Farklı tasarımlara sahip venturilerin havalandırma performanslarının incelenmesi

Year 2022, Volume: 12 Issue: 1, 164 - 175, 15.01.2022

Sinan Turgut Ömerul Faruk Dursun Mahmut Aydoğdu

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.928795

Abstract

Akarsularda bulunan çözünmüş oksijen miktarı, hem suyun kalitesini gösteren hem de suda yaşayan canlıların ihtiyaç duyduğu önemli etkendir. Hidrolik yapıların akarsular ile temas etmeleri çözünmüş oksijen miktarına önemli oranda etki etmektedir. Kaskatlar ve venturiler suların havalandırılmasında kullanılan önemli hidrolik yapılardır. Venturi sistemlerinde daralan kesit içerisinde ilerleyen suyun hızının ani bir şekilde artması ile birlikte boğaz bölgesinde negatif basınçlar oluşur. Hız değişiminin neden olduğu bu düşük basınç havayı sistem içerisine sürükler. Sistem içerisine giren hava miktarı venturi girişi-boğaz kesitleri arasındaki orana bağlı olarak değişir. Bu çalışmada, farklı havalandırma delik sayılarına sahip 36, 42 ve 54 mm çaplarında dairesel venturilerin performansları deneysel olarak test edilmiştir. Boğaz bölgelerinin çapı, venturi çaplarının 0.5 ve 0.75 katı, boğaz bölgesi uzunluğu ise boğaz bölgesi çapına eşit ve 2 katı olarak seçilmiştir. Venturilerin üzerinde, boğaz bölgesinin orta noktasından başlayarak aralarındaki mesafe boğaz bölgesi uzunluğunun 0.75 katı olacak şekilde 6 mm çapında karşılıklı 3 çift delik açılmıştır. Venturilerin sistemle montajı sağlanıp sudaki Çözünmüş Oksijen Konsantrasyonu (ÇOK) üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlar grafikler yardımıyla karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Bu çalışmada, venturi çapları artarken ÇOK değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca venturi boğaz bölgesi uzunluklarının artmasının da ÇOK değerlerini arttırdığı görülmüştür.

Keywords

Çözünmüş oksijen, Kütle transferi, Oksijen transferi, Suların havalandırılması, Venturimetre

Supporting Institution

İnönü Üniversitesi

Project Number

FYL-2018-1213

Investigation of aeration performance in venturies with different desings

Abstract

The amount of dissolved oxygen (DO) in the river is a major parameter that indicates the quality of the water and the survival of aquatic organisms. Short contact of hydraulic structures with rivers has significant effects on dissolved oxygen content. The cascades and venturies are important hydraulic structures used in the aeration of water. In venturi systems, negative pressure occurs in the throat section by means of the sudden increase of the velocity of the water in the narrowing section. The air enters into the system because of this low pressure caused by the velocity changes. The amount of air entering in the system varies depending on the ratio between the venturi inlet and throat sections. In this study, circular venturi diameters of 36, 42 and 54 mm having different hole configuration were used. The diameter of throat regions was determined as 0.5 and 0.75 times the diameter of the venturi and the length of the throat region was equal to and 2 times the diameter of the throat region. On the venturi, 3 pairs of holes were drilled 6 mm in diameter with a distance of 0.75 times the length of the throat region starting from the midpoint of the throat region. The installation of the venturi with the system carried out and the effects on the dissolved oxygen concentration in the water were investigated. The results obtained from the experiments were compared and interpreted with graphs. In the study, it was observed that while venturi diameters increased, DO values decreased. In addition, it was observed that the increase in the length of the venturi throat region also increased the DO values.

Keywords

Dissolved oxygen, Mass transfer, Oxygen transfer, Aeration of water, Venturi

Project Number

FYL-2018-1213

References

• Bagatur T., Önen F. and Kayaalp N. (2018). Testing of system performance for different aerator configuration using venturi. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 5, 724-733. https://doi.org/10.31202/ecjse.402032
• Baylar A. and Emiroglu M.E. (2002). The effect of sharp−crested weir shape on airentrainment. Canadian Journal of Civil Engineering, 29(3), 375−383. https://doi.org/10.1139/l02-017
• Baylar, A. (2002). Savak havalandırıcılarda tip seçimin oksijen transferinde etkisinin incelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Baylar, A. (2003). An investigation on the use of venturi weirs as an aerator. Water Quality Research Journal of Canada, 38(4), 753−767. https://doi.org/10.2166/wqrj.2003.047
• Baylar, A., Bagatur, T. and Emiroğlu, M.E. (2007). Prediction of oxygen content of nappe, transition and skimming flow regimes in stepped-channel chutes. Journal Of Environmental Engineering and Science, 6(2), 201-208. https://doi.org/10.1139/s06-048
• Baylar, A., Emiroglu, M. E. and Bagatur, T. (2006). An experimental investigationof aeration performance in stepped spillways. Water and Environment Journal, 20, 35–42. https://doi.org/10.1111/j.1747-6593.2005.00009.x
• Burgan, H.İ. (2020). Venturimetre Deneyinde gerçek ve teorik debi ilişkisi için debi düzeltme katsayısının belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 18, 91–98. https://doi.org/10.31590/ejosat.669941
• C. Dong, J. Zhu, X. Wu and C. F. Miller. (2011). Aeration efficiency influenced by venturi aerator arrangement, liquid flow rate and depth of diffusing pipes. School of Environmental Science and Engineering, 33, 1289-1298. https://doi.org/10.1080/09593330.2011.620986
• Chanson, H. and Toombes, L. (2001). Experimental investigations of air entrainment in transition and skimming flows down a stepped chute application to embankment overflow stepped spillways. Research Report No. CE 158, Department of Civil Engineering, The University of Queensland, Australia. https://doi.org/10.1139/l01-084
• Emiroglu, M.E. and Baylar, A. (2003). The effect of broad−crested weir shape on air entrainment. Journal of Hydraulic Research, 41(6), 649−655. https://doi.org/10.1080/00221680309506897
• Ervine, D.A. (1998) Air entrainment in hydraulic structures: a review. Proceedings of the Institution of Civil Engineers -Water, Maritime and Energy, 130, 142–153. https://doi.org/10.1680/iwtme.1998.30973
• Gulliver, J.S., Thene, J.R. and Rindels, A.J. (1990). Indexing gas transfer in self-aerated flows. Journal of Environmental Engineering ASCE, 116 (3), 503–523. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1990)116:3(503)
• Gulliver, J.S.,Wilhelms, S.C. and Parkhill, K.L. (1998). Predictive capabilities in oxygen transfer at hydraulics structures. Journal of Hydraulic Engineering ASCE, 124 (7), 664–671. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:7(664)
• Lewis, W. K., Whitman, W.G. (1924). Principles of gas absorption. Proc. 68th Meeting of the American Chemical Society, September. 8-13, (pp. 1215-1220). Ithaca. https://doi.org/10.1021/ie50180a002
• Mcghee, T.J. (1991). Water supply and sewerage. 6th edn McGraw-Hill International Editions, New York.
• Özkan, F. (2005). Basınçlı su borularında hava iletimi ve oksijen transferinin incelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Turgut, S. (2019). Boğaz bölgesinde farklı delik sayılarına sahip venturi aygıtının havalandırma performansının incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Malatya.