Hidrológiai tájékoztató, 1970 június

Thoma Frigyes: Trópusi éghajlaton végzett párolgáscsökkentő kismintakísérlet

1. táblázat A-A Takoradi időjárási adatai az 1963-as évben Évi maximális középhőmérséklet 29,7 C° Évi csapadékmennyiség 1970 mm Relatív párateltség átlaga éjfélkor 96% Relatív párateltség átlaga délben 79 % Mindezeket figyelembe véve azt mondhatjuk, hogy a kísérlet helyén a tengerpart mentén nagy párateltség mellett aránylag egyenletes hőmérséklet (79% relatív páratartalom 30° C) uralkodik az év legnagyobb részében. A párolgás méréseink szerint 0,1—0,3 mm/óra körüli volt a száraz évszakban. A szeleplemez, s annak elvi működése Mielőtt rátérnénk a kismintakísérlet részletes ismertetésére, röviden vázolni kívánjuk a párolgásszabályozó berendezés (4) leglényegesebb elemének, a visszacsapó szelepnek, a továbbiakban — szeleplemez — működését. Induljunk ki a visszacsapó szelep definíciójából. E szerint: visszacsapó szelepnek nevezzük az egyirányú folyadékáramlásra szolgáló berendezést. Az atmoszférában levő víz leggyakoribb megjelenési formája a trópusokon az esőcsepp és a vízpára. Az esőcsepp a gravitációs erő hatására a légmozgástól függően közel függőlegesen lefelé esik. A vízpára a levegőnél könnyebb gázok mozgástörvényei szerint a felhajtóerő hatására felfelé áramlik, pontosabban a nagyobb nyomású helyről a kisebb nyomású hely felé tart. Atmoszféránk nyomásgradiense ugyanis normális körülmények között felfelé mutat. Nyílt vízfelületek felszíne közelében a páramolekulák mozgásiránya szélmentes időt és kondenzációmentes viszonyokat feltételezve szintén alulról felfelé mutat. Vizsgáljunk meg egy körlakú víztárolót a felette levő levegőoszloppal együtt. Ebben a függőleges „csőben" szintén kialakul egy — a hidrológiából jól ismert atmoszférikus körfolyamat — amely esőzés idején H

aOnak kétirányban történő áramlását jelenti. Vagyis: lefelé esnek az esőcseppek és felfelé áramlanak a páramolekulák. Megjegyzendő, hogy a páramolekulák áramlása alatt nem a diszkrét vízmolekulák, hanem több — három, négy — vízmolekulából álló molekulacsomók áramlását értjük. A párolgás csökkentésének mint tökéletesebben megoldandó problémának a feladata ezt a kétirányú áramlást a lehetőséghez képest közel egyirányúvá tenni, vagyis szabályozni. Szükséges tehát az áramlás útjába helyezni egy megfelelően méretezett „visszacsapó szelepet", mely az esőt átengedi, de a páramolekulák ellenkező irányú áramlását a kívánt mértékre tudja csökkenteni, azaz szabályozza. A szeleplemez kialakításának szempontjai A szeleplemez első prototípusát Ghanában a „GHANA ALUMÍNIUM PRODUCTS LIMITED" cég Tema-i gyártelepén készítették el. A szeleplemezt kb 1 mm vastag sima hengerelt alumínium lemezből, kézi hajlítógépen formálták ki. A kísérlethez 2 db — a 3. ábrán látható alakú és méretű — szeleplemez készült. Az elérendő szelephatás (párolgás-csökkentés) biztosítása végett a szeleplemeznek — alakjára, méreteire és elhelyezkedésére vonatkozólag — egyidejűleg három feltételt kell kielégíteni, melyeket az alábbiakban ismertetünk. 1. Statikailag megfelelő merev szerkezet biztosítása. A szeleplemeznek mint tartószerkezetnek kellő merevsége legyen a szerkezet önsúlyának (alumínium, műanyag stb.) és az esetleges tehernek (trópusi eső okozta megoszló víz) egyidejű viselésére. Ez utóbbi esetleges terhelés dinamikus hatásával is számolni kell. Mindezek érdekében az első kísérletnél alkalmazni B-B -ff. 3

2'

5 70,0 625 JL 3. ábra. A vizsgált szeleplemez (A lemezméretek cm-ben) kívánt szeleplemezt igen kis esésű tetőhöz hasonló, szélein lépcső alakú merevítő profilból képeztük ki. 2. A párolgásszabályozással egyidejű vízelvezetés biztosítása. Szükséges, hogy a szeleplemez felülete olyan mértékű és irányú eséssel rendelkezzen, amely az atmoszferilikus lecsapódást (eső, belső páralecsapódás) könynyen levezeti. Ezzel egyidőben, a vízfelület és a szeleplemez közötti légtér — a tetőalaknak a szélek felé esésben levő felülete okozta — elvékonyodása megakadályozza a páradús légpárna nyomásának (a nyílt vízfelületre ható páranyomásnak) rohamos csökkenését. A szeleplemez alatti légpárna ugyanis csak abban az esetben működik a célnak megfelelően, ha a páramolekulák áramlásának irányában — a lemez közepe felől a szélek felé — az átfolyási keresztmetszet csökken vagy legalább is változatlan. Mihelyt a szélek felé növekszik a víz felülete és a lemez közötti hézag, az ilymódon kialakult „fordított lejtő" az adott fizikai körülmények melletti páraáramlás sebességét növeli, ami feltételezésünk szerint páranyomás-csökkenést idéz elő. A párolgás pedig páranyomás csökkenésre indul meg. A párolgásszabályozás tehát egyszersmind a szeleplemez felületének, annak megfelelő irányban kiválasztott és kialakított hajlásszögének megválasztásával függ szorosan össze. 3. A szeleplemez és vízfelszín közötti távolság biztosítása. A kellő távolság biztosítása megfelelően méretezett bóják segítségével történik. A szeleplemez alátámasztása az első prototípusnál különálló bójákkal történt, melyekkel a szeleplemezeket a víz felett és egymáshoz képest a megkívánt távolságban rögzíthetjük. Tervbe vettünk a jövőben egy kombinált szerkezetet is kipróbálni, amikor is a bójákat magából a szeleplemezből annak folytatásaként képeznénk ki. Ennél a megoldásnál a bóják a szeleplemez éleivel párhuzamosan kiképzett, s a végeken kör vagy négyszög alakú zárófelülettel behegesztett csövek, illetve hasábok lennének (4. ábra). A kismintakísérlet számára cpült medence, a vizsgált szeleplemez és a párolgó vízfelületek méretei A medence A medence oldalfalai egymás mellé cementezett 6"X9"X18" élhosszúságú cement-homok blokkokból épültek. A medence feneke pedig kb. 2" vastag dús cement-homok habarcsból készült. A vízzel közvetlenül érintkező nyers falakat, valamint a medence fenekét tökéletes vízzáróság biztosítása céljából cementpéppel burkoltuk. Ezeket a felületeket azután vassimítóval tömörítettük és teljesen simává képeztük ki. A medence végleges belméretei az alábbiak voltak: medencehossz 257,8 cm szélesség 106,8 cm oldalmagasság 25,0 cm 78