Optimizing the Design of Water Distribution Systems for Alternating Pump Flows
Keywords:
water distribution systems, optimization, design, pump operation, demand variabilityAbstract
Water supply systems need to be designed efficiently, taking into account both construction costs and operating energy costs when a pump is required. Demand for water varies depending on current needs, especially for agricultural purposes, and water supply systems need to be designed accordingly. This paper presents a simple design methodology in which the total cost is equivalent to a variable demand flow using a constant flow rate. The methodology is based on the Granados system, which is a very intuitive and practical gradient-based procedure. The concepts of equivalent flow rate and equivalent volume are given and applied in a simple example to adapt it to seasonal demand. These concepts are simple in terms of calculation and simplify the process of designing hydraulic drives in the context of demand variability and can be used in several methodologies outside the Granados system. Equivalent flow rates and equivalent volumes offer solutions to design procedures that require a constant flow regime, adapting them to more realistic design situations and therefore expanding their practical scope
References
Marchi, A.; Dandy, G.; Wilkins, A.; Rohrlach, H. Methodology for comparing evolutionary algorithms for optimization of water distribution systems. J. Water Resour. Plan. Manag. 2012, 140, 22–31. [CrossRef]
Kadu, M.S.; Gupta, R.; Bhave, P.R. Optimal design of water networks using a modified genetic algorithm with reduction in search space. J. Water Resour. Plan. Manag. 2008, 134, 147–160. [CrossRef]
Van Dijk, M.; van Vuuren, S.J.; Van Zyl, J.E. Optimising water distribution systems using a weighted penalty in a genetic algorithm. Water SA 2008, 34, 537–548. [CrossRef]
Goulter, I. Systems analysis in water-distribution network design: From theory to practice. J. Water Resour. Plan. Manag. 1992, 118, 238–248. [CrossRef]
Walski, T.M.; Brill, E.D., Jr.; Gessler, J.; Goulter, I.C.; Jeppson, R.M.; Lansey, K.; Lee, H.-L.; Liebman, J.C.; Mays, L.; Morgan, D.R. Battle of the network models: Epilogue. J. Water Resour. Plan. Manag. 1987, 113, 191–203. [CrossRef]
Dziedzic, R.; Karney, B.W. Cost gradient–based assessment and design improvement technique for water distribution networks with varying loads. J. Water Resour. Plan. Manag. 2015, 142, 04015043. [CrossRef]
Romero Marrero, L.E.; Pérez-Sánchez, M.; López Jiménez, P.A. Water implications in Mediterranean irrigation networks: Problems and solutions. Int. J. Energy Environ. 2017, 8, 83–96.
Spiliotis, M.; Iglesias, A.; Garrote, L. A Meta-multicriteria Approach to Estimate Drought Vulnerability Based on Fuzzy Pattern Recognition. In Proceedings of the Communications in Computer and Information Science, Xersonisos, Greece, May 2019; Springer Science and Business Media LLC: Crete, Greece, 2019; pp. 349–360.
Xamdamaliyevich S. A., Rahmankulov S. A. “Investigation of heat transfer processes of solar water, air contact collector” //E-Conference Globe. – 2021. – С. 161-165.
Сатторов А. Х., Акрамов А. А. У., Абдуразаков А. М. Повышение эффективности калорифера, используемого в системе вентиляции //Достижения науки и образования. – 2020. – №. 5 (59). – С. 9-12.
A.X.Sattorov, N.X.Xusanov, “Suv olish inshootlarining turlari va ularga qo’yiladigan talablar” «Рақамли ҳаёт ва ижтимоий фанларнинг баркамол авлодни вояга етказишдаги ўрни ва аҳамияти: долзарб муаммолар ва истиқбол» халқаро илмий-амалий анжуман 12 апрель 2022 йил, Андижон
Abdukarimov, B. A., & Kuchkarov, A. A. (2022). Research of the Hydraulic Resistance Coefficient of Sunny Air Heaters with Bent Pipes During Turbulent Air Flow. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 15(1), 14-23.
