értekezés - Szent István Egyetem

4.2 Vákuumos szennyvízelvezető rendszerek csővezeték hálózatának evakuálása egy
fázis (levegő) jelenléte esetén
Ezúton utalok a korábbiakban ismertetettekre különös tekintettel „a rendszer működése”,
„a rendszer hidromechanikája” és a szakirodalmi áttekintést követő „a vákuumos
szennyvízelvezető rendszerek légritkítása ” című fejezetekre.
Ebben a fejezetben először a koncentrált paraméterű, tehát adott időpillanatban az
állapotjelzőket a tér minden pontjában azonosnak tekintő modellt mutatom be egy
vákuumrendszer esetén. A koncentrált paraméterű modellen alapuló számítási
eredményeket összevetem egy vákuumszivattyúból és tartályból, illetőleg egy
vákuumszivattyúból, tartályból és a tartályhoz kapcsolódó hosszú csővezetékből álló
vákuumrendszeren tapasztalt mérési eredményekkel.
A fejezetben bemutatom továbbá az osztott paraméterű, tehát adott időpillanatban az
állapotjelzők (nyomás, sűrűség, sebesség) helytől való függését is feltételező modellt. A
vákuumozás során az összenyomható közeg (levegő) csőben kialakuló instacionárius, nem
adiabatikus, egydimenziós áramlását leíró parciális differenciálegyenletek megoldására a
karakterisztikák módszere néven ismert numerikus módszert alkalmazom. Alkalmazom
továbbá a csőhálózatokban kialakuló gázáramlások számítására alkalmassá tett
interpolációs rácsmódszert. A megteremtett elméleti alapok lehetőséget nyújtanak egy, a
csővezetékek légritkítását számolni képes szoftver kidolgozására.
4.2.1 Vákuumrendszer leszívásának koncentrált paraméterű modellezése
Jelen fejezetben egy vákuumrendszer légritkítási folyamatát termodinamikailag
modellezem. Az instacionárius evakuálási folyamat termodinamikai modelljét felállítom
izotermikus és általános hőcserével kísért esetre is. A vákuumrendszer állhat egy
vákuumszivattyúból és egy tartályból, illetőleg állhat egy vákuumszivattyúból, tartályból
és a tartályhoz kapcsolódó hosszú csővezetékből is. A koncentrált paraméterű modellen
alapuló számítási eredményeket összevetem mindkét felépítésű vákuumrendszeren
tapasztalt mérési eredményekkel. Általános esetben a vákuumozást leíró
differenciálegyenlet-rendszer csak numerikusan oldható meg, ezért ehhez a Mathcad
szoftvert használtam.
A mártélyi, röszkei és alattyáni vákuumos szennyvízelvezető rendszeren általam mért
leszívási időértékeket összevetem a termodinamikai modellen alapuló számítási
eredményekkel.
4.2.1.1 Vákuumrendszer evakuálása izotermikus állapotváltozás esetén
A vákuumrendszer egy olyan V térfogatú térnek tekinthető, amelyben lévő gáz
állapotjelzői a következők: p a tartályban és a csőben lévő gáz nyomása, T a tartályban és a
csőben lévő gáz hőmérséklete, q v a vákuumszivattyú által elszívott térfogatáram. A
következőkben feltételezem, hogy a rendszer tökéletesen tömített, külső levegő nem juthat
be a vákuumrendszer terébe.
Ha a vákuumrendszerben lévő levegő hőmérséklete a vákuumozás során állandónak
tekinthető, továbbá a vákuumszivattyú által elszívott gáz térfogatárama is állandó, a
vákuumrendszerben lévő gáz kezdeti p 0 nyomásának egy tetszőleges p nyomásra való
csökkentéséhez szükséges időtartam meghatározható.
59