Vízügyi Közlemények, 1988 (70. évfolyam)

3. füzet - Rövidebb tanulmányok, közlemények, beszámolók

468 Déri József 1. A jégképződés és -olvadás folyamatai Rögzített hidrológiai, hidraulikai és hőháztartási feltételek esetén a jégképződés és -olvadás folyamatát a jég, illetve a víz minősége is befolyásolja. Ennek a hűtéstechnológiában ismert, gyakorlati jelentőségű ténynek a felszíni vizek jégjárás-kutatása szempontjából is fontos szerepe van. A nagy oldottanyag-tartalmú és lassan elkeveredő, pontszerű szennyvíz-bevezetések hatáskörzetében, vagy eltérő minőségű vízfolyások keveredési szakaszán a jégképződés és -olvadás folyamatát a víz kémiai összetétele is befolyásolja. Az ipari hűtéstechnológia-rendszerekben nagy töménységű oldatok hőháztartási tulajdonságait kutatják, ill. hasznosítják. A felszíni vizeket alkotó híg oldatok fázisátalakulásátjellemző egyes termofizikai törvényszerűségek kutatása a vizek elszennyeződése miatt mostanában kerül előtérbe. Laboratóriumi mérések alapján kimutattuk, hogy a téli Duna-víz és a Dunába vezetett szennyvíz oldottanyag-tartalmának a változása milyen mértékben csökkenti a felmelegedési sebességet. A kísérletsorozat keretében határoztuk meg a jégképződés és -olvadás termofizikai jellemzőit. Adott С oldottanyag-tartalmú, meghatározott tömegű víz-, ill. jégminta esetében a fázisátalakulás folyamán időegység alatt észlelt tömegváltozás (dm) arányos a fennmaradó tömeggel. Ezt a folyamatot a következő differenciálegyenlet írja le: dm = — À • m, • dt, (1) ahol m, - a fázisátalakulásban (olvadásban vagy jégképződésben) résztvevő kezdeti tömegből fennmaradó anyagmennyiség a t időpontban; A - az általános fázisátalakulási együttható. (Jégolvadás esetében a jégolvadási együtthatót, fagyás esetében k

2 a jégképződési együtthatót vezetjük be a / helyett. Ezek az együtthatók megadják azt, hogy időegység alatt az adott С oldottanyag-tartalmú jég, illetve víz kezdeti tömegének hányadrésze vesz részt a fázisátalakulásban.) Az (1) differenciálegyenlet integrálása révén kapjuk az általános fázisátalakulás exponenciális törvényét leíró alapegyenletet: m, = m

0 • е~

я', (2) ahol m

0 - a t = 0 kezdeti időpontban, m, pedig a t időpontban meglévő kezdeti (eredeti) tömeget jelenti. A negatív előjel azt fejezi ki, hogy a fázisátalakulásban résztvevő anyag kezdeti mennyisége az idő függvényében csökken. А A együttható reciprokát az átalakuló tömeg élettartamának nevezzük és t-val jelöljük. Értelemszerűen A^rf

1 jelenti az olvadó jég élettartamát, л

2 = 1 jelöli a fagyó vízfázis élettartamát. A fázisátalakulásban résztvevő tömeg csökkenési sebességének jellemzésére bevezetjük & felezési idő fogalmát. A felezési idő (/[) azt a folytonos időtartamot jelenti, amely 2 alatt az m

0 kezdeti tömeg a felére csökken, vagyis