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जल और गर्म जल आपूर्ति प्रतिष्ठान

पानी स्रोत (नदी, झील, जलाशय या कुआँ) से आता है, शोधन संयंत्र में साफ़ होता है और मुख्य पाइपों से इमारतों तक पहुँचता है। ऊँची टंकी या पंप दाब देता है: p = ρgh, यानी हर मीटर ऊँचाई पर लगभग 9.81 kPa। पाइप का आकार ऐसा रखते हैं कि पानी की गति लगभग 2 m/s से कम रहे। वॉटर हीटर E = m × c × ΔT से नल के लिए पानी गर्म करता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. पानी स्रोत से आता है: नदी, झील, जलाशय या कुआँ। यह सीमित है, इसलिए बर्बाद मत कीजिए।
  2. शोधन संयंत्र पानी साफ़ करता है। पंप उसे ऊँची टंकी तक चढ़ाता है।
  3. ऊँचाई से दाब मिलता है। टंकी जितनी ऊँची, नल पर पानी उतना ज़ोर से धक्का देता है: p = ρgh।
  4. घर में: मीटर, ठंडे पानी का नल और वॉटर हीटर। गर्म पानी हीटर के ऊपर से निकलता है।
  5. पाइप का आकार मायने रखता है। पतले पाइप में उतना ही पानी तेज़ चलता है: v = Q ÷ A।
  6. खुद करें: टंकी की ऊँचाई और पाइप का आकार बदलिए। दाब और गति पढ़िए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्या दुनिया का सारा पानी उपयोग लायक है?

नहीं। ज़्यादातर खारा समुद्री पानी या बर्फ़ है। केवल थोड़ा सा मीठा और पहुँच में है, इसलिए हम उसे शुद्ध करते और बचाते हैं।

पानी को मीनार की टंकी तक क्यों चढ़ाते हैं?

पंप एक बार उसे ऊपर चढ़ाता है। फिर टंकी की ऊँचाई पूरे शहर को दाब देती है, हर नल पर पंप की ज़रूरत नहीं।

क्या बड़ी टंकी ज़्यादा दाब देती है?

नहीं। केवल ऊँचाई मायने रखती है। 20 m पर रखी छोटी टंकी 5 m पर रखी विशाल टंकी से ज़्यादा दाब देती है। ऊँचाई स्लाइडर चलाकर देखिए।

गर्म पानी हीटर के ऊपर से क्यों निकलता है?

गर्म पानी हल्का होता है, इसलिए ऊपर उठकर वहीं जमा होता है। ठंडा पानी नीचे से बिना ज़्यादा मिले आता है।

पतला पाइप पानी को तेज़ क्यों करता है?

प्रति सेकंड उतना ही पानी छोटे क्षेत्रफल से गुज़रना है, इसलिए उसे तेज़ चलना पड़ता है: v = Q ÷ A।

सबसे अच्छा पाइप का आकार कौन सा है?

सबसे छोटा आकार जिसमें गति लगभग 2 m/s से कम रहे। खुद करें में ढूँढिए।

जल संसाधन और जल आपूर्ति

दुनिया के पानी का बहुत थोड़ा भाग मीठा पानी है जिसे हम काम में ले सकते हैं। यह सतही जल (नदियाँ, झीलें, जलाशय) और भूजल (कुएँ और बोरवेल) से मिलता है। जल-चक्र से वर्षा इन्हें फिर भरती है, पर हम पानी भरने की गति से तेज़ उपयोग कर सकते हैं, इसलिए जल बचाना ज़रूरी है।

स्रोत से नल तक

  1. अंतर्ग्रहण (intake): स्रोत से पानी लिया जाता है।
  2. शोधन: छानना, गंदगी बैठाना (अवसादन), फ़िल्टर करना और कीटाणु मारना (क्लोरीनीकरण या अन्य विधि) पानी को पीने योग्य बनाते हैं।
  3. भंडारण और पंपिंग: साफ़ पानी भंडारण जलाशयों और मीनारों में जाता है।
  4. वितरण: भूमिगत मुख्य और शाखा पाइप पानी को इमारतों तक पहुँचाते हैं।
  5. इमारत में: सेवा पाइप, मीटर, वाल्व, टंकियाँ, नल और हीटर।

पानी की गुणवत्ता की जाँच बार-बार होती है। पाइप के रिसाव से बहुत पानी बर्बाद होता है, इसलिए पाइपों की जाँच और मरम्मत की जाती है।

