Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)
2. szám - Kozák Miklós: Inhomogén talajt szállító zagyvezeték hidraulikai ellenállásának közelítő számítása
94 Hidrológiai Közlöny 1961. 2. sz. HIDRAULIKA Inhomogén talajt szállító zagyvezeték hidraulikai ellenállásának közelítő számítása D r. KOZÁK MIKLÓS* a műszaki tudományok kandidátusa Bevezetés A tanulmány közelítő számítási eljárást ad az inhomogén talajt szállító, nyomás alatt álló zagyvezetékek hidraulikai ellenállásának számítására. A nyomás alatt álló zagyvezeték tervezésénél alapvető fontosságú a csőben fellépő energiaveszteség és a szállított anyag ülepedésére mértékadó kritikus sebesség meghatározása. Köztudomású, hogy ezeknek a kérdéseknek a mai napig kielégítő elméleti megoldása nincs. A szemcsék ülepedésére mértékadó kritikus sebesség ismerete elsősorban azért fontos, mert ennél kisebb középsebességnél a szállított anyag leülepedik, ami előbb a zagyvezeték hatásfokának csökkenésére, majd a cső keresztmetszetének teljes eldugulására vezethet. A kritikus sebesség (vkr) meghatározásával több kutató is foglalkozott. Eredményeik összehasonlítása során azonban igen nagy eltérések adódnak. így pl. a Knoroz V. Sz. szerint meghatározott vtr értéke ötszöröse (az ehhez tartozó energiaveszteség pedig 25szöröse !) a Roer szerint meghatározott értéknek. A Vkr értékének pontos ismerete nélkülözhetetlen lévén, meghatározásának mikéntjére adunk Gorjunov Sz. J. nyomán útmutatást. A zagyvezeték energiaveszteségének meghatározása a tervezésnél a legdöntőbb kérdések egyike. Amennyiben alul tervezünk, a zagyvezeték nem szállítja a kívánt mennyiséget. Ilyenkor a csőben a tervezettnél kisebb sebesség áll elő, ami a zagyvezeték eltömődését eredményezheti. Ha pedig a zagyvezetéket felül tervezzük, akkor esetleg feleslegesen tervezünk meg többmilliós költséggel egy átemelő (nyomásfokozó) szivattyútelepet. Az előzőekből látszik tehát, hogy a zagy vezeték helyes hidraulikai méretezése egyrészt a zagyszállítás üzemének alapja, másrészt milliós beruházásokat érintő gazdasági kérdés. A zagyszállítás dinamikája elméleti szempontból nehezen megfogható. Idevonatkozóan például igen értékes erőfeszítéseket tettek : Makkavejev V. M., Velikanov M. A., Dementyev M. A., Jufin P. A. szovjet, továbbá Durand francia, Blatch angol ós 0 Brien amerikai kutatók. A szabatos elmélet hiányában az energiaveszteségek törvényeinek meghatározását a kutatók elsősorban széleskörű laboratóriumi vizsgálatok alapján kívánták elérni. A kísérletekhez a gyakorlatban leginkább előforduló, különféle anyagú és különböző koncentrációjú talajokat alkalmaztak. * Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem II. Vízépítéstani Tanszék. Az első kísérleteket több mint félévszázada végezték. A kutatások fokozódása és teljesen új irányba terelése mintegy két évtizeddel ezelőtt kezdődött és még napjainkban is tart, mivel a szilárd részecskéknek a folyadékokban történő szállítása egyre szélesebb területre terjed ki. Alkalmazzák pl. nemcsak a földmunkálatoknál, hanem iszapok kotrása, ipartelepek (hőerőművek) meddő termékeinek elszállítása, a szénbányászatban a szénszállítás, vájatok feliszapolása, az ércbányászat során fellépő feladatokkal kapcsolatban stb. A hidraulikus zagyszállítás elterjedésének gazdasági alapja az, hogy fajlagos költsége az esetek többségében lényegesen kevesebb, mint a mechanikus, gépi úton történő szállításoké. A legértékesebb vizsgálatok egyikét a Szovjetunió VNIIG (Leningrád) laboratóriumában végezték egy hatalmas, Q = 500 lit/sec teljesítményű zagyszivattyúval táplált, különböző átmérjű csővezetékekből összeállított kismintán. A Gorjunov Sz. J. által összefoglalt kísérleti eredmények legértékesebb részét a következőkben foglalom össze. A Szovjetunióban végzett kutatások jelentőségét különösen az a tény emeli ki. hogy olyan mérési eredményt tartalmaznak, melyet a természetben végeztek el. A következőkben tárgyalt hidraulikai számítások kísérleti adatokon épülnek fel, és a csővezetékek méretézéséhez nem szükséges a kritikus sebesség alkalmazása, mert annak értéke a megadott segédgrafikonokból meghatározható. 1. A zagyszállítás elméleti alapjai Először levezetjük a csővezetékben áramló zagy energiaegyenletét, majd a hidraulikai ellenállásra vonatkozó összefüggéseket vizsgáljuk meg. A tanulmányban zagy fogalma alatt a víz (folyadék J és a szilái d, szemcsés talajok keverékét értjük. Vizsgáljunk egy B átmérőjű, vízszintes zárt csővezetéket, melyben zagy áramlik. A szelvény teljes mechanikai energiája (E) a folyadék — jelen esetben víz (E v) — és az általa szállított szilárd talajrészek energiájából (E s) tevődik össze, azaz E = E V + E S (1) A víz és a talaj együttes áramlása különböző törvényszerűség alatt áll. A víznek van felhasználható nyomási energiája, a talajnak közvetlenül nincsen. így az áramlás mentén a víz E v energiája állandóan csökken, míg a talaj E s energiája állandó. A zagyvezeték mentén egymástól valamely / távolságra levő l-es és 2-es jelű szelvény között keletkező mechanikai energiaveszteség (AE),
