Hidrológiai Közlöny 1950 (30. évfolyam)

1-2. szám - Értekezések - BOGÁRDI JÁNOS dr.: A Sajó hordalékszállítása és a hordalékos víz ülepítése

valamint az átfolyási sebesség között sokkal összetettebb a viszony, mint ahogy azt az eddigiek mutatják. A kérdés jobb megvilágítása érdekében nem lesz talán érdektelen, ha a mechanikai ülepítés elméleti fejlődését áttekintjük. Az ülepítés elméletének fejlődését célszerűen Allén Hazen

0 munkásságának ismertetésével kezdhetjük. Szerinte, ha A alapterületű H mélységű ülepítő medencében az egyenletesen elosztott lebegő anyag töménysége 0. akkor a medencében lévő B=A. H. C. teljes lebegtetett hordalékanyagból a idő után a leülepedés következtében 11 (ii) hordalékanyag marad lebegésben, t azt az időt jelenti, amennyi szükséges, hogy a felszíntől a fenékig leülepedhessék a hordalékanyag, vagyis ha a hordalékanyag ülepedési sebessége <° A (11) összefüggés állóvízű örvénylésmentes medencében végbemenő ülepedést jellemez ós látni fogjuk a továbbiakban, hogy Camp által az egyes szemek leülepedésére megállapított összefüggéssel lényegileg azonos. ./. J. Slade

1

0 Hazen nyomán elindulva egyrészt zavartalan állóvízű medencére, másrészt pedig turbulens vízmozgásra új elgondolásokat vezetett be az ülepítés számítására. Feltételezve, hogy az ülepedési sebesség °'m minimális értékből °>\; maximális értékig változik, ha t jelöli a hordaléknak a felszíntől a fenékig terjedő ülepedési idejét, akkor a t idő is tm minimumtól t v maximumig fog változni, H mivel t=> Általában ismeretlen azonban, hogy a lebegtetett anyag milyen százaléka tartozik bizonyos adott ülepedési sebességhez. Az iilepedési időnek, ill. a hordalékanyagoknak ez az ismeretlen eloszlása azonban t függvényeként fogható fel, vagyis ® (t) függvénnyel jelölhető, így <I> (t).dt,. adja azt a lebegtetett anyagmenynyiséget, amelynek ülepedése t és t+dt idő között van, vagy ami ugyanaz, amelvnek ülepedési sebessége ®» és + d°> között fekszik, dt idő végén a (11) összefüggés szerint dfí a = <l> (t) (l-f) T df (13) Jiordalékmennyiség marad lebegésben. a idő végén lebegésben maradó t

elj

e

s l

lo

r~ daléltmennyiség pedig a fenti kifejezés integrálja lenne, vagyis I},

l=j<b(t)[\—"

l)d1 (14) -Dia) Az integrál határai p (a és t.y határok között vannak, ahol minden a < t

m értéknél p(.á) = tm, és minden a értéknél, tm<a<tyi határok kczött p (a) = a. A gyakorlatban bizonyos szemnagyságnál kisebb anyag leülepítése már nem jön számításba. Ezek a kolloidok, ill. az ehhez hasonló 0 Allén Hazen. On sed'irnonta'tion. — Transactioii Am. Soc. C. E., Vol. LHI., 1'9(V4. 1

0 Slade J. J.: Sed'moutotkm ia quieseent and turlmlent tostns. — Transa«tions Am, Soc. C. E.. Vol 63. 1937. Ifi A hordalékszem mozgásbajövésekor a hordalékmozgató erő átlagos értéke el kell, hogy érje a kritikus értéket és így (7) és (9) képletek egybevetéséből a kritikus sebesség * 1 r Hl 1 •l'k — I f ÍJ <Y< /) d (10) Ha tehát 9005 mm-ig minden szemnagyságot • le akarunk ülepíteni, az tizem igényeinek megfelelően, akkor olyan ülepítőmedencét kell tervezni, amelyben a sebességek kisebbek lesznek az ehhez a szemnagysághoz tartozó kritikus, ifi. lebegtetési sebességnél. A lebegtetési sebesség 0,005 mm szemnagyságnál 1,04, a kritikus sebesség vedig 3.59 cm/sec. Ha megelégszünk csupán a 0,01 mm-nél durvább szemek leülepítéséyel, akkor 1,47, ill. 5,09 cm/sec sebességértékkel kell számítanunk. Az első feltétel szerint 0005 mm szemnagyságig való üle'pítésnél, ha a lebegtetési ill. kritikus sebességek 104 és 359-es értékei helyett, kereken 3 cm/sec-al számolunk, az átfolyási keresztszelvénynek, mivel a kiveendő 9 víz mennyisége 9 m

3/sec, legalább y^.j = 300 m* nagynak kell lennie. Például 3 m mély ülepítő medencénél 100, 1 m mélynél pedig 300 m széles medence szükséges. Ha az ülepedési sebességet kiszámítjuk, a 0 005 mm szemnagyságok — a vízhőfokot „0" C fokra véve fel, — 00013 cm/sec sebességgel iilepszenek le- A 0 01 mm-es szemnagyságoknál az iilepedési sebesség pedig 0003. A 0005 mm-es szemnagyságok tehát a 300 cm mély ülepítő medencében = 231.0110 sec alatt, a 100 IIUU13 cm mély medencénél pedig (

).

((()

).j-- = 76900 sec alatt iilepszenek le. Az első esetben, mivel az áramlási sebesség 3 cm sec. 231000 sec. 0 03 m/sec = 6930 m, második esetben 76.900 sec . 0 03 m/sec = 2310 m ülepítési hosszúság szükséges, hogy a második kÖA

Tetelinényt kielégíthessük és a. kívánt összes szemnagyságok leülepedhessenek. A 0.01 mm-nél nagyobb szemnagyságok íeülepítésénél a 300 cm mély medencénél, mivel á 0.01 mm szemnagyságok ülepedési sebessége 0.003 cm/sec, 100000 sec. vagyis í cm/sec áramlási sebesség esetén 4000 m, 100 cm mély medencénél pedig 33333 sec, vagyis 1333 m ülepítési hosszúság szükséges. Ha. a derítendő vízmennyiséget 1 cinlsec sebességgel áramoltatjuk a medencén át, a 0.005 mm-nél nagyobb szemnagyságok leülepitése esetén: 300 cm mély medencénél 231.000 sec, vagyis 2310 m, 100 cm mély medencénél 76.900 sec. vagyis 769 m ülepítési hosszúság szükséges. 0.01 mm szemnagyságig való Merítésnél 300 cm mély medencénél 100 000 sec. vagyis 1000 m, 100 cm mély medencénél 33333 sec, vagyis 333 m ülepítési hosszúság szükséges. A fenti számítás már mutatja, hogy a medence méretei és az átfolyási sebesség milyen lényegesek a mechanikai iilepítésnél. A kérdés azonban nem ilyen egyszerű. A továbbiakban látni fogjuk, hogy a leülepítendő szemnagysá gok ülepedési sebessége, a medence méretei,