Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)
3. szám - Horváth Imre: Légbefúvásos szellőztető medence hirdaulikai kismintavizsgálata
Horváth I.: Légbefúvásos szellőztető medence Hidrológiai Közlöny 1965. 3. sz. 137 másra. Sőt, a nagyobb buborékok utolérve a kisebbeket, elnyelik azokat. A levegőztetőmedence vízfelszínének lüktetését elsősorban az ilyen nagyobb buborékok szétpattanása okozza. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a buborékméretet lényegesen befolyásolja — a merülési mélységen és a lyukméreten túlmenően — a befúvócsövön levő furat elhelyezése is. Ha a furat a cső alján van, akkor a buborékok nem szakadnak le azonnal a csőről kilépésük pillanatában, hanem rövid ideig ott nagyobb méretűvé felfúvódnak és az áramlás hatására szabálytalan alakban és változó méretben válnak le a csőről. Ezzel szemben, ha a furatok a befúvórács felső részén helyezkednek el, akkor közel egyenlő méretű buborékok keletkeznek. 25 cm-es rácsbemerülés esetén 1 mm-es lyukméretnél alsó furatállással r = 1—15 mm, felső furatállással r = 3—7 mm a leváló buborékok sugara. A felső- és alsó furatállás — mint szélső helyzetek —- között számtalan más kialakítási mód lehetséges. A kísérletekből egyértelműen megállapítható, hogy áramlási szempontból az alsó furatelhelyezés célszerű. Ez esetben ugyanis lényegesen nagyobb fenék, illetőleg átlagsebességek adódnak. A buborékcsoportok mozgásával kapcsolatban még megjegyezzük, hogy egészen nagy buborékok esetén, pl. csőben mozgó buboréknál — Dimitrescu, Németh Árpád és Szabó Ákos vizsgálatai szerint — ha a buborékméret megközelíti a csőátmérő értékét, akkor a buborékmozgásra a Froude-törvény érvényes. Azaz a folyamat szabadfelszínű folyadékmozgásként játszódik le. Ez az eset azonban a levegőztetőmedence esetén nem fordul elő. 5. Különböző medencekeresztmetszetek kísérleti vizsgálata a) A kisminta általános elrendezése Mielőtt a kísérletek részletes elemzésére rátérnénk, a kisminta elrendezését vázoljuk. A különböző medencekeresztmetszeteket 100x70x30 cm méretű, élein szög vasakkal merevített üvegfalú tartályba építettük be. A különböző medenceformákat 1,5—2 mm vastagságú, könnyen hajlítható alumíniumlemezből alakítottuk ki. Minden egyes medenceforma szélességét a tartály adott 30 cm-es szélessége határozta meg. Ez a látszólag önkényes méretfelvétel megengedhető, mivel közelítően síkáramlásról van szó. A beépített medenceformák a szokásos szellőztetőmedence méreteket véve alapul 1:5 méretarányúak. A víztérbe a levegőt olaj kompresszor nyomta be. A befúvott levegőhozam 2,0 m 3/óra. A légbefúvórács 1 cm átmérőjű perforált rézcsőből készült. Az áramképek felvételét a vizuális megfigyelések mellett fényképészeti úton végeztük. b) Különböző medenceformák hidraulikai jellemzése A továbbiakban az egyes vizsgált medenceváltozatokkal kapcsolatban észlelt jelenségek leírását, magyarázatát és azok alapján gyakorlati szempontból jelentős következtetéseket ismertetjük. Levegóbefúris 1. ábra. A medence keresztmetszeti kialakítása a főbb jelölések feltüntetésével Abb. 1. Querschnittsdurchbildung des Beckens mit den hauptsáchlichen Bezeichnungen Fig. 1. Cross sectional basin design showing the more important notations used 1. Először a 2. ábrán látható ellipszis vonalozású medence-keresztmetszetet vizsgáltuk. Az 1. ábra a kísérleteknél használt jelöléseket szemlélteti. A 2. ábra az egyes jellemző pontokban az áramlási sebesség nagyságát, irányát és értelmét érzékelteti. A nyíl felett levő számérték a kismintára vonatkozik, a nyíl alatt levő szám pedig a fokivitelre átszámított sebességérték. Az ábrából megállapítható, hogy a medence fenekén az ellipszis vonalozás — az elméleti megfontolásokkal egyértelműen — kedvező áramképet ad. Azonban a válaszfal hatására jelentős leválási tartományok jelentkeznek a fal mindkét oldalán, forgó vízhengerek formájában. E hengerek a medence üzemeltetése szempontjából kedvezőtlenek, mivel egyrészt a benne forgó vízrészek rendszeres időközökben nem haladnak át a rács felett levő oxigéndús légbuborék-víz rétegen, másrészt minden felesleges vízmozgás energiaveszteséget jelent. A rács feletti térben az áramlás a levegőbuborékok mozgása következtében erősen turbulens. Ha a rács hossza kisebb a medenceszélesség felénél (ahogyan a 2. ábrán is látható), a rács fölött, a medence 2. ábra. Ellipszis-vonalozású medencekeresztmetszet az áramlási képpel Abb. 2. Ellipsenförmiger Beckenquerschnitt mitStrömungsbild Fig. 2. Ellipticál profilé basin cross section and the corresponding flow pattern