Abdukarimov, B. A. (2021). Improve Performance Efficiency As A Result Of Heat Loss Reduction In Solar Air Heater. International Journal of Progressive Sciences and Technologies, 29(1), 505-511.
Malikov, Z. M., & Madaliev, M. E. (2020). Numerical simulation of two-phase flow in a centrifugal separator. Fluid Dynamics, 55(8), 1012-1028.
Маликов, З. М., & Мадалиев, М. Э. (2021). Численное моделирование течения в плоском внезапно расширяющемся канале на основе новой двужидкостной модели турбулентности. Вестник Московского государственного технического университета им. НЭ Баумана. Серия «Естественные науки», (4 (97)), 24-39.
Madraximov, M. M., Abdulkhaev, Z. E., & ugli Inomjonov, I. I. (2022). Factors Influencing Changes In The Groundwater Level In Fergana. International Journal of Progressive Sciences and Technologies, 30(2), 523-526.
Arifjanov, A., Otaxonov, M., & Abdulkhaev, Z. (2021). Model of groundwater level control using horizontal drainage. Irrigation and Melioration, 2021(4), 21-26.
Худайкулов, С. И., & Муминов, О. А. У. (2022). МОДЕЛИРОВАНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПОТОКА ВЫЗЫВАЮЩЕЙ КАВИТАЦИЮ И РЕЗКОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ ПОТОКА. Universum: технические науки, (2-2 (95)), 59-64.
АБДУЛҲАЕВ, З., & МАДРАХИМОВ, М. (2020). Гидротурбиналар ва Насосларда Кавитация Ҳодисаси, Оқибатлари ва Уларни Бартараф Этиш Усуллари. Ўзбекгидроэнергетика” илмий-техник журнали, 4(8), 19-20.
ugli Mo‘minov, O. A., Maqsudov, R. I., & qizi Abdukhalilova, S. B. (2021). Analysis of Convective Finns to Increase the Efficiency of Radiators used in Heating Systems. Middle European Scientific Bulletin, 18, 84-89.
Усмонова, Н. А., Негматуллоев, З. Т., Нишонов, Ф. Х., & Усмонов, А. А. (2019). Модели закрученных потоков в строительстве Каркидонского водохранилища. Достижения науки и образования, (12 (53)), 5-9.
Абдукаримов, Б. А., Аббасов, Ё. С., & Усмонова, Н. У. (2019). Исследование рабочих параметров солнечных воздухонагревателей способы повышения их эффективности. Матрица научного познания, (2), 37-42.
Мадрахимов, М. М., & Абдулҳаев, З. Э. (2019). Насос агрегатини ишга туширишда босимли сув узатгичлардаги ўтиш жараёнларини ҳисоблаш усуллари. Фарғона Политехника Институти Илмий–Техника Журнали, 23(3), 56-60.
Mamadalievich, M. M., & Erkinjonovich, A. Z. Principles of Operation and Account of Hydraulic Taran. JournalNX, 1-4.
Сатторов, А. Х. (2016). СУЩЕСТВОВАНИЕ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОГРАНИЧЕННОГО РЕШЕНИЯ ОДНОГО КВАЗИЛИНЕЙНОГОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ. In Вузовская наука-региону (pp. 126-132).
Мадхадимов, М. М., Абдулхаев, З. Э., & Сатторов, А. Х. (2018). Регулирования работы центробежных насосов с изменением частота вращения. Актуальные научные исследования в современном мире, (12-1), 83-88.
Abdikarimov, R., Usarov, D., Khamidov, S., Koraboshev, O., Nasirov, I., & Nosirov, A. (2020, July). Free oscillations of three-layered plates. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 883, No. 1, p. 012058). IOP Publishing.
Nosirov, A. A., & Nasirov, I. A. (2021). Natural and Forced Vibrations of Axisymmetric Structure Taking into Account the Viscoelastic Properties of the Base. Middle European Scientific Bulletin, 18, 303-311.
qizi Abdukhalilova, S. B. (2021). Simplified Calculation of the Number of Bimetallic Radiator Sections. CENTRAL ASIAN JOURNAL OF THEORETICAL & APPLIED SCIENCES, 2(12), 232-237.
