Hidrolik sıçramanın havalandırma verimliliğinin incelenmesi
Investigation of hydraulic jump self-aeration process
- Tez No: 216824
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ŞEVKET ÇOKGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Environmental Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğal havalandırma, Hidrolik sıçrama, su kalitesi, türbülans, Self-aeration, Hydraulic jump, Water quality, Turbulence
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Doğal havalandırma, havadaki oksijenin suya olan transferi olarak tanımlanmaktadır. Doğalhavalandırmayı sağlayan üç tane hidrodinamik süreç vardır, bunlar: (1) hidrolik sıçrama, (2)su düşümü, (3) basamaklı kanallardan ilerleyen akım. Bu yapıların bir diğer ortak özelliğihidrolik yapılarda enerji kırıcı olarak kullanılmalarıdır. Bu noktadan hareketle, doğalhavalandırma verimliliğiyle enerji kırılması arasında pozitif bir ilişkinin bulunmasıbeklenmektedir. Doğal havalandırmayı sağlayan bu hidrodinamik süreçlerde,termodinamiğin 1. prensibine dayanılarak, kaybolan enerjiden büyük ölçekli çevrilerinsorumlu olduğu ve bu çevrilerin yaptığı işin suya oksijen transferini sağlayan mekanizmaolduğu yaklaşımında bulunulmuştur. Bu hipotezi desteklemek için laboratuarda klasikhidrolik sıçramayla ilgili sistematik deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler, genişliği 0.5 molan bir açık kanalda gerçekleştirilmiştir ve deneylerde Fr1 = 2.3 ? 6.4 arasında, veRe=1.4?5.4×104 arasında değerler almıştır. Havalandırma verimliliği 0.01-0.1 arasındadeğişim göstermiştir ve transfer olan oksijen miktarıyla, kırılan enerji miktarı arasındakuvvetli bir ilişki bulunmuştur. Deneysel verilerin analizi sonucu, hidrolik sıçramanınhavalandırma verimliliğini yük kaybının ve birim genişlikten geçen debinin fonksiyonuolarak tahmin eden bir formül geliştirilmiştir. Havalandırma verimliliği yük kaybının ¾'cü,birim genişlikten geçen debinin ise ¼'cü kuvvetiyle ilişkilendirilmiştir. Olaydaki türbülansyapısının önemli rolü yapılan ölçümlerle ortaya konmuştur. Hidrolik sıçrama boyuncaki akımdoğrultusundaki türbülans şiddeti eksponansiyel olarak azalan , türbülans kinetik enerjisi iselineer olarak azalan bir fonksiyon sergilemiştir ve bu gidiş hidrolik sıçramadaki havakonsantarsyonu dağılımıyla uyuşmaktadır. Elde edilen deneysel bulgular, hidrolik sıçramdakiyük kaybının, ortamdaki türbülans kinetik enerjisini temsil ettiğini göstermektedir ve busüreç yüzey yenilenme teoremini desteklemektedir. Sonuçta, hidrolik sıçramanın, arıtmatesislerinde etkin bir havalandırıcı ve karıştırıcı olarak kullanabilineceği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Self-aeration is defined as the transfer of oxygen from air towards water. There are threehydrodynamic processes that ensure reaeration, these are: (1) hydraulic jump, (2) water fall,and (3) flow over stepped channels. Other common characteristic of these processes are, theyare also used as energy dissipaters. From this point of view, it is expected to find a positivecorrelation between the aeration efficiency and energy dissipation. Thus, it is suggested thatenergy consuming large-scale eddies are responsible for the suction of air into water, based onthe Thermodynamics First Law. Hence, aeration efficiency should be directly proportionalwith the work done by these eddies and to support this hypothesis, systematic experimentshave been carried out for classical hydraulic jumps. Experiments were conducted in a 0.5 mwide flume with upstream Froude and Reynolds numbers ranging from 2.3 to 6.4 and 1.4 to5.4x104, respectively. Aeration efficiency got values between 0.01-0.1 and a strong correlationwas found between the aeration efficiency and energy dissipation indicating the large-scalesurface renewal eddies dominant role in the process. It was found that aeration efficiency is inproportion to the ¾ power of head loss and ¼ power of unit discharge. In addition,simultaneous measurement of turbulence quantities and dissolved oxygen were conducted.Turbulent characteristics exhibit decreasing exponential function through the hydraulic jumpand this trend matches with the air concentration distribution. Moreover, the data revealsthat head loss term represents the degree of turbulence kinetic energy related with the macroscalevortices occurred in the roller length region and these findings are in agreement with thesurface renewal theory. Consequently, experimental findings suggest that hydraulic jump canbe used as a self-aerator and mixing device in water treatment plants.
Benzer Tezler
- Açık kanallarda havalandırma verimliliğinin etkisi
The effect of aeration efficiency in open channels
SADETTİN TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUBA BOSTAN
- Hidrolik sıçrama etkisiyle tabanda oluşan basınç çalkantıları
Pressure fluctuations under the hydraulic jump
LEVENT KAMİL EKİNCİ
- Enerji kırıcı havuzlarda farklı tip enerji kırıcı blokların enerji sönümleme oranlarının fiziksel ve sayısal modellenmesi
Physical and numerical modelling of energy dissipation ratios of various type of energy dissipators
KAMİL İSPİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiNecmettin Erbakan Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞERİFE YURDAGÜL KUMCU
- Hidrolik sıçramanın deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
Investigation of hydraulic jump by experimental and numerical methods
HAYRİ ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN YILDIZ
- Hidrolik sıçramanın deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
Investigation of hydraulic jump by experimental and numerical methods
HAYRİ ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN YILDIZ