Hidrológiai Közlöny 1966 (46. évfolyam)

11. szám - Horváth Imre: Függőleges tengelyű mechanikus felületi levegőztetőberendezésekkel végzett oxigénfelvételi vizsgálatok

496 Hidrológiai Közlöny 1966. 11. sz. (Szemilogaritmusos koordinátarendszerben a görbék nem egyenesednek ki). A Ki/i számszerű meghatározásánál a torzító hatás kiküszöbölhető, hiszen ahhoz csupán a görbe kezdeti szakasza szükséges. A titráláson alapuló kontrollmérések alapján pedig minden mérési adatot a Winkler-módszerrel meghatározott értékre vonatkoztattunk, illetőleg számoltunk át. így mérési adataink pontossága kielégítő. A fentieket figyelembe véve oxigőnfelvételi méréseink hasznosak voltak azért is, mivel az alkalmazott mérőberendezésről tapasztalatokat gyűjtöttünk, aminek alapján a műszer tovább tökéletesíthető. Az elektromos energia,felvételt wattmérővel mértük. Itt meg kell jegyeznünk azt, hogy a mórt adatok magukban rejtik a különböző súrlódási veszteségeket, a motorban, az áttételekben létrejövő veszteségeket. Ennek ellenére, különösen az összehasonlítás szempontjából, relatív értelemben a mérési adatok célszerűen felhasználhatók. A pontosság fokozása érdekében a jövőben hasonló kísérletekhez célszerű lenne a tengelyre leadott nyomaték és a fordulatszám mérésén alapuló — külföldön is gyakran alkalmazott — módszert bevezetni. E módszer bonyolultabb és időigényesebb ugyan, de pontosabb eredményeket ad. A rotorok fordulatszámát hazai gyártmányú tachomóterrel, az áramló közeg hőmérsékletét pedig laboratóriumi hőmérővel mértük. 4. Űj típusú levegőztetőszerkezet kialakítása A 2. és 3. ábrákon feltüntetett rotorokkal végzett nagyszámú vizsgálataink alkalmával hasznos tapasztalatokat gyűjtöttünk azok hatásmechanizmusáról, az egyes szerkezeti elemeiknek a hidraulikai és az oxigénfelvételi folyamatokat befolyásoló hatásáról. Megfigyeléseink és elvi megfontolások alapján kialakítottunk egy újtípusú levegőztetőszerkezetet, amely áramlástani szempontból a Simcar és a lapos rotoroknál kedvezőbbeknek bizonyult, és ugyanakkor magas oxigénfelvételi sebességet is biztosít. A kialakítás alapelve a következő volt. A Simcar levegőztető üzemeltetésénél azt tapasztaltuk, hogy — noha kielégítő nagyságú vízszintes irányú fenéksebességeket eredményez — a medence középső tartományában, ahol spirálisan felfelé haladó vízmozgás van, az emelőhatás nem kielégítő. Kialakításánál fogva a 3. ábrán feltüntetett lapos rotor ebből a szempontból természetszerűleg még kedvezőtlenebb. A felszálló sebességet — véleményünk szerint —- a rotor alsó határfelületén végbemenő bizonyos fokú ellenállás csökkenti. A Simcar rotor esetében az ékalakúati képzett határfelület jobb terelőhatása következtében — a lapos rotorhoz viszonyítva — az ellenállásnak a sebességcsökkentő hatása mérsékeltebb. A fentieket figyelembe véve olyan levegőztetőszerkezet kialakítását tűztük ki célul, amelynél a Simcar-rendszer előnyös tulajdonságainak megmaradása mellett az említett hatást növeljük. Hidromechanikai meggondolások alapján arra megállapításra jutottunk, hogy a medence középső tartományában kialakuló felszálló sebességeket úgy tudjuk fokozni, ha a rotor alatt felfelé haladó víztömeget részben átvezetjük a levegőztetőszerkezeten. Ez pedig szükségszerűen a $í'ra^ex-rend^zer alapelvéhez vezet. Ilv módon válik világossá, hogy a Simcar és a Simplex-rendszerek előnyös tulajdonsáHorváth I.: Oxigénfelvételi vizsga,latok gai egy új típusú levegőztető rendszerben egyesíthetek. Ugyanis a Simcar-votovnak. a külső határfelületén kialakuló hidrodinamikai viszonyok fejtik ki hatásmechanizmusokat. A Simplex-rendszernél pedig főként a belső határfelületről, és az ott levő terelőlemezekről centrálisán szétszóródó víztömeg hatására játszódnak le a szükséges hidraulikai és oxigénfelvételi folyamatok. Most már önként adódik, hogy a rotor külső és belső határfelületének hasznosításával a rotor hatásfoka növelhető. E célnak megfelelően alakítottuk ki az 5. ábrán látható levegőztetőrendszert. Megemlítjük még, hogy a Simplez-rendszer esetében a szívóhatást a rotor alatt elhelyezett szívócső fokozza, ami a Simplex-rendszerű levegőztetés szoros tartozéka. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a kialakított rotor esetében a szívócső elhagyása esetén is, jelentős felszálló sebességeket kapunk (kísérleteinket ezzel változattal hajtottuk végre), azonban a felszálló sebességek természetszerűleg fokozhatok a szívócső beépítésével. A fentiek alapján a kialakított levegőztetőszerkezet működési alapelve összefoglalóan a következő : a) Hidraulikai szempontból: A rotor alsó részén elhelyezett csőtoldaton keresztül lehetővé válik jelentős víztömeg átáramlása, ami a kúpos tányér belső felületén elhelyezett terelőlemezekről szétszóródik és ugyanakkor a medence középső tartományában spirálisan emelkedő víztömeg felszálló sebességét növeli. Az emelőhatás fokozható a csőtoldat külső és belső felületén csavarvonalszerűen kiképzett, megfelelő menetemelkedésű lemezzel. Szívócső alkalmazása esetén az utóbbi alkatrész elhagyható. A rotor külső felszínén a sík terelőlemezek növelik a turbulenciát, a nvírófeszültségeket és a tangenciális sebesség-összetevőket. b) Oxigénfelvételi szempontból: A rotor kúpos belső felületéről szétszóródó vízcseppek, ill. vízfilm jelentős oxigénfelvételt tesz lehetővé, és a medence vízszínére hullva szintén növeli a diffúziós felületet és az áramló közegbe jutó buborékok számát. Ugyanakkor a külső felületen levő sík terelőlemezeknek a forgásiránnyal ellentétes oldalán — ahol a szívás lép fel — nagymennyiségű levegő jut be (szinte légzsákocskák képződnek) ami a turbulencia hatására apró levegőbuborékok alapjában szóródik szét az áramlási térbe. Az eddigiek alapján kitűnik, hogy a kialakított és javasolt levegőztetőszerkezet újszerűségét az jelenti, hogy a rotor külső és belső felületét egyaránt kihasználva, kedvező áramlási viszonyokat hoz létre és ezzel párhuzamosan növeljük az oxigénfelvétel sebességét. 5. Oxigénfelvételi vizsgálatok 5.1 Az oxigénfelvételt befolyásoló változók és a köztük levő matematikai kapcsolat A vizsgált levegőztető medencében lejátszódó oxigénfelvételi folyamatokat lényegileg az alábbi változók befolyásolják: a rotor típusai és méretei