Dairesel konduitlerde hava delik çapının havalandırma performansına etkisi
Effect of air hole diameter for aeration performance in circular conduit
Yazar: PELİN YÜCEL
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÜNSAL
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Doğal su kaynaklarındaki çözünmüş oksijen miktarı, suyun kirlilik derecesini gösteren önemli bir su kalite parametresidir. Aynı zamanda, sudaki canlı yaşamı açısından da büyük bir önem taşımaktadır. Su içerisinde doğal olarak meydana gelen birçok biyolojik olay ve kimyasal reaksiyon, çözünmüş oksijen miktarının azalmasına neden olmaktadır. Bu durumda, havalandırma yapılarak oksijenin yeniden suya kazandırılması gerekmektedir. Hidrolik yapılar, akarsu ile kısa bir süre temas halinde olmalarına rağmen; çözünmüş oksijen miktarını artırmada etkin bir role sahiptirler. Akarsuda doğal ortamda uzun mesafede ve sürede meydana gelebilecek oksijen transferi, yapılacak olan bir hidrolik yapı ile kısa mesafede ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bu hızlandırılmış oksijen transferi, oksijenin çok sayıda kabarcık halinde akım içerisine aktarılmasıyla meydana gelmektedir. Bu hava kabarcıkları sayesinde, kütle transferinin gerçekleşeceği mevcut yüzey alanı önemli miktarda artar.
          Bu çalışmada, dairesel kesitli yüksek basınçlı kapaklı konduitlerin hava delik çapının havalandırma performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bunun için bir dizi deneysel çalışma yürütülmüştür. 5 mm, 10 mm ve 15 mm hava delik çaplarının; 75 cm, 100 cm ve 125 cm konduit uzunlukları; konduit alanının %20, %35 ve %50'sine karşılık gelen daralma oranları; farklı su debileri ile bağlantılı olarak hava giriş oranları belirlenmiştir. Daralma oranı değerleri ve konduit uzunluğu sabit tutulduğunda; en büyük hava giriş oranı, 15 mm hava delik çapında elde edilmiştir. Delik çapı ve konduit uzunluğu sabit tutulduğunda; en büyük hava giriş oranı, mevcut alanın %20'sine karşılık gelen daralma değerinde yani β = %20'de meydana gelmiştir. Daralma oranı ve delik çapı sabit tutulduğunda ise; konduitteki boy artışının hava giriş oranı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Deneyler sonucunda, dairesel kesitli yüksek basınçlı kapaklı konduitlerde hava delik çapının oksijen transferinde etkin olduğu gözlemlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Çözünmüş Oksijen, Havalandırma, Oksijen Transferi, Konduit

Abstract:
Dissolved oxygen quantity in the natural sources of water is an important water quality parameter indicating pollution. Meanwhile, it is of great importance in terms of aquatic life. Several biological processes and chemical reactions occurring naturally in the water cause decreased dissolved oxygen quantity. In this case, the aeration process should be used to increase the oxygen content of the water. Hydraulic structures have an active role in increasing the amount of dissolved oxygen, despite the contact with the stream flow for a short time. In the natural environment like stream flow, the oxygen transfer may require long time and distance. After the construction of a hydraulic structure shorter distances and less time are possible for the transfer process. This accelerated oxygen transfer is formed by transferring a great number of oxygen bubbles into the stream. The available surface area where the mass transfer will occur is significantly increased through these air bubbles.
          In this study, the effect of the air hole diameter of the circular conduit for aeration performance is investigated. Series of experimental studies were conducted for this purpose. The air hole diameters of 5 mm, 10 mm and 15 mm; the conduit lengths of 75 cm, 100 cm and 125 cm; the narrowing ratios of the conduit areas with 20%, 35% and 50% and air demand ratios in relation with different water discharges are determined. When the narrowing ratios and the conduit lengths are kept constant, the greatest air demand ratio is obtained with the air hole diameter of 15 mm. When the hole diameter and the length of conduit are kept constant; the greatest air demand ratio is obtained with the 20% narrowing ratios of the conduit areas, that occurred with β = 20%. When the narrowing ratio and the hole diameter are kept constant, the increase in the length of conduit has been found to have no significant effect over the air demand ratio. As a consequence of the experimental studies, the air hole diameter has been found to be effective in the oxygen transfer for the high-head gated conduits with circular cross.

Key Words: Dissolved Oxygen, Aeration, Oxygen Transfer, Conduit