Maqsudov, R. I., & qizi Abdukhalilova, S. B. (2021). Improving Support for the Process of the Thermal Convection Process by Installing. Middle European Scientific Bulletin, 18, 56-59.
Мадрахимов, М. М. Абдулҳаев, З. Э., & Ташпулатов, Н. Э. (2019). Фарғона Шаҳар Ер Ости Сизот Сувлари Сатҳини Пасайтириш. Фарғона Политехника Институти Илмий–Техника Журнали, 23(1), 54-58.
Hamdamov, M., Mirzoyev, A., Buriev, E., & Tashpulatov, N. (2021). Simulation of non-isothermal free turbulent gas jets in the process of energy exchange. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 01017). EDP Sciences.
Рашидов, Ю. К. Орзиматов, Ж. Т. & Исмоилов, М. М. (2019). Воздушные солнечные коллекторы: перспективы применения в условиях Узбекистана. In Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность-2019 (pp. 1388-1390)
Рашидов, Ю. К. Исмоилов, М. М. Орзиматов, Ж. Т., Рашидов, К. Ю., & Каршиев, Ш. Ш. (2019). Повышение эффективности плоских солнечных коллекторов в системах теплоснабжения путём оптимизации их режимных параметров. In Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность-2019 (pp. 1366-1371).
Madraximov, M. M., Abdulkhaev, Z. E., & Orzimatov, J. T. (2021). GIDRAVLIK TARAN QURILMASINING GIDRAVLIK HISOBI. Scientific progress, 2(7), 377-383.
Rashidov, Y. K., & Orzimatov, J. T. (2022). SOLAR AIR HEATER WITH BREATHABLE MATRIX ABSORBER MADE OF METAL WIRE TANGLE. Scientific-technical journal, 5(1), 7-13.
Усаров, М. К., & Маматисаев, Г. И. (2019). КОЛЕБАНИЯ КОРОБЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ. In Научный форум: технические и физико-математические науки (pp. 53-62).
Abdukarimov, B., O'tbosarov, S., & Abdurazakov, A. (2021). Investigation of the use of new solar air heaters for drying agricultural products. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 01031). EDP Sciences.
Усаров, М. К. & Маматисаев, Г. И. (2014). К динамическому расчету коробчатой конструкции здания. ME′ MORCHILIK va QURILISH MUAMMOLARI, 86.
Bekzod, A. (2020). Relevance of use of solar energy and optimization of operating parameters of new solar heaters for effective use of solar energy. IJAR, 6(6), 16-20.
Madraximov, M. M., Nurmuxammad, X., & Abdulkhaev, Z. E. (2021, November). Hydraulic Calculation Of Jet Pump Performance Improvement. In International Conference on Multidisciplinary Research And Innovative Technologies (Vol. 2, pp. 20-24).
Hamdamalievich, S. A., & Nurmuhammad, H. (2021). Analysis of Heat Transfer of Solar Water Collectors. Middle European Scientific Bulletin, 18, 60-65.
Madaliev, M. E. U., Maksudov, R. I., Mullaev, I. I., Abdullaev, B. K., & Haidarov, A. R. (2021). Investigation of the Influence of the Computational Grid for Turbulent Flow. Middle European Scientific Bulletin, 18, 111-118.
Madraximov, M., Yunusaliev, E., Abdulhayev, Z., & Akramov, A. (2021). Suyuqlik va gaz mexanikasi fanidan masalalar to'plami. GlobeEdit.
Абдукаримов, Б. А. Акрамов, А. А. У., & Абдухалилова, Ш. Б. К. (2019). Исследование повышения коэффициента полезного действия солнечных воздухонагревателей. Достижения науки и образования, (2 (43)).
Умурзакова, М. А. Усмонов, М. А., & Рахимов, М. Н. (2021). АНАЛОГИЯ РЕЙНОЛЬДСА ПРИ ТЕЧЕНИЯХ В ДИФФУЗОРНО-КОНФУЗОРНЫХ КАНАЛАХ. Экономика и социум, (3-2), 479-48
