Hidrológiai Közlöny 1968 (48. évfolyam)

12. szám - Dr. Dávid László: Légbuborékos vízhozammérés vizsgálata

534 Hidrológiai Közlöny 1968. 12. sz. Dávid L.: Légbuborékos vízhozammérés eredményeként, állandó végsebességet érnek el és így gyakorlatilag állandó sebességyei emelkednek [7, 11], Az emelkedés végsebessége nyugvó vízben (w

0) általában a buborék átmérőjétől, a buborékmozgás Reynolds számától (lien) és ellenállási tényezőjétől (C

e), a buborék alakjától, a víz fizikai és kémiai jellemzőitől [sűrűség (o

t), kinematikai és dinamikai viszkozitás (v, r/), felületi feszültség, térfogatsúly, hőmérséklet, a felület aktív anyagok jelenléte], a légbuborékok kifolyási állapotától, a nehézségi gyorsulástól (g) és léghozamtól függ [3, 8, 11, 12, 13, 14, 15], Áramló vízben a w a fentiekben túlmenően a turbulencia hatásától függően is változik és Ruszakov szerint [16] a nyugvó és az áramló vízben kialakuló buborékemelkedési sebességek között az alábbi kapcsolat áll fenn w=(iii?K (14) ahol ji a turbulencia hatását kifejező arányossági tényező. Több hivatkozott kutató véleménye egyezik abban, hogv a d= 2—7 mm tartományban a w

n értéke független az átmérőtől. A sebesség értékének meghatározásában azonban eltérések mutatkoznak a nagyszámú befolyásoló tényező nem megfelelő vagy nem azonos figyelembevétele miatt. E kutatók a u>

0-1 a d= 2—7 mm tartományban 23—34 cm/sec értékek között adják meg. Áramló vízben viszont Vid és Szemenov, valamint tapasztalataik alapján Gergov [17], 46,6 cm/sec emelkedési sebességgel dolgozott. A buborékok képződési és emelkedési folyamata nem választható el egymástól, mivel egyik a másikra hat. A képződő buborékok átmérője ugyanis az emelkedési sebességtől, ez utóbbi pedig az átmérőtől függ. Nagy léghozamok számottevő függőleges vízáramlást indíthatnak meg [10], A következő tanulmányozandó kérdés a vízhozamábra területének rögzítése és meghatározása, amelyet az irodalmi tapasztalatok szerint a 2. ábrának megfelelően fényképezéssel oldanak meg. [ 1, 17]. A terepen a mérési szelvényt is tartalmazó, ismort T területű bázisnégyszöget jelölnek ki karókkal. A buborékok felszíni megjelenésében fényképet készítenek, amelyen meghatározható a vízhozamábra Ff és a bázisnégyszög Tf területe. E három mennyiségből a vízhozamábra F' területe az T (15) képlet segítségével számítható. Vid és Szemenov megemlítik, hogy a vízhozamábra jelentős aszimmetriája esetén a fényképes eljárás transzformációs hibát rejt magában. Ez azonban nem olyan Terep Fénykép .A: A,-B

r A

;~B

r F ) azonosít

ó pontpórok A/AjA^n-T !±L A F; ]ÍWD B

t i. ábra. A vízhozamábra területének meghatározása fényképezéssel nagv, hogy a mérés pontosságát számottevően befolyásolja és így kielégítő a (15) összefüggés szerinti számítás. Ezt igazolja az a tény, hogy 70, 75 és 80 m

3/sec vízhozam mérésénél a forgószárnyas méréshez viszonyítva 2%-nál kisebb hibát követtek el. A buborékmozgás jellemzőinek és a vízhozamábra meghatározásának irodalmi tanulmányozásából, a légbuborékos vízhozammérés vizsgálatánál figyelembeveendő, illetve tanulmányozandó következtetések az alábbiakban foglalhatók össze. 1. Az alkalmazandó buboréknagyság célszerű ha d= 2—7 mm közé esik. Ekkor a hőmérséklet változás hatása is elhanyagolható. 2. Felülvizsgálandó az áramló vízben mozgó buborékok emelkedési végsebessége. Nem túlzottan magas-e a közölt 46,6 cm/sec érték? 3. Az egyenletes buborékképződés biztosításához a levegőztető nyílásokat a cső tetején kell elhelyezni. 4. Olyan léghozam alkalmazandó, amelynél az előidézett függőleges vízmozgás zavaró hatása még elhanyagolható. 5. A vízhozamábra rögzítéséhez és meghatározásához a felülről és középről történő fényképezést célszerű bevezetni. 3. A mérési módszer kísérleti vizsgálata A vízhozammérési eljárás vizsgálatára laboratóriumi és helyszíni méréseket végeztünk. Ezek célját a mérés elméletének gyakorlati igazolása, a mérést befolyásoló jellemzők vizsgálata, valamint az eljárás pontosságának és alkalmazási körülményeinek meghatározása képezte. 3.1 Laboratóriumi vizsgálatok A laboratóriumi vizsgálatokat a Budapesti Műszaki Egyetem Vízgazdálkodási Tanszékének laboratóriumában végeztük a Tanszék és a laboratórium dolgozóinak messzemenő támogatásával. A vizsgálatokat megelőzően az észlelendő változókat határoztuk meg. Mint az irodalmi tanulmányozásból kitűnt a Q vízhozam, illetve a buborék emelkedési sebessége több mint 20 változó mennyiségtől függhet. Ezek közül néhány egymással is kapcsolatban van, ígv a mérendő Q vízhozamot végső soron 15 egymástól független tényező befolyásolja. Feltételezve, hogy a laboratóriumi körülmények között és a vizsgálatok ideje alatt a yi,, II. K, ii, Qv és g mennyiségek nem, vagy legalább is a kísérletek szempontjából lényeges mértékben nem változnak, valamint a Q-ra gyakorolt hatásuk elhanyagolható, ígv a vizsgálatok során a Q—f(F', I), II, n, z, 0, v

k, Q,„ L) (16) kapcsolatot fogadtuk el mértékadónak, ahol az eddigieken túlmenően n a levegőztető nyílások számát, z pedig a nyílások vízszintes távolságát jelenti. A Q-1 elsősorban mint a fenti mennyiségek függvényét vizsgáltuk. A (16) kifejezésben feltüntetett változók ugyanakkor F' kivételével a w-1 is meghatározzák. így a kapcsolat elemzése egyben a w vizsgálatát is biztosítja. A kijelölt alapmennyiségeken túl célszerűnek láttuk a buborék átmérőjének,