Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

5-6. szám - Muszkalay László–Vágás István: Átfolyási vizsgálatok egyszintű ülepítőmedencékben

Muszkalay L.—Vágás I.: Egyszintű ülepítőmedencék vizsgálata Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 5. sz. 375 Az ülepités számára hasznos térfogat megállapítására főleg a szovjet kutatók végeztek vizsgálatokat [6, 7, 8, 17], Kutatásukat kiterjesztették a medencék helyes méretarányainak megválasztására és a turbulencia hatásának meghatározására. Eredményeiket táblázatokban, illetőleg képletekben közlik. Más külföldi kutatók a hasznos térfogat megállapításának kérdését az áramlástani rövidzárlat jelenségének vizsgálatával hozták összefüggésbe [10, 18]. Rövidzárlatnál a medencébe érkező vízsugár szétterülés nélkül, rövid úton, nagy sebességgel halad át az ülepítőmedencén és annak tetemes részét kihasználatlanul hagyja. A rövidzárlat megszüntetésére különböző elosztó- és terelőelemek beépítését javasolták és ettől a medence kielégítő működését várták. A tényleges átfolyási idő meghatározására angol, amerikai és német kutatók jelző oldatot használtak. A mért átfolyási hullám alakjából és elhelyezkedéséből igyekeztek következtetni az átfolyási időre [8, 10, 18, 19, 20], Az átfolyási sebességek és az átlagos átfolyási idő (t

a) szabatos megállapítására a szerzők az átfolyási görbe meghatározásának módszerét dolgozták ki [21, 22], Az áramlási sebességek kiegyenlítése tekintetében főleg az Emschergenossenschaft kutatói értek el jó eredményt. A folyami ülepítőkkel kapcsolatos kismintakísérleteknél újfajta elosztóés terelőelemeket vizsgáltak meg és az áramlástani mérésekhez először használtak radioaktiv jelző anyagot. Az általuk legjobbnak minősített medencetípusokat szabadalmaztatták és kísérleti változataiknak vázlatos tervrajzát — a méretek feltüntetése nélkül — a szakirodalomban is közölték [13, 23], Részint a méretek hiánya, részint az esetek különlegessége miatt hazánkban a külföldi irodalmi közlések adatait nem használhatták fel közvetlenül. Ezért volt szükséges az általános típusok méreteinek megállapítására és különleges esetekben a legmegfelelőbb szerkezet kiválasztására a laboratóriumi kísérletsorozat elvégzése. A hazai kísérleteket az I. sz. Vízépítéstani Tanszék, dr. Németh Endre professzor vezetésével már több esztendeje folytatja. Az eredményeket szakvélemények, illetőleg kísérleti jelentések formájában közli. Ezek megtalálhatók a megbízó tervező intézeteknél és a Tanszék irattárában. Az általános érdeklődésre számottartó eredményeket a Hidrológiai Társaság előadóülésein és főleg a Hidrológiai Közlöny hasábjain hozzák nyilvánosságra [21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29], Az ülepítőmedence gazdaságos és áramlástanilag kedvező tervezésének két kórszerű irányelve : a sebességeloszlás egyenletessé tétele, illetőleg a sebességek egyenlőtlenségének figyelembevétele szorosan összetartoznak. Egyenletes sebességeloszlás ugyanis sohasem valósítható meg maradéktalanul. A számítási eljárásokkal ezért minden esetben szükséges a valóságot minél jobban megközelítenünk. Kísérleteink folyamán tehát amellett, hogy a sebességeloszlást egyenletessé igyekszünk tenni, a tényleges sebességeloszlást is fontos meghatároznunk. Kísérleti munkánk előkészítése Kismintakísérleteinket az I. sz. Vízépítéstani Tanszék laboratóriumában végeztük. A megvizsgálandó műtárgy kismintáját 1 : 10 méretarányban elkészítettük, s üvegfalu kísérleti csatornába beépítettük. .V valóságos műtárgyon és a kismintán mérhető kinematikai és dinamikai mennyiségek átszámítására a Fronde-féle törvényt alkalmaztuk, minthogy az adott esetben a nehézségi erő főerőnek tekinthető. Ennek megfelelően a fontosabb átszámítási tényezők a következők : a hossz átszámítási tényezője X = 10, a sebesség átszámítási tényezője A® = 3,162, az idő átszámítási tényezője r = 3,162, a vízhozam átszámítási tényezője KQ = 316,2. Tanulmányunkban általában a kismintára érvényes mennyiségeket közöljük. Kísérleti észleléseink számszerű jellemzésére minden változaton elvégeztük a jelző oldat adagolásán alapuló áramlástani mérést és meghatároztuk az átfolyási görbét [21]. A jelzőoldatot a medence hozzávezető csövébe, hosszú időn át, egyenletes intenzitással adagoltuk. A beadagolt jelzőanyag a vízzel elkeveredve az átfolyó víz sebességeloszlásának megfelelően hosszabb-rövidebb idő elteltével eljutott az elvezető csőhöz. Az elvezető csőben mért töménységeket (c) az idő (t) függvényében ábrázolhatjuk. Ez az átfolyási görbe által ábrázolt első összefüggés. Matematikailag : c=c(t) (4) A medencében a vizsgálatunk idején Qe (l/sec) a vízhozam. A c (t) (mg/l) töménységet ezzel az értékkel szorozva'megkapjuk, hány milligramm jelzőanyag hagyja el adott időpontban másodpercenként a medencét. Jelöljük a Q

e-c(t) szorzatot D(í)-vel. Minthogy Qe állandó, ennélfogva a D = D(í) (5) összefüggés olyan görbével ábrázolható, amely a c = c (t) összefüggést ábrázoló görbétől mindössze függőleges léptékben különbözik. Ez az átfolyási görbe által ábrázolt második összefüggés. Foglalkozzunk végül azzal a feltevéssel, amely szerint a jelzett vízrészecskék az átfolyás során nem keverednek a jelzetlenekkel. Legyen a jelzett vízrészecskék töménysége a mérés folyamán állandó Cr érték. Ha azok a jelzett vízrészek, amelyek a t időpontban már bejuttatták jelzőoldattartalmukat az elvezető csőbe, együttesen Q(t) vízhozamúak, a c

r-Q{t) szorzat segítségével következtethetünk a másodpercenként elfolyó jelzőanyag mennyiségére. Ezt az értéket azonban az 5. összefüggés levezetése előtt más alakban is kifejeztük. kétféle kifejezés nem vezethet eltérő eredményre, tehát : Q

e.o(t) =CrQ(<) (6) Q

e és Cr állandók lévén c(t) és Q(t) között . arányosság áll fenn. A Q = Q(0 (?)