Suların havalandırılmasında yüksek basınçlı ve serbest yüzeyli konduitlerin kullanılması
Using high-head and free-surface conduits in water aeration
Yazar: MEHMET ÜNSAL
Danışman: DOÇ. DR. AHMET BAYLAR ; YRD. DOÇ. DR. MEHMET TUĞAL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Oksijen transferi = Oxygen transfer

Özet:
Nehir ve akarsulardaki çözünmüş oksijen miktarı, hem suyun kalitesini gösteren bir özellik olarak hem de suda yaşayan canlıların yaşamlarını devam ettirebilmeleri için gereken çok önemli bir kriterdir. Hidrolik yapılar, akarsu ile kısa bir süre için temasta olmalarına rağmen, bir nehir sistemindeki çözünmüş oksijen miktarı üzerinde önemli bir etkiye sahiptirler. Bir nehirde doğal olarak birkaç kilometrede meydana gelebilecek oksijen transferi, tek bir hidrolik yapı ile hızlı bir şekilde meydana getirilebilir. Bu hızlandırılmış oksijen transferinin asıl sebebi, çok miktarda kabarcık meydana getiren akım içerisine oksijenin aktarılmasıdır. Bu hava kabarcıkları, kütle transferi için mevcut yüzey alanını önemli miktarda arttırır.Bu çalışmada kapaklı konduitlere hava girişi ve bunun oksijen transferine etkisi araştırılmıştır. 1.6-4.8 cm arasında değişen kapak açıklıkları, 2-4 m arasında değişen konduit uzunluğu, 15-18°C arasında değişen ortam sıcaklıklarına bağlı olarak deneyler yapılmıştır. Araştırma sonuçları yüksek basınçlı ve serbest yüzeyli kapaklı konduitlerin, suda çözünmüş oksijen değerini neredeyse doygunluk değeri derecesine çıkardığını göstermiştir. Serbest yüzeyli ve yüksek basınçlı kapaklı konduitlerde Froude sayısı arttıkça ve EQsQh/20 değeri artmıştır. Froude sayısının 15'ten büyük değerlerinde oksijen transfer verimi maksimum doygunluğa ulaşmıştır. Kapak açıklığı ve konduit boyunun E20 üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan deneyler neticesinde eldeedilen sonuçlardan faydalanılarak nonlineer analiz yapılarak formüller elde edilmiştir. Elde edilen formüller ile deney sonuçları birbirine uygun çıkmıştır.ANAHTAR KELİMELER: Oksijen Transferi, Havalandırma, Çözünmüş Oksijen, Yüksek Basınçlı Kapaklı Konduit, Serbest Yüzeyli Kapaklı Konduit

Abstract:
The amount of dissolved oxygen (DO) in the rivers and water streams is very important for the quality and existence of aquatic life. Hydraulic structures have an impact on the amount of dissolved oxygen in a river system, even though the water is in contact with the structure for only a short time. The same quantity of oxygen transfer that normally would occur over several kilometers in a river can occur at a single hydraulic structure. The primary reason for this accelerated oxygen transfer is that air is entrained into the flow, which produces a large number of bubbles. These air bubbles greatly increase the surface area available for mass transfer.This study seeks the air entrainment of gated conduits and how they affect the oxygen transfer efficiency. Experiments have done for gate opening varying 1.6-4.8 cm, conduit length varying 2-6 m and temprature varying 15-18 °C. It was observed from the results that approximately full transfer up to the saturation value occurred at the high head and free surface gated conduits. The results indicated that and EQsQh/20 increased as Froude number increased in free surface and high head gated conduits. At Froude numbers greater than 15, almost full oxygen transfer, up to the saturation value, occurred. It was observed that gate opening and conduit length did not have an important effect on E20. Also a nonlinear analysis has done by using experimentalresults and has found equations. There is a close relation between equations and experimental results.KEY WORDS: Oxygen Transfer, Aeration, Dissolved Oxygen, High Head Gated Conduit, Free Surface Gated Conduit