Ismeretes, hogy a magányos buborék álló vízben a méretétől függően különféle formájú, mert a felületi feszültség, a felfelé áramlás víz-elterelő körüláramlási ellenállása tart mindenkor egyensúlyt.
Az egészen kicsi, 0,1 mm alatti buborékoknál a felületi feszültség gömb alakúra húzza össze a buborékot és a körüláramlás kis sebessége miatti ellenállás alig változtatja a buborék formáját.
Az egyes légbuborékok felszálló sebességére nyugvó vízben az alábbi összefüggéseket találták: d=0,06 mm-ig a Stokes formula érvényes: w=0,4 d2 (ha d mm és w m/s)
d=0,06-1,0mm-ig Allen szerint w=Ad-B
amelyben d méter, w m/s, ahol A és B értéke a buborék sűrűségétől, a folyadék sűrűségétől, viszkozitásától és az erőtér gyorsulásától függ.
A = 0,25 (p-p gáz) g 2/3 x 104 és
p gáz v0,5
A = 0,2 4,5 (p-p gáz) pgv 1/3 x 10-2
p gáz 2
Levegő és víz esetére (P=1000 kg/ m3, pgáz= 1,2 kg/ m3 , g= 9,81 m/s, v= 1,2x10-6 m/s, A= 0,925x104 1/s és B=0,647x10-2m/s
1 mm buboréknagyságnál a felszálló sebesség csúcsértéket mutat majd 2-5 mm környékén w= 0,215-0,24 m/s állandó értékre esik vissza. Efelett a felszálló sebesség kismértékű növekedése észlelhető a buborékátmérő függvényében.
Ha a buborék mérete a felszálló cső átmérőjét megközelíti, a felhatás már nem hanyagolható el és más, empirikus összefüggések használat indokolt: w=0,496 ( gxD/2)0,5, ahol a felszálló-csőátmérő és az összefüggés D >= 0,02 m-nál nagyobb átmérőjű csövekre ad megbízható eredményt.
A levegőbuborékok pl. levegőztető szabad felszínű medencéjében felszállás közben kismértékben magukkal ragadják a vizet is, ezért a felszállási sebességük-különösen a légadagolófej felett- megnövekszik. Ezért érdemes keverőkkel vízszintes irányú áramlást létrehozni, mert akkor a turbulens keveredő vízszintes áramlás nem engedi a függőleges felszállósebesség megnövekedését és a levegő gyorsabb kiszökését a vízből.
A levegőztetés biológiai és vegyi reakciói annál jobbak, minél tovább és minél nagyobb felületen érintkezik a levegő a vízzel. Minél finomabban porlasszuk be a levegőt a vízbe, annál nagyobb a levegő fajlagos érintkezési felülete, azonban e kis buborékok 2-3 cm-es út után nagyobb buborékokká állnak össze, ha egymással találkoznak és ekkor már nem annyira hatékonyak. Ha a buborékok elérik az 1 mm-es nagyságot a felszállósebességük itt a legnagyobb, ezért utolérve az előttük haladó nagyobb buborékokat, azokba beolvadnak. Ezért alakul ki minden légadagolófej mellett a lüktető légkiáramlás. Ezt valamennyivel gátolja a vízszintes irányú keverés, ezért a levegő fajlagos kihasználása is javul tőle.
Zárt csővezetékben a levegőnek kétféle hatása van. Ezért megnövelheti az áramlási ellenállást (ha szakaszosan szabad felszínű áramlás alakul ki a csővezetékben, pl. a víz emelkedő, majd süllyedő, talajszintet követő szakaszain, ahol még geodetikus többlet-emelőmagasságot is okozhat), másrészt csökkenti mint légpárna a nyomáshullám terjedési sebességét nyomáslökéskor, mérsékelve a kialakuló nyomáscsúcsokat.
Amíg a zártcsöves fűtés keringető rendszerekben a függőleges csövekben pl. D= 0,04 m-es átmérőjű csőben már w=0,22 m/s-os sebesség elegendő ahhoz, hogy a rendszerben benne maradt levegődugót lesodorja a legalsó pont környezetében működő keringető szivattyúhoz illetve az elé beépített légtelenítő edényhez, addig a nagyméretű városi fővezetékekben, ha pl. D=1,0 m már w= 1,1 m/s függőleges irányú sebességi összetevő kellene a levegő elsodrásához, ez pedig sehol se áll rendelkezésre. Ezért ilyen csövek süllyedő szakaszán hosszen elnyúló légbuborékok alakulnak ki, jelentős Hgy geodetikus emelőmagasság-veszteséggel (amit a szabad felszínű áramlás többletvesztesége emészt fel). Az ilyen légbuborékot a legfelső ponton elhelyezett légtelenítő szeleppel csak akkor lehet eltávolítani, ha a csővezetékben az áramlást leállítják. Mivel erre sokszor nincs lehetőség, a süllyedő szakasz alsó vége előtt is el kell helyezni légtelenítő csap-leágazást.
(A Fővárosi Vízművek a Békásmegyer-Krisztina telepei között vezetett egyik fővezetéke áthalad a Vérmező utca-Várfok utca sarkán a Várhegy oldalában levő relatív magasponton, majd kb. 13m-rel mélyebbre vezet le a Krisztina körútra. Ha itt a vízben minidig elnyelt levegő a nyomáscsökkenés hatására kiválik, akkor az szélső esetben 1 m/s áramlási sebességet felvéve 100 kW-os szivattyúzási teljesítménytöbbletet fogyaszt Békásmegyeren, illetve ezt a fővezetéket a légbuborék úgy kikapcsolja a párhuzamosan kapcsolt csövek közül, mintha meg se építették volna)
Szivattyúk Látogassa http://www.szivattyu.hu/
Az egészen kicsi, 0,1 mm alatti buborékoknál a felületi feszültség gömb alakúra húzza össze a buborékot és a körüláramlás kis sebessége miatti ellenállás alig változtatja a buborék formáját.
Az egyes légbuborékok felszálló sebességére nyugvó vízben az alábbi összefüggéseket találták: d=0,06 mm-ig a Stokes formula érvényes: w=0,4 d2 (ha d mm és w m/s)
d=0,06-1,0mm-ig Allen szerint w=Ad-B
amelyben d méter, w m/s, ahol A és B értéke a buborék sűrűségétől, a folyadék sűrűségétől, viszkozitásától és az erőtér gyorsulásától függ.
A = 0,25 (p-p gáz) g 2/3 x 104 és
p gáz v0,5
A = 0,2 4,5 (p-p gáz) pgv 1/3 x 10-2
p gáz 2
Levegő és víz esetére (P=1000 kg/ m3, pgáz= 1,2 kg/ m3 , g= 9,81 m/s, v= 1,2x10-6 m/s, A= 0,925x104 1/s és B=0,647x10-2m/s
1 mm buboréknagyságnál a felszálló sebesség csúcsértéket mutat majd 2-5 mm környékén w= 0,215-0,24 m/s állandó értékre esik vissza. Efelett a felszálló sebesség kismértékű növekedése észlelhető a buborékátmérő függvényében.
Ha a buborék mérete a felszálló cső átmérőjét megközelíti, a felhatás már nem hanyagolható el és más, empirikus összefüggések használat indokolt: w=0,496 ( gxD/2)0,5, ahol a felszálló-csőátmérő és az összefüggés D >= 0,02 m-nál nagyobb átmérőjű csövekre ad megbízható eredményt.
A levegőbuborékok pl. levegőztető szabad felszínű medencéjében felszállás közben kismértékben magukkal ragadják a vizet is, ezért a felszállási sebességük-különösen a légadagolófej felett- megnövekszik. Ezért érdemes keverőkkel vízszintes irányú áramlást létrehozni, mert akkor a turbulens keveredő vízszintes áramlás nem engedi a függőleges felszállósebesség megnövekedését és a levegő gyorsabb kiszökését a vízből.
A levegőztetés biológiai és vegyi reakciói annál jobbak, minél tovább és minél nagyobb felületen érintkezik a levegő a vízzel. Minél finomabban porlasszuk be a levegőt a vízbe, annál nagyobb a levegő fajlagos érintkezési felülete, azonban e kis buborékok 2-3 cm-es út után nagyobb buborékokká állnak össze, ha egymással találkoznak és ekkor már nem annyira hatékonyak. Ha a buborékok elérik az 1 mm-es nagyságot a felszállósebességük itt a legnagyobb, ezért utolérve az előttük haladó nagyobb buborékokat, azokba beolvadnak. Ezért alakul ki minden légadagolófej mellett a lüktető légkiáramlás. Ezt valamennyivel gátolja a vízszintes irányú keverés, ezért a levegő fajlagos kihasználása is javul tőle.
Zárt csővezetékben a levegőnek kétféle hatása van. Ezért megnövelheti az áramlási ellenállást (ha szakaszosan szabad felszínű áramlás alakul ki a csővezetékben, pl. a víz emelkedő, majd süllyedő, talajszintet követő szakaszain, ahol még geodetikus többlet-emelőmagasságot is okozhat), másrészt csökkenti mint légpárna a nyomáshullám terjedési sebességét nyomáslökéskor, mérsékelve a kialakuló nyomáscsúcsokat.
Amíg a zártcsöves fűtés keringető rendszerekben a függőleges csövekben pl. D= 0,04 m-es átmérőjű csőben már w=0,22 m/s-os sebesség elegendő ahhoz, hogy a rendszerben benne maradt levegődugót lesodorja a legalsó pont környezetében működő keringető szivattyúhoz illetve az elé beépített légtelenítő edényhez, addig a nagyméretű városi fővezetékekben, ha pl. D=1,0 m már w= 1,1 m/s függőleges irányú sebességi összetevő kellene a levegő elsodrásához, ez pedig sehol se áll rendelkezésre. Ezért ilyen csövek süllyedő szakaszán hosszen elnyúló légbuborékok alakulnak ki, jelentős Hgy geodetikus emelőmagasság-veszteséggel (amit a szabad felszínű áramlás többletvesztesége emészt fel). Az ilyen légbuborékot a legfelső ponton elhelyezett légtelenítő szeleppel csak akkor lehet eltávolítani, ha a csővezetékben az áramlást leállítják. Mivel erre sokszor nincs lehetőség, a süllyedő szakasz alsó vége előtt is el kell helyezni légtelenítő csap-leágazást.
(A Fővárosi Vízművek a Békásmegyer-Krisztina telepei között vezetett egyik fővezetéke áthalad a Vérmező utca-Várfok utca sarkán a Várhegy oldalában levő relatív magasponton, majd kb. 13m-rel mélyebbre vezet le a Krisztina körútra. Ha itt a vízben minidig elnyelt levegő a nyomáscsökkenés hatására kiválik, akkor az szélső esetben 1 m/s áramlási sebességet felvéve 100 kW-os szivattyúzási teljesítménytöbbletet fogyaszt Békásmegyeren, illetve ezt a fővezetéket a légbuborék úgy kikapcsolja a párhuzamosan kapcsolt csövek közül, mintha meg se építették volna)
Szivattyúk Látogassa http://www.szivattyu.hu/