जल और गर्म जल आपूर्ति के उपकरण

ठंडे पानी की आपूर्ति के तरीक़े

उपकरण

गर्म जल आपूर्ति

जल और गर्म जल आपूर्ति का डिज़ाइन

1. माँग का अनुमान

कई शहरों में प्रति व्यक्ति दैनिक उपयोग लगभग 135 से 200 लीटर है। दैनिक माँग = लोग × प्रति व्यक्ति लीटर। टंकी का आयतन सामान्यतः एक दिन की माँग या थोड़ा ज़्यादा होता है।

2. दाब

ऊँचाई से पानी का दाब p = ρ × g × h है। ρ = 1000 kg/m³ और g = 9.81 m/s² लें तो हर मीटर ऊँचाई पर 9.81 kPa मिलता है। नल को न्यूनतम दाब (अक्सर 30 से 100 kPa) चाहिए और बहुत ज़्यादा भी नहीं (लगभग 400 kPa से कम), वरना पाइप और नल घिसते हैं।

3. पाइप का आकार

प्रवाह Q = क्षेत्रफल × गति, इसलिए v = Q ÷ A। इमारत के पाइपों में गति लगभग 1.5 से 2 m/s से कम रखिए। तेज़ पानी शोर करता है, पाइप घिसता है और दाब के झटके (वॉटर हैमर) पैदा करता है। लंबे पाइप और मोड़ भी घर्षण से दाब घटाते हैं।

4. गर्म पानी की ऊर्जा

E = m × c × ΔT, c = 4.186 kJ/kg·K। 1 kWh = 3600 kJ। हीटर का समय = ऊर्जा ÷ शक्ति।

5. सुरक्षित व्यवस्था

गर्म और ठंडे पाइप अलग रखिए, पीने के पानी के पाइप को नाली या गंदे स्रोत से कभी न जोड़िए, उल्टे बहाव को रोकने के लिए चेक वाल्व और रखरखाव के लिए ड्रेन वाल्व लगाइए।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. टंकी में पानी के स्तर से 20 m नीचे एक नल है। नल पर दाब निकालिए।

p = ρgh = 1000 × 9.81 × 20 = 196 200 Pa ≈ 196 kPa।

2. नल से कितनी ऊँचाई पर टंकी हो तो 100 kPa मिलेगा?

h = p ÷ (ρg) = 100 000 ÷ (1000 × 9.81) = 10.2 m।

3. 20 mm भीतरी व्यास के पाइप में 0.3 L/s पानी बहता है। गति निकालिए।

Q = 0.0003 m³/s। A = π × (0.01)² = 3.14 × 10⁻⁴ m²। v = 0.0003 ÷ 0.000314 = 0.96 m/s। अच्छा।

4. 5 सदस्यों का परिवार प्रति व्यक्ति 135 L प्रतिदिन उपयोग करता है। दैनिक माँग और टंकी का आकार निकालिए।

माँग = 5 × 135 = 675 L/दिन। 700 से 1000 L की टंकी एक दिन या ज़्यादा के लिए काफ़ी है।

5. 100 L पानी को 20 °C से 60 °C तक गर्म करने में कितनी ऊर्जा लगेगी? 2 kW के हीटर को कितना समय लगेगा?

m = 100 kg। E = 100 × 4.186 × 40 = 16 744 kJ = 16 744 ÷ 3600 = 4.65 kWh। समय = 4.65 ÷ 2 = 2.3 घंटे।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. 10 m पानी के स्तंभ के तल पर दाब लगभग है:
2. भंडारण वॉटर हीटर में गर्म पानी किधर से निकलता है?
3. पाइप का व्यास आधा करें (प्रवाह वही), तो गति हो जाएगी:
4. शोधन संयंत्र में पानी को क्या साफ़ करता है?
5. कौन सा भाग पानी को उल्टा बहने से रोकता है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

घर के नल पर कितना दाब होना चाहिए?

सामान्यतः लगभग 100 से 400 kPa के बीच। कम दाब पर धार कमज़ोर और ज़्यादा दाब पर पुर्ज़े जल्दी घिसते हैं।

गर्म पानी लगभग 60 °C पर क्यों रखते हैं?

इससे हानिकारक कीटाणु (जैसे लेजियोनेला) नहीं पनपते। फिर मिश्रण वाल्व नल पर तापमान घटाकर जलने से बचाता है।

चेक वाल्व क्यों लगाते हैं?

वह पानी को केवल एक दिशा में बहने देता है, ताकि गंदा पानी उल्टा साफ़ आपूर्ति में न जाए।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

जापान高校(専門学科)1〜3年Sanitary and Fire-Protection Systems

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