Akışkan ortam içerisinde parçacıkların çökelme hareketinin sayısal ve deneysel incelenmesi

Abstract

ÖZET İçme suyu arıtma tesislerinin ve birçok kimya tesisinin en önemli kısımlarından biri durultucu sistemleridir. Durultucu sistemlerin tasarlanmasında; akışkan içerisindeki parçacıkların çökme hareketinin hesaplanması, parçacık konsantrasyonu ve çökme zamanı arasındaki ilişkinin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu çalışmada bir su arıtma tesisi için ortaya çıkan durum göz önüne alınarak; problem sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Doğal bir kaynaktan (dere) gelen suyun içerisinde bulunan veya suya yapay olarak karıştırılan parçacıkların durgun bir ortamdaki çökelme eğilimleri; parçacıkların çaplarına, yoğunluklarına ve konsantrasyonlarına bağlı olarak değişmektedir. Akışkan ortam içerisindeki parçacık hareketi Runge- Kutta yöntemi ile sayısal olarak hesaplanmış ve gerçekleştirilen deneylerin sonuçları ile kıyaslamalar yapılmıştır. Öncelikle farklı çaplardaki silis parçacıklar için, hem hesaplama hem de deneysel ölçüm yapılmıştır. Sonuçların birbiri ile uyumlu oldukları belirlendikten sonra parçacıkların topluca olan çökelme hareketi incelenmiş ve ampirik bir ifade geliştirilmiştir. Parçacıkların konsantrasyonları ve çökelme zamanları arasındaki ilişkiyi ortaya koyan bu çalışmanın sonuçları, durultucu sistemin yer aldığı bir çok tesis için kullanılabilir düzeydedir. IV

SUMMARY The most important unit of a water treatment plant and a chemical plant is the particle sedimantation basin. At the design of a sedimantation basin, it should be considered the calculation of the sedimentation and the relation between the particle concentration and the elapsed time during sedimentation. In this thesis, the case which is faced in the water treatment plant has been considered. The problem has numerically and experimentally been investigated. The sedimentation of the particles, originated naturally and artifical in water, depends on the diameters and density and also concentration of the particles. The free falling movement of the particle in the fluid medium has been calculated by Runge- Kutta method and the results have been compared to the experimantal data. Initially, the problem of the free falling of the spherical silica particle in the water which is in rest has been considered and the experiments have been caried out. After obtaining the good agreement between the results of the computations and the experiments, the sedimentation of the group of the silica particles has been investigated and an emprical expression has been developed. The results of this study which investigates the relation between the silica particle concentration and the sedimentation time of them can be used in a lot of plants include sedimentation basin. V