Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)
3. szám - Horváth Imre: Levegőztető medencék vizsgálata a turbulenciaviszonyokra való különös tekintettel
Horváth 1.: Levegőztető medencék vizsgálata Hidrológiai Közlöny 1968. 3. sz. 131 sére [8]. Az elgondolás lényege abban áll, hogy egy anyagátadási, fizikokémiai — jelen esetben oxigénfelvételi — folyamat sebességével kapcsolatba hozzuk a turbulenciát meghatározó változókat, figyelembe véve azt, hogy a turbulencia fokát a Reynolds-aztímvaaX jellemezhetjük. Ez úgy történhet, hogy a kérdéses oxigénfelvételi folyamatot leíró összefüggést — célszerűen dimenziónélküli formában — elméleti vagy kísérleti úton felírjuk úgy, hogy abban az egyik dimenziónélküli változó a Reynolds-s,7Ám legyen. Ily módon kapcsolatot állapítunk meg a turbulenciát jellemző Reynoldsszám és más egyéb — a folyamatot befolyásoló — dimenziónélküli változó között, amelyek a kérdédéses oxigénfelvételi folyamatot egyértelműen jellemzik. így lehetővé válik, a turbulenciának fizikokémiai változókkal történő jellemzése. Megjegyezzük, hogy keverő-reaktorokkal kapcsolatos kísérleteknél J. Rushton szintén hasonló eljárást alkalmazott hőátadási és anyagátadási változók mérésével [10], Ezt a módszert alkalmaztuk a Kessener-rendszerű és a függőlegestengelyű levegőztető medencék vizsgálatánál. Az említett kísérletek eredményeit a szakirodalomban már ismertettük, ezért ennek részleteire ezúttal nem térünk ki. A kapott dimenziónélküli összefüggések a fenti két esetben az alábbi alakban adódtak [8, 9]: const .L™*.Re™ •n 7 1 dl. — J^ = const. Z 2 0,2 3 • L£' 9 3 • Fr,i' 0 8 • i?e °' 1 7 n (4) (5) 0 W 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Idő, t [perc] 2a ábra. Leve gőztetőmedencén meghatározott átfolyási görbék féllogaritmusos koordináta rendszerben Puc. 2a. Kpueue ucmeuenust, onpeáejienHue na aspaiiuoHHOM őacceüne e cucmeMe no.iy.ioeapumMuuecKoü icooptluHamu Abb. 2a Am Belüftungsbecken bestimmte Durchflusslinien in halblogarithmischem Koordinatensystem 10 Idő, t [perc] 3 4 6 7 8 9 3.3 A turbulencia jellemzése az oxigénfelvétel analógiájára az energiafelhasználásra való különös tekintettel A harmadik jellemzési mód, amellyel a turbulenciaviszonyok megközelítését céloztuk, az oxigén és az energiafelvétel mérésével kapcsolatos. Vizsgáljuk meg a továbbiakban részletesen e kérdést. A levegőztető szerkezetek által felvett energia — mint ismeretes — meghatározott hatásfok*mellett hasznosul, főként a kialakuló áramlási és anyagátadási folyamatok révén. Tekintsük a továbbiakban a levegőztető medencékben lejátszódó két alapfolyamatot: az áramlást és az oxigénfelvételt. Mindkét jelenség energiát igényel. A befektetett energiának a hidraulikai, ill. az oxigénfelvételi folyamatok megvalósítására fordított hányada azonban nem ismeretes. Elvileg elképzelhetők olyan extrém esetek, amelyeknél vagy csupán áramlás, vagy csak oxigénfelvétel történik. E két szélső eset közé sorolható valamennyi, a gyakorlatban előforduló levegőztetési folyamat. Az is ismeretes, hogy az oxigénfelvétel gazdaságosságára többféle mutatót is bevezettek. Ezek közül egyik legjelentősebb az Otf=OC • V/N hányados, amely az egységnyi értékű befektetett energiára eső oxigénfelvételt jelenti általában kg 0 2/kWó dimenzióban kifejezve [12]. A fenti tört nevezőjében szereplő energia azonban nem csupán oxigénfelvételre fordítódik, hanem — a levegőztető rendszer típusától függő — jelentékeny háTV L i/ i 5 jf \ / 1/ j f A A / i // J / Á y [/ JELMAGYARÁZAT-— [/ • ' f. sz. görbe • 2. sz. görbe — a / 1/ / V + X o ti 4. sz. 6. sz. 7 sz. 9.sz. gö göi gö gör •be be be be — 2b ábra. Levegöztetőmedencén meghatározott átfolyási görbék logaritmusos koordináta rendszerben Puc. 2b. Kpuebie ucmeienufi, onpedejiennue na aspaifuonHOM OacceÜHe e cucmeMe AozapumMunecKOü Koopdunambt Abb. 2b Am Belüftungsbecken bestimmte Durchflusslinien im logarithmischen Koordinatensystem nyada éppen a szükséges hidraulikai viszonyok fenntartására emésztődik fel. Ebből pedig az is következik, hogy az Otf mennyiség a hidraulikai folyamat alapvető függvénye és nem tekinthető csu-
