Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

1. szám - Dr. Horváth Imre: Az iszapvíztelenítés néhány hasonlóságelméleti és méretnövelési vonatkozása. I.

Dr. Horváth I

.: Az iszapvíztelenítés Hidrológiai Közlöny 1982. 1. sz. 23 4. ábra. Különböző méretű szűrőprések technológiai adatainak összevetése méretnövelési szempontból Puc. 4. CpaeHueanue mexHOAoewiecKux danmix npecctfiujibmpoe pa3Jiuinozo muna c momu 3penufi a03M0McHocmeü yeejimemin pa3Mepoe Fig. 4. Comparison of the technological data of filter presses of different size, from, the viewpoint of scaling up A dimenzióanalízis alkalmazásán alapuló előző gondolatmenettel kapcsolatban indokolt a következő kritikai megjegyzést tenni. A dimenzióanalízis módszerének felhasználása során általánosságban felmerülő egyik probléma az, hogy a kiadódó dimenzió nélküli csoportok és azok kapcsolata nem feltétlen olyan konstrukciót tükröz, mint ami a vizsgált folyamatok fizikai, kémiai stb. természetével összhangban van. Éppen ebből a megfontolásból adódik a többször hivatkozott egyenletanalízis alkalmazásának előnye. Utóbbi esetben ugyanis — ismert módon — a folyamatokat leíró egyenletek felépítésének figyelembevételével adódnak ki a jellemző dimenzió nélküli számok. A szóban forgó szakterület esetében az említett hibalehetőséggel kapcsolatbaji —- a következő konkrét példát említjük. A dimenzióanalízis alkalmazásával a Reynolds- és a Fronde-számok —mint jellemző invariánsok — egyaránt kiadódnak. Ugyanakkor a szivárgási folyamatok fizikai tartalmának elemzésével kimutatható —• összhangban az előzőekben hivatkozott számos kutatási munkával —, hogy a gyakorlati feladatok nagy részénél a Fr/Re arány figyelembevétele indokolt, mikoris a tehetetlenségi erő hatása kiesik. E meggondolás természetesen nem jelenti azt, hogy egyes rész-összefüggések esetében ne lenne indokolt pl. a iíe-szám hatását külön is figyelembe venni. Ismét példaként hivatkozunk H. Röbel és munkatársa által közreadott tanulmányra, amely szerint a szerzők — egyebek közt — vizsgálták a Re=f(Ap) kapcsolatot, s felhívták a figyelmet a i?e-szám ilyen irányú szerepére. Hasonlóságelméleti, méretnövelési megfontolásokból azonban úgy tűnik, hogy a Fr\Re = idem feltétel sok esetben reálisabb, mint a Fr- és a iie-számokból egyenként levezethető feltételek. Itt figyelembe kell venni még azt a körülményt is, hogy az utóbbiak — az ismert módon ,—- egymásnak ellentmondó előírásokat is tartalmazhatnak. 5. Következtetések, javaslatok Az áttekintett szakirodalmi munkák részletes kritikai elemzése egy önálló monográfia összeállítását tenné szükségessé. Jelen kutatási munkánk során csak olyan értelmű feldolgozásra törekedtünk, amely lehetőséget adott a feladatként szereplő iszapszűrés-víztelenítés méretnövelési módszerének megközelítésére. Utóbbi szempont figyelembevételével vonunk le az alábbiakban néhány általánosabb következtetést, ami a jelen tanulmány második részét képező gyakorlati, méretnövelési feladat megoldása szempontjából lényegesnek látszik. 1. Mindenekelőtt megállapítható, hogy több olyan szakterület létezik, amelynek keretében a kutatók más-más konkrét feladatokból kiindulva, de lényegében rokon természetű témák elemzésével dolgoztak ki különböző méretnövelési feltételrendszereket és számítási eljárásokat. Kritikai megállapításként említhető, hogy a különböző szakterületek (pl. a szivárgáshidraulika, a vegyipari műveletek) művelői általában nem fordítottak elegendő figyelmet a másik szakterületeken elért eredményekre. Ebből adódik az is, hogy esetenként egymásnak lényegesen ellentmondó következtetések is adódtak. Másrészről azonban az egymástól függetlenül elért eredmények sok vonatkozásban egymást alá is támasztják, jóllehet a vizsgált konkrét feladatok más-más gyakorlati területeken vetődtek fel (pl. a nyersolaj kitermeléssel kapcsolatos szivárgási témák, valamint a különböző zagyok és iszapok víztelenítésének megoldásával összefüggő modellezési és méretnövelési feladatok). 2. Ugy tűnik, hogy a porózus közegekben végbemenő szivárgás, ezen belül a talajvízmozgás törvényszerűségeinek modellvizsgálatai kapcsán a kutatók nagymértékben felhasználták a dimenzióanalízis és az egyenletanalízis módszereit — ezen belül a különböző dimenzió nélküli számokat, azok rendszerét — a méretnövelési feltételek meghatározása során. Ezzel szemben a vegyipari műveletek területén, konkrétan a különböző eredetű iszapok és zagyok víztelenítésének (lepényszűrés) elemzése kapcsán kevésbé kerültek felhasználásra az invariáns csoportok alkalmazásán alapuló módszerek. Ehelyett különböző tapasztalati modellezési eljárásokat fejlesztettek ki. Utóbbi megállapítás világosan tükröződik pl. D. P. Purchas által szerkesztett — a közel múltban megjelent — szakkönyvből is. 3. Egyes szerzők jelentős figyelmet fordítottak a geometriai hasonlóság szerepének tisztázására, ezen belül a mikro- és makrométerek szerint értelmezett hasonlóság .szerepére. A kutatók egy része határozottan állást foglal a geometriai hasonlóság feltétele betartásának szükségessége mellett. Más kutatók viszont abból indulnak ki, hogy — éppen e hasonlósági forma betartásának nehézségei miatt — indokoltabb a különböző méretű rendszerekben (modell — félüzemi •— prototípus relációban) azonos közeget, anyagot alkalmazni. Ez lényegében egyfajta modelltorzítást eredményez, azonban a ténylegesen (a prototípusban ill. az üzemi méret-