Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

3. szám - Ivicsics Lajos: Ülepítőmedencék kismintavizsgálata

223 Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 2. sz. A tanulmány az ülepítő medencék kisminta vizsgálatánál használatos átszámítási tényezők megállapitásával foglalkozik. Az áramlástanilag jellemző mennyiségek átszámításán kívül elméleti módszerekkel meghatározza a hordalék szemnagyságának átszámítását kifejező egyenleteket is. A tanulmány egyúttal rámutat a kérdés gyakorlati megoldásának nehézségeire, amelyek szükségessé teszik a laboratóriumi kísérletek további folytatását és kiterjesztését. Ülepítőmedencék kismintavizsgálata IVICSIOS LAJOS Az iilepitőmedencék, homokfogók tervezése során számos olyan kérdés vetődik fel, amelynek a megoldásához kismintavizsgálati módszereket kell alkalmazni. Az ulepítőmedencékkel kapcsolatos kismintavizsgálatokat hordaléktól mentes vagy hordalékos vízzel végezhetjük. A hordalékos vízzel végzett vizsgálatoknál torzítatlan vagy torzított kismintát alkalmazhatunk. Az ülepítőmedencék, homokfogók áramlástanilag kedvező alakjára és méreteire vonatkozó kismintavizsgálatokat, rendszerint hordaléktól mentes vízzel célszerű végezni [2]. Az ülepítéssel tisztítandó víz viszonylag nagy hordaléktartalma esetén a medence áramképe a nagy mennyiségű hordalék jelenlétének eredményeképpen bizonyos mértékben megváltozik. Az áramképnek a töménységváltozás hatására bekövetkező módosulásával kapcsolatos kérdések jelenleg még mind elméleti mind pedig laboratóriumi vizsgálati szempontból kevéssé tisztázottak. Az eddig végzett vizsgálatok ered• ményei szerint a sebességeloszlási ábrák számottevő módosulása a gyakorlati esetekben csupán elvétve előforduló, nagy töménységérték esetén következik be. Minthogy az általában előforduló töménységértékek esetén a sebességek számottevő mértékben nem változnak, a hordaléktól mentes vízzel végzett vizsgálatok a medencék áramképére vonatkozóan rendszerint megbízható eredményekkel járnak. A hordaléktól mentes vízzel végzett vizsgálatok esetén — minthogy leggyakrabban gravitációs, turbulens vízmozgással van dolgunk, tehát csupán a nehézségi erőt vesszük figyelembe, — a vizsgálni kívánt jelenség jellemző mennyiségeit a kismintára, valamint a kismintán végzett mérések eredményeit a valóságra a Froude-szám segítségével számítjuk át. A medence megfelelő mennyiségeit '-vei, ugyanezeket a kismintára vonatkozóan "-vei jelöljük. A Froude-szám értéke, egy rendszeren belül ugyanazokat a mértékegységeket használva, mindkét esetben megegyezik, tehát ~7v Itt. v a medencében mozgó víz középsebességét, g a nehézségi gyorsulást, l pedig a medencében mozgó vízre vonatkozó jellegzetes hosszat jelenti. Feltételezve, hogy .<?' = a" és alkalmazva a _ V . ~~ r jelölést, a vízhozamok viszonyára a Q' -7F- = *

2'

5 (2

) kifejezést kapjuk. A sebességek viszonya a fentiek alapján v' — = A

0'

5, (3) v A A értéket a rendelkezésünkre álló kísérleti berendezések, valamint a vizsgálatok során megoldandó ;feladatok figyelembevételével választjuk meg. Sok esetben, nagymértékben fokozható az ülepítőmedencék méretezésénél elért pontosság, ha a kismintavizsgálatok folyamán tájékozódlmhatunk a medencében leülepedett hordalék elhelyezkedéséről, vastagságának alakulásáról stb. A leülepedett hordalék elhelyezkedése alapján következtethetünk az áramlási viszonyoknak, a hordaléktól mentes vízzel végzett megfigyelések alapján csak nehezen, vagy egyáltalán meg nem határozható jellegzetességeire. A kismintán mért hatásos medence hosszból (L) következtethetünk a tervezett medence hatásos hosszára is. Az ülepítőmedencék hatásos hosszának (L) annak az útnak a vízszintes vetületét nevezzük, amelyet a beömlési szelvény vízfelszínéről elindult, az ülepítőmedencében még visszatartandó legkisebb ülepedési sebességű hordalékszemcsének meg kell tennie ahhoz, hogy a medence fenekére érjen. Gyakran célszerű tehát az ülepítőmedencék kismintáit hordalékos vízzel is megvizsgálni. A hordalékos vízzel végzett vizsgálatoknál a mechanikai hasonlóság követelményeinek kielégítése céljából az egyéb méretek mellett a lebegtetett hordalék méreteit is kicsinyíteni kell. IIa a kicsinyítés folyamán nem adódnak olyan kicsiny értekek, amelyeknek laboratóriumi megvalósítása nehézségekbe ütközik, vizsgálatainkat torzítatlan kismintán végezhetjük. Ha figyelembe vesszük, hogy a jelenséget ebben az esetben v, L, g, w

t, és C

t mennyiségek jellemzik, ahol C

t a lebegtetett hordalék viszonylagos töménységét, a w

t pedig a hordaléknak a turbulens vízmozgásnál érvényesülő ülepedési sebességét jelenti, a dimenzióanalízis segítségével a fenti öt változóból három invariáns csoportot képezhetünk [3]. Ezek : Az első két invariáns a u-vel, illetőleg a wvvel képzett Froude-szám. A kettőt egymással elosztva a 2 Uh V

2 viszonyszámot kapjuk. (1)