Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)

3. szám - Horváth Imre: Levegőztető medencék vizsgálata a turbulenciaviszonyokra való különös tekintettel

134 Hidrológiai Közlöny 1968. 3. sz. Horváth I.: Levegőztető medencék vizsgálata JELMAGYARÁZAT: nm-Mevegőifetöegységek száma 1 Sáron 2 Brandol 60 3 Műanyaglap 4 Perforált esi, 2mm ^furatokkal 5 Nyitott csó terelólapokkal iO 50 60 70 8090100120 Energia felvétel [Wa/t/m

3med] 4.a, ábra . ™ 50 60 70 60SOtOO 120 Energiafelvétel [Walt/m'med.] JELMADYARA2AT: •1 Simplex o? Simcar »3 Vortair i Vogelbusch-leveglrlelS * a •Befúrni mélység 2,56 m • b' Befuvósi mélység 3,56m 5 Oorr-OUverrendszer « a- Befúvisi mélység3,13m • b- Befúrni mélység 3,13m kb, ábra 4a—b ábra. Oxigénfelvételi viszonyok és az energiajelvétel kapcsolata (az Emschergenossenschaft munkatársai nyomán ) Puc. 4a-b. Cen3b ycAoeuü npunmua KUCAopoda u npunnmuH anepzuu (no cooömeHUK) compydHUKoe dMiuepaenoccemuacfim ) Abb. 4a—b Zusammenhang zwischen Sauerstoffaufnahmeverhciltnissen und Energieaufnahme (laut den Mitarbeitern der Emscher genossenschaft) feladatnak leginkább megfelelő levegőztető rendszer kiválasztásakor már a hidraulikai szempontok is messzemenően figyelembe vehetők. Az értékelés gyakorlati módja a következő lehet. Az oxigénfelvétellel kapcsolatos mérések eredményeit ábrázoljuk derékszögű koordinátarendszerben olymódon, hogy a függőleges tengelyre az OG (gr0

2/m

3-óra) értékek logaritmusait, a vízszintes tengelyre pedig az egységnyi medencetérfogatra jutó energiafelvétel (Watt/m

3) logaritmusait rakjuk fel. Egy újabb koordinátarendszernek a •3.6 ábra szerint történő átfektestésével a koordinátatengelyen az Otf (gr0

2/Wattóra) értékek logaritmusai olvashatók le, miközben az egyes levegőztető rendszereknek megfelelő görbék meghatározott Otj tartományba esnek. Ennek megfelelően kiválasztható a gyakorlati igénynek megfelelő levegőztető rendszer az oxigénfelvételi viszonyokat tükröző Otf alapján. Megjegyezzük, hogy e szemléletes grafikus módszer — tudomásunk szerint — az Emschergenossenschaft munkatársaitól származik [12]. A fentiekkel teljesen analóg módon a bevezetett hidraulikai paraméterek segítségével is elvégezhetjük a grafikus ábrázolást. A függőleges tengelyre a log k

2 értékeket, a vízszintes tengelyre pedig ezúttal is az egységnyi medence térfogatra jutó energiafelvétel logaritmusait felrakva, az átfektetett koordinátarendszer tengelyén a log lc

4 értékek olvashatók le, miközben az egyes levegőztető x-endszereknek megfelelő görbék a 3a. ábra szerint meghatározott k

i tartományba esnek. Ennek megfelelően kiválasztható a gyakorlati igénynek megfelelő levegőztető rendszer a hidraulikai viszonyokat tükröző k

t alapján. A 3. a—b. ábrák szerint már lehetőségünk van arra, hogy a hidraulikai és az oxigénfelvételi viszonyokat egyidejűleg figyelembevehessük. Sőt a mérési adatoknak dimenziónélküli formában történő feldolgozásával az eredmények általánosíthatók. A dimenzió nélküli alakban történő felírás célszerű módja esetünkben az lehet, hogy a 3. a—b. ábrák összevetésével és a vízszintes tengelyen levő energiafelvétel kiküszöbölésével derékszögű koordinátarendszerben ábrázolható az OC= =f (k

2) összefüggés, ill. (a 3. a—b. ábráknak megfelelően, újabb koordinátarendszer átfektetésével) az OCjk

2 viszonyt kifejező (11) dimenzió nélküli kapcsolat. Az ismertetett általános összefüggéseknek a különböző típusú levegőztető rendszerekre történő pontos meghatározása nagyszámú mérést igényel. A 3. a—b. ábrákon feltüntetett kapcsolatok csupán az értékelés gondolatmenetét szemléltetik. A 4. a—b. ábrákon pedig az Emscher genossenschaft által ismertetett mérések adatai láthatók konkrét levegőztető rendszerek esetében, de csupán az oxigénfelvételi viszonyok figyelembevételével [12]. A méréseknek a hidraulikai jellemzők alapján történő kiterjesztése a jövő kutatási feladatai közé tartozik. 4. A hidraulikailag kedvező medenceegység és medencekaszkád kialakítása Az alábbiakban röviden kitérünk azokra a fontosabb gyakorlati kérdésekre, amelyek a függőlegestengelyű levegőztető medencék hidraulikailag kedvező térkialakítására vonatkoznak. Következtetéseink általános hidraulikai és reaktortechnikai alapelveken nyugszanak a turbulenciaviszonyok figyelembevételével. Mindenek előtt megállapítható, hogy a medenceegység négyszögletes kiképzése előnyös azért, mivel így nem tud kialakulni függőlegestengelyű vízhenger, ami lényegesen alacsonyabb fokú turbulenciát eredményezne. Hasonló megfontolások alapján alkalmaznak vegyipari keverő reaktorok hengeralakú kiképzése esetén a hengerpalástra radiális irányban felerősített torlólemezeket. A torlólemezek szerepét esetünkben a függőleges medenceélek, szögletek veszik át. Optimális esetben a rotorhoz viszonyított radiális és tangenciális irányú áramlási típusoknak egy eredője alakul ki. A fenéksebesség növelését, és bizonyos fokig az áramvonalak vezetését célozza a szívócső alkalmazása, amely a Simplex-rendszer szerves tartozéka. A BSK-turbinás megoldás esetében a rotor tengelyvonalában, a medencefenéken beépített kúpnak szintén terelő, centírozó szerepe van. Ez megfigyelhető a rotor alatt kialakuló örvény vonalának (amely a fordulatszámtól, ill. a bemerüléstől függően esetleg légbuborékok kígyózó láncolata) stabilizálódásából is. Ugyanakkor a Simcar-, Vortoir-rotorok stb. esetében semmilyen terelőelemet nem alkalmaznak. Véleményünk szerint a terelőelemek beépítése csak részben előnyös. Ugyanis alkalmazásukkal valóban növelhetők lokálisan a