Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)
2. szám - Kozák Miklós: Inhomogén talajt szállító zagyvezeték hidraulikai ellenállásának közelítő számítása
98 Hidrológiai Közlöny 1961. 2. sz. Kozák M.: Zagyvezeték hidraulikai ellenállásának közelítő számítása Ha az alkalmazott zagyvezeték belső felületének abszolút érdessége különbözik az e = = 0,15 mm-es értéktől, akkor a A P-t a (16) egyenletből vagy a hidraulika szokásos módszereivel határozzuk meg. Űszó vascsövek esetében az 1. táblázat K v értékeit (2 -h 2,5)-el kell szorozni. Térjünk most át a kiegészítő ellenállási tényezők (X z) meghatározására. A (146) egyenlet szerint a X z egy bizonyos talaj féleségnél a zagyáramlás v középsebességétől és a zagy c koncentrációjától függ. A A, meghatározására számos kutató végzett laboratóriumi kísérletet, melyek eredményei azonban nincsenek egymással teljes összhangban (bár az eltérések csak finomságbeli kérdéseket vetnek fel). A zagyáramlás h„ energiaveszteségét csaknem valamennyi kutató a v középsebesség függvényében a c zagykoncentráció paraméterével hozta összefüggésbe. Az idevonatkozó legértékesebb méréseket legelőször a Szovjetunióban végezték. Jufin professzornak már az 1940-es évek elejéről számtalan olyan méréssorozata állt rendelkezésre,, amelyeket a legnagyobb tudományos igénnyel gyűjtött össze. Ezt egészítették ki a későbbiekben Knoroz, Gorjunov és mások munkái. A zagyszállítás hidraulikai törvényszerűségének felderítésében a franciáknál Durand és Condolios, az amerikaiaknál Blatch, és O'Brien végeztek ilyen irányú értékes, úttörő munkát. Egyes kutatók homogén, mások inhomogén talajokkal vagy aprószemű szénnel végeztek kísérleteket. Valamennyi kísérletből egységesen a következő törvényszerűségek szűrhetők le : a) A zagy (szilárd részecskéknek folyadékkal történő együttes) áramlása esetén az energiaveszh v[m] y fit * % A % \ \\ - f\ \ \ \ \ V r i i 1 ^ )% 0% \ \ / 7 > / í— tl 'zta víz [á] Vt v [m/sec] 4. ábra. Zagyvezetékek energiavesztesége (h v) a v középsebességtől és a c — zagykoncentrációtól függ Abb. 4. Der Energieverlust (h v) von Schlammleitungen ist von der mittleren Oeschwindigkeit v und von der Schlammkonzentration c abhángig [a] Linie der kritischen Geschwindigkeiten, [ö] reines Wasser Fig. 4. The energy loss h v in slurry lines depends on the mean velocity v and on the concentration c of solids [a] the line of critical velocities, [6] clear water teség nagyobb, mint a tiszta víz áramlása esetén (4. ábra). b) Az energiaveszteség annál nagyobb, minél nagyobb a zagy töménysége (4. ábra). c) Azonos töménység mellett a nagyobb átmérőjű szemcséket tartalmazó zagy áramlásához nagyobb fajlagos energiaveszteség tartozik. d) A v középsebesség növekedésével fokozatosan csökken a zagy és a tiszta víz energiavesztesége közötti különbség. Kisebb sebességeknél a szilárd részecskék jelenléte az energiaveszteséget többszörösére növeli (4. ábra). e) A zagy áramlásából nem tudunk olyan törvényszerűségeket levonni, mint az egynemű viszkózus folyadékok mozgásánál. A csőben mozgó keverék tehát sem kinematikai, sem dinamikai szempontból nem úgy viselkedik, mint az egynemű viszkózus folyadék. Az elmondottakból következik, hogy a kiegészítő ellenállási tényező (X z) áramlási sebességgel való változása a tiszta víz ellenállási tényezőjétől eltérően más törvényszerűségek szerint alakul. Azt a tényt, hogy a v sebesség növekedésével a k z értéke csökken, Durand azzal magyarázza, hogy kisebb sebességeknél a szilárd részecskék egymás közötti és falmenti súrlódása sokkal jelentősebb, mint a viszkozitásnak és a vízrétegek egymás közötti turbulenciájának tulajdonított siirlódás. Ezt a megállapítást még azzal egészíthetjük ki, hogy kisebb sebesség esetén a szilárd részek a cső keresztszelvény alsó részében tömörülve, a középsebességnél j óval kisebb sebességgel haladnak, így a cső szelvényére vonatkozó kinetikai energia diszperziós tényezője*, az erősen egyenlőtlen sebességeloszlás miatt jóval nagyobb, mint egyenletesebb sebességeloszlás esetén. A tiszta víz ellenállási tényezőjének változását a szokásos „hárfa görbe", a kiegészítő ellenállási tényező v sebesség szerinti változását pedig a 3. ábra tünteti fel. Azt a tényt, hogy a v sebesség növekedésével a X z csökken Durand azzal magyarázza, hogy a szemcsék jelenléte a turbulenciát csil apítja, mert az általuk elfoglalt térfogatban semmiféle turbulencia nincsen. A homogén, inhomogén szemcséjű és agyagos talajokból képezett zagy hidraulikai ellenállása között bizonyos különbségek vannak. így pl. Jufin, Durand és Kestlicher azt tapasztalta, hogy az agyagos zagy a cső belső felületére rárakódik, és annak felületi érdességét lecsökkenti. Ennek megfelelően csökken az ellenállási tényező értéke is. Tanulmányunkban jelenleg csak az inhomogén, szemcsés talajokból álló zagy hidraulikai energiaveszteségének meghatározásával foglalkozunk, mert általában ez fordul elő gyakrabban. A kiegészítő ellenállási tényező valamely adott talaj fajtánál a Xz = f(v,c) (146) * A kinetikai energia diszperziós tényezőjét a következő képlet fejezi ki : r v 3dF 'T J
