Havalandırma Problemleri

Soru 1: 7 m su derinliğinde çözünmüş oksijenin doygunluk konsantrasyonunu hesaplayınız. (T = 20o C) Çözüm: 10,33 m’de 101,3 kPa 7 m’de x x = 68,64 kPa P = Patm + Psu P = 101,3 + 68,64 = 169,94 kPa

Tablo 4-1’den oksijen için 20oC’de Kd değeri 0,0337’dir Tablo 4-1’den oksijen için 20oC’de Kd değeri 0,0337’dir. Tablo 4-2’den Pw değeri 2,33 kPa’dır. f = 0,21 (Oksijenin atmosferde bulunma yüzdesi)

Soru 2: Bir kaskat (kademeli) havalandırıcıda 3 kademe bulunmaktadır Soru 2: Bir kaskat (kademeli) havalandırıcıda 3 kademe bulunmaktadır. Her kademe oksijen konsantrasyonunu 0’dan doygunluk değerinin % 30’una yükseltmektedir. Giriş suyunun sıcaklığı 20oC ve oksijen konsantrasyonu doygunluk değerinin % 10’u olması halinde çıkış suyundaki konsantrasyon ne olur? Çözüm: 20oC’de tablodan Cs = 9,17’dir. Ce = 0,3Cs

Ce1 = C0 + K(Cs – C0) Ce1 = 0,1Cs + 0,3(Cs – 0,1Cs) = 0,37Cs Ce2 = 0,37Cs + 0,3(Cs – 0,37Cs) = 0,559Cs Ce3 = 0,559Cs + 0,3(Cs – 0,559Cs) = 0,6913Cs Ce3 = 0,6913Cs = 0,6913 * 9,17 = 6,34 mg/L

Soru 3: İki kademeden ibaret bir kademeli havalandırıcı 1,3 gr/m3 konsantrasyonunda bir yer altı suyunun havalandırılmasında kullanılmaktadır. Havalandırılmış suyun oksijen konsantrasyonu 6,5 gr/m3 ve sıcaklığı 10o C ‘dir. Bu konsantrasyon kâfi görülmeyerek yeniden 3. kademe inşası planlanmıştır. 3. kademeden sonraki çözünmüş oksijen muhtevası ne olur? Eğer yer altı suyu anaerobik olsaydı, 3. kademeden sonraki çözünmüş oksijen konsantrasyonu ne olurdu? Çözüm:

Ce = Co + K(Cs – Co) Ce1 = 1,3 + K(11,3 – 1,3) = 1,3 + 10K Ce2 = (1,3 + 10K) + K(11,3 – 1,3 – 10K) = 6,5 10K2 + 20K + 5,2 = 0 Diskriminanttan kökler; K1 = 1,69 (olamaz) K2 = 0,307 Co = 1,3 gr/m3 olması hali: Ce1 = 1,3 + 0,307(11,3 – 1,3) = 4,37 gr/m3 Ce2 = 4,37 + 0,307(11,3 – 4,37) = 6,5 gr/m3 Ce3 = 6,5 + 0,307(11,3 – 6,5) = 8 gr/m3 Co = 0 gr/m3 olması hali: Ce1 = 0 + 0,307*11,3 = 3,47 gr/m3 Ce2 = 3,47 + 0,307(11,3 – 3,47) = 5,87 gr/m3 Ce3 = 5,87 + 0,307(11,3 – 5,87) = 7,54 gr/m3

Soru 4: Bir yer altı suyu 3,5 mg/L demir (II) ve 1 mg/L NH4+ ihtiva eden etmektedir. Bu yer altı suyu püskürtücülerle havalandırıldıktan sonra, hızlı kum filtresinden geçirilmekte ve düşümlü bir havalandırıcı ile tekrar havalandırılmaktadır. Deneyler püskürtücülerin oksijen eksikliğini % 90’dan % 5’e düşürