Determination of Optimal Pipe Diameters for Pipe Network with Two Elevated Tanks (วิธีการหาขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางท่อที่เหมาะสมของระบบประปากรณีมีหอจ่ายน้ำ 2 หอ)

Abstract

This study concerns application of a systematic method for finding combinations of pipe diameters in a pipe network that results in least cost. This method is known as Analytical Method. In this study the method is applied to two case studies of pipe networks, each of which requires more than one elevated tank. Multiple elevated tanks offer a solution when single elevated tank does not produce sufficient heads at desired nodes. For a pipe network, the method involves finding a number of combinations of pipe diameters. If availability of continuous pipe diameters is assumed, i.e. any sizes of diameters are available, pipe diameters in a network can be determined such that flows and heads requirement at each node can be met exactly while pipe cost is minimum. However, the assumption is unrealistic as pipes are available in discrete diameters such as 0.015, 0.02, 0.03 m. When a set of continuous pipe diameters in a network is converted into corresponding set of discrete pipe diameters, heads at nodes deviate from the desired values. A representative value for the head deviations can be found for the network. It is found that there is a compromise between least cost and the representative head deviation. Higher least cost yields lower head deviation, and vice versa. In summary, least cost design of pipe network does not result in one single absolute answer for cost and a set of pipe diameters. Instead, the least cost depends on how much the network designer is willing to tolerate the head deviation. In general, higher cost implies less head deviation.

การศึกษานี้เป็นการประยุกต์วิธีการออกแบบอย่างมีระบบ เพื่อหาขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ท่อในระบบท่อเครือข่าย ที่ให้ราคาระบบท่อต่ำที่สุด ด้วยวิธีที่รู้จักกันในชื่อ Analytical Method โดยนำวิธีนี้มาประยุกต์ออกแบบกรณีศึกษาของระบบท่อเครือข่าย จำนวน 2 กรณี ซึ่งแต่ละกรณีต้องการหอจ่ายน้ำมากกว่า 1 หอ เนื่องจากหอจ่ายน้ำ 1 หอ ไม่สามารถให้ ความดันได้มากพอตามความต้องการที่จุดใช้น้ำ สำหรับระบบท่อเครือข่าย วิธีการออกแบบนี้ จะเกี่ยวกับการออกแบบขนาดของชุดท่อ continuous pipe diameters ซึ่งสมมุติให้ขนาดท่อนี้มีทุกขนาดตามที่ต้องการ ถ้าแทนชุดท่อ continuous pipe diameters ในระบบท่อ จะสามารถให้อัตราการไหล และความดันตามที่ ต้องการที่จุดใช้น้ำ อีกทั้งยังให้ราคาระบบท่อต่ำที่สุด แต่ในความเป็นจริง การสมมุติดังกล่าว ไม่สามารถเป็นจริงได้ เนื่องจากขนาดท่อไม่สามารถหาได้ทุกขนาดท่อตามที่ต้องการ ขนาดท่อ จะมีเพียงบางขนาดให้เลือกใช้ (หรือมีขาย) เช่น 0.015 0.02 0.03 เมตร เป็นต้น การปรับ ขนาดท่อเป็นท่อที่มีใช้ (หรือมีขาย) จะทำให้ค่าความดันที่ได้รับเปลี่ยนไปจากค่าความดัน ที่ต้องการ การออกแบบจึงต้องพิจารณาระหว่างราคาระบบท่อ และค่าความแตกต่างความดัน ที่ได้รับกับความดันที่ต้องการ โดยหากค่าความแตกต่างความดันที่ได้รับกับความดันที่ต้องการ ต่างกันมาก จะให้ราคาระบบท่อต่ำไปด้วย และในทำนองกลับกัน หากค่าความแตกต่างความดัน ที่ได้รับกับความดันที่ต้องการต่างกันน้อย ราคาระบบท่อจะสูงขึ้นเช่นกัน สรุปแล้ว ในการออกแบบหาขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางท่อในระบบท่อเครือข่าย ไม่ได้เลือก ขนาดท่อเมื่อให้ราคาระบบท่อต่ำที่สุดเท่านั้น แต่ต้องพิจารณาถึงค่าความแตกต่างความดันที่ ได้รับกับความดันที่ต้องการด้วย ทำให้ผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาเลือกขนาดท่อให้เหมาะสมกับ การใช้งาน และงบประมาณ ซึ่งโดยทั่วไปราคาระบบท่อที่สูง จะให้ค่าความแตกต่างความดัน ที่ได้รับกับความดันที่ต้องการมากขึ้นด้วยเช่นกัน