Αλληλεπίδραση ανωστικών φλεβών θερμού αέρα από διαχύτη τύπου ροζέττας

• Κύριος συγγραφέας: Δημαρά, Ευαγγελία
• Άλλοι συγγραφείς: Evangelia, Dimara
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Πλούμια; Διάχυση ρύπων; Άνωση; Διαχύτης τύπου ροζέττας; Plumes; Pollutants diffusion; Buoyancy; Rosette-type diffuser

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη αλληλεπίδρασης πλουμίων δημιουργούμενων από συμμετρική διάταξη (ροζέττα) και η ανάδειξη της ομοιότητας του ενιαίου πλουμίου που προκύπτει με το θεωρητικό ισοδύναμο που θα προέκυπτε από φλέβα αντίστοιχης παροχής και χαρακτηριστικών ροής με το σύνολο των επιμέρους πλουμίων. Η μελέτη αυτή, αποτελεί μέρος της έρευνας γύρω από τη διάθεση υγρών και αέριων αποβλήτων, καθώς αυτά διατίθενται σε αποδέκτες (αέρα, νερό) μέσω διαχυτών, οι οποίοι δημιουργούν φλέβες,ενώ στόχος είναι η μελέτη του τρόπου που αυτάαλληλεπιδρούν και διαχέονται στον αποδέκτη. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις ανωστικές φλέβες, τα είδη τους, τα κύρια χαρακτηριστικά και τη γεωμετρία τους, καθώς και στη θεωρία στην οποία στηρίζεται η έρευνα γύρω από αυτές. Παράλληλα ορίζονται τα είδη των διαχυτών που υπάρχουν για τους υγρούς αποδέκτες και επισημαίνονται παρόμοιες εργασίες με αντικείμενο την αλληλεπίδραση ανωστικών φλεβών. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η γεωμετρία και η λειτουργία της συσκευής που χρησιμοποιήθηκε για το πείραμα που διεξήχθη, παρατίθενται τα όργανα που χρησιμοποιήθηκαν και αναλύεται η μεθοδολογία και ο τρόπος υπολογισμού των αποτελεσμάτων. Στο πείραμα προσομοιώθηκε η διάθεση υγρών ή αέριων αποβλήτων στο περιβάλλον με κατακόρυφες φλέβες θερμού αέρα 70˚C από δύο διαφορετικές ροζέττες 8 και 12 κυκλικών ακροφυσίωναντίστοιχα, διαμέτρου 2cm, συνδυάζοντας διαφορετικό αριθμό ακροφυσίων, αλλά διατηρώντας ταυτόχρονασυμμετρική τη γεωμετρία τους σε κάθε συνδυασμό. Τα ακροφύσια των ροζετών μπορούν να σφραγιστούν επιτρέποντας την έξοδο θερμού αέρα από συγκεκριμένες θέσεις. Πιο συγκεκριμένα δοκιμάστηκαν οι συνδυασμοί ενός κεντρικού ακροφυσίου, δύο αντιδιαμετρικών, τριών ακροφυσίων σε ευθεία και τρίγωνο, τεσσάρων, έξι, οκτώ και δώδεκα ακροφυσίων τοποθετημένων στις γωνίες κανονικών πολυγώνων ισάριθμων πλευρών. Η ροζέττα 8 ακροφυσίων είχε ακτίνα 4cm ενώ των 12 ακροφυσίων 5.85cm. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος ήταν 21-25˚C ανάλογα με την ημέρα που διεξήχθησαν οι δοκιμές και ο χώρος ήταν κλειστός ώστε να αποκλείονται κατά το δυνατόν ρεύματα αέρα που επηρεάζουν τη ροή των φλεβών. Οι φλέβες θερμού αέρα δημιουργήθηκαν από ειδικά κατασκευασμένη συσκευή με την οποία καθορίζεται η εκάστοτε παροχή (εύρους 50-443 cm3/s) και η θερμοκρασία αέρα (εύρους 30-90 ˚C). Η συσκευή ελέγχθηκε και βαθμονομήθηκε ως προς την ακρίβεια της παροχής, τη θερμοκρασία αέρα που παράγει και τη συμμετρία της παραγωγής αέρα από τα ακροφύσια. Στη συνέχεια μετρήθηκε η ταχύτητα στον κατακόρυφο άξονα του κέντρου της ροζέττας, που συμπίπτει με τον άξονα συμμετρίας των δημιουργούμενων πλουμίων, σε ύψη 0 (σε όποιος συνδυασμούς το κεντρικό ακροφύσιο ήταν ανοιχτό), 2.5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80 και 90 cm από την έξοδο. Ακολούθως, στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των δοκιμών συνδυασμών φλεβών σε διαγράμματα σύγκρισης με το θεωρητικό ισοδύναμο της διάταξης φλεβών και σχολιάζονται τα αποτελέσματα. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρούμε πως το πείραμα σε γενικές γραμμές επιβεβαιώνει τη θεωρία, αλλά επιδέχεται βελτιώσεων, καθώς η συσκευή δημιουργίας πλουμίων έχει κάποια σφάλματα, όπως ελαφριά ασυμμετρία στις εξόδους αέρα,ενώ παρουσιάζει κάποια διακύμανση της παροχής και της θερμοκρασίας αέρα. Αξίζει να σημειωθεί πως είναι αρκετά δύσκολο να εντοπιστούν άλλα σφάλματα στην πειραματική αυτή προσπάθεια, καθώς ο αέρας είναι πολύ εύκολο να αλλάζει θερμοκρασία και ροή, χωρίς οι αλλαγές αυτές να γίνονται άμεσα αντιληπτές. Στη συνέχεια, στο τέταρτο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα, τα οποία επιβεβαιώνουν τη θεωρία και συνοψίζονται ως εξής: το πηλίκο της αξονικής ταχύτητας πάνω από ομάδα Ν συμμετρικών κατανεμημένων πλουμίων προς τις αντίστοιχες ταχύτητες του μονούισοδύναμου πλουμίου, προσεγγίζει ικανοποιητικά την ευθεία Ν1/3 σε ύψος που απέχει από την έξοδο των πλουμίων, επιβεβαιώνοντας τις αρχικές εκτιμήσεις και τη θεωρία. Επίσης, παρατηρείται πως όσο πιο κοντάμεταξύ τουςείναι τοποθετημένες οι έξοδοι των πλουμίων, τόσο μικρότερο είναι το ύψος στο οποίο ξεκινά η μίξη τους, σε ένα ενιαίο πλούμιο. Στο πέμπτο κεφάλαιο, προτείνονται θέματα μελλοντικής έρευνας γύρω από το αντικείμενο μελέτης που πραγματοποιήθηκε στην παρούσα εργασία, όπως η μελέτη των ταχυτήτων συνδυασμού φλεβών σε περισσότερα σημεία της διατομής της φλέβας σε κάθε ύψος καθώς και η κατανομή θερμοκρασίας σε όλο το εύρος των φλεβών με στόχο τη μελέτη κατανομής συγκεντρώσεων κατά την αλληλεπίδραση φλεβών.