Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

1. szám - Patziger Miklós–Józsa János–Sokoray-Varga Béla: Radiális átáramlású utóülepítők koncentrációviszonyainak helyszíni mérése

PATZIGER M., JÓZSA J., SOKORAY-VARGA B. Radiális áramlású utóülepítők 5 csony sebesség-tartományok mérésére. A mérőeszköz működési elvét, telepítését és a szolgáltatott eredmények értékelését a 3. ábra mutatja. A bemutatást csak a legalapvetőbb jellemzőkre korlátozzuk, a további részleteket illetően lásd SOKORAY-VARGA-JÓZSA (2006). A mérőeszköz működési elve leegyszerűsítve abban áll, hogy a sebességmérő szonda három fej segítségével adott hullámhosszú ultrahang jeleket bocsát ki a mérendő, kis térfogatú víztérre, majd a vevőfej segítségével az ottani, vízzel együtt mozgó részecskékről visszaverődő ultrahang jelek hullámhosszát határozza meg (3/a. ábra). Az áramlási sebességet a műszer a kibocsátott hullámhossz és a mérendő térrészből visszavert hullámhosszak viszonyából Doppler-elven határozza meg. A méréshez a műszert a kotróhídról egy erre a célra épített tartószerkezet segítségével rögzítettük (3/b. ábra). A méréseket a műszer gyárilag alaphelyzetben ajánlott mintavételi gyakoriságán, 16 Hz frekvencián végeztük, vagyis másodpercenként 16 térbeli sebességvektor-adatot nyertünk (3/c. ábra), amelyek tartalmazzák az adott mérési pontra jellemző turbulens sebesség-ingadozásokat is. Az adott mérési pontban a mért sebességvektorok irány szerinti összetevőinek mindegyike felírható ugyanis a pontra jellemző átlagsebesség (v

á,i) és egy a turbulens sebesség-ingadozást jellemző fluktuációs sebesség (v-) összegeként: V = Vi v' (1) ahol: V [cm/s]: Egy adott mérési pontban egy adott időpontban mért sebesség, V [cm/s]: Adott idő alatt mért sebességadatok számtani közepe V [cm/s]: Turbulens sebességingadozás Az utóülepítő medencében kialakuló fő áramlási struktúrák a mérési pontokra jellemző átlag-sebességekkel jól jellemezhetők. A turbulens sebesség-ingadozások elemzése a medencében kialakuló turbulens kinetikai energia (k) eloszlásának nagyságrendi becsülését teszi lehetővé: k = (v

x '

2 + V '

2 + V

z '

2 ) /2 (2) V

x : x-irányú turbulens sebesség-ingadozások négyzetes középértéke V/

2 : v-irányú turbulens sebesség-ingadozások négyzetes középértéke v

z'

2 : z-irányú turbulens sebesség-ingadozások négyzetes középértéke Ez utóbbiaknak numerikus áramlás-modellek turbulencia moduljainak fejlesztésénél, paraméterezésénél illetve igazolásánál van jelentősége. a. Működési elv b »Telepítés vevő szenzorok üszertartó szerkezet kotróhíd szerkezet kontrol (térfogat c 1 Eredmények feldolgozá

sa idö [s] ??? ? ? ? ? M (D O o o O o 0 0)0) M T- Tco rID (N 0 0)0) M T- TTZ' . . •—*—• O) 00 flO in CL Q. CL a CL CL a. 3. ábra: áramlási sebességek mérése Tisztított szennyviz kivétel /bukógyürű £ o CO M ü_ 4. ábra: Mérési raszter a vizsgált utóülepítő meridián-metszetében Kör alaprajzú utóülepítő medencék áramlástani vizsgálatához többnyire elegendő a henger-szimmetrikus közelítés. Az esetünkben vizsgált medence meridián-metszetét és a kiválasztott fuggélyek menti mérési pontkiosztást a 4. ábra mutatja. Az utóülepítő medence belső, elosztóhengerhez közeli részén az összetettebb áramlási viszonyok a mérési pontok jóval finomabb kiosztását teszik szükségessé, mint a medence ettől távolabbi, külső részein. A sebességmérési időtartam minden kiválasztott pontban 90 s volt. A sebesség-mérésekkel egy időben iszapkoncentrációméréseket végeztünk optikai elven működő koncentrációmérő szondával (Endress&Hauser CUC 101), amelyet a mérés előtt laboratóriumban a várható iszapkoncentráció tartományban (0 - 20 kg/m

1) 5 különböző értéken kalibrál-