappole d'acqua di livello inferiore vengano espulse dal drenaggio di livello superiore.
drenaggio a zone

E ancora un altro approccio che viene utilizzato è l'uso di "attenuatori della pressione dell'aria positiva" (PAPA) come il seguente.
valvole limitatrici di pressione
Nota, questo è solo un portafoglio di prodotti di un fornitore. Esistono altri fornitori per questi dispositivi.

Una sfida con i PAPA è che il loro stato con gli attuali codici di costruzione negli edifici alti non è chiaro. Personalmente ho installato i PAPA nella mia residenza e posso attestare le loro capacità. Tuttavia, i codici di costruzione sono comprensibilmente lenti da aggiornare e deve essere dimostrata l'affidabilità a lungo termine dei PAPA. Ancora una volta, per esperienza personale, l'utilizzo di PAPA richiede la modifica della progettazione del sistema da approcci tradizionali e richiede ulteriori considerazioni.


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Questo non è un fattore pratico: l'acqua (e i solidi trascinati) diretta in un segmento di tubo verticale aderisce ai lati del tubo. Cioè, non c'è caduta libera in un tubo di scarico verticale. Piuttosto, i liquidi turbinano attorno al lato del tubo (producendo un effetto autopulente noto come purga). Anche se riuscissi a introdurre un solido denso con un flusso d'acqua insufficiente, questo entrerebbe in un angolo e rimbalzerebbe dai lati del tubo, non avvicinandosi alla sua velocità terminale.


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L'inconveniente con Studor Single Pipe System mi è molto evidente. A parte i PAPA (possono essere utilizzati su un sistema di drenaggio a doppia linea) non c'è separazione tra l'acqua grigia e quella nera.

Quando la linea nera (rifiuti) viene intasata, camminerai nella spazzatura sotto la doccia. L'uso di uno scarico a linea singola è un periodo molto poco sanitario!

È sorprendente che i messicani utilizzino una sola linea senza sfiatare anche se il sistema di drenaggio pubblico non è stato installato. Tutti i loro ospedali sono costruiti in questo modo! Molto poco igienico.

La storia di "Merda" è che il secondo "Merda" mangerà il primo "Merda". Il volume di "SHIT" non aumenterà mai fino a quando non aggiungi acqua al suo periodo!

La minimizzazione dell'acqua nel pozzo di scarico / pozzo implica lo sfiato a fini di evaporazione e la riduzione del volume di acqua che consente a "SHIT" di aumentare di volume.

La quantità di acqua necessaria nel "Crapper" (il serbatoio dietro la toilette) diventa il problema per produrre l'effetto "purga" prescritto per la pulizia della linea. L'evaporazione dell'acqua di accesso allo scarico / cessazione / systern / pozzo dovrebbe essere la questione chiave. Non scaricarlo in un sistema di drenaggio pubblico che inevitabilmente lo deposita nell'oceano o nella falda acquifera. I rifiuti stessi possono essere un ottimo fertilizzante.

Nella costruzione del grattacielo ci dovrebbero essere 4 linee. 1 per drenaggio e sfiato delle acque grigie, 2 per drenaggio e sfiato dei rifiuti, 3 per sfiatare il sistema di scarico (pozzo nero molto grande) e 4 per sfiatare il sistema di acque grigie prima che trabocchi nel sistema idrico pubblico o nell'unità RO in loco (retromarcia impianto di osmosi). Dovrebbero andare tutti al di sopra del livello del tetto, anche se alcuni hanno i systern in un'ala molto meno alta rispetto al grattacielo originale, quelle riduzioni dell'altezza dello sfiato aggiungono problemi di contropressione. Devono essere uguali in altezza e diametro.

Lo sfiato incrociato dalla linea di galleggiamento grigia alla linea di galleggiamento nera è stata la norma ed è stato sostenuto con una strada e costosi riduttori per molti anni. Pulire gli scarichi su ogni piano per facilitare l'accesso dell'idraulico con serpenti all'altezza dei rifiuti nel muro con le strade-t dimostra anche che l'acqua e i rifiuti non raggiungono la velocità terminale anche quando l'acqua cade da un centinaio di metri, il diametro è la chiave.

Vedo che le due righe sono completamente separate e contrassegnate così. Pizzicare centesimi sul sistema idraulico è garantito per prevenire l'apprezzamento della proprietà e condizioni ambientali molto poco igieniche. Forse aumentando anche la probabilità della prevedibile scomparsa dell'umanità, annegando nella loro "Merda".


"Ti farò scoprire un segreto sporco sulle linee igieniche all'interno degli edifici. La preoccupazione maggiore non riguarda la velocità con cui le cose volano, ma il mantenimento della pressione dell'aria e la ventilazione adeguata."
Heinz Stapff,

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Questo suona come un'opinione rant, personale e non risponde alla domanda.
James Jenkins,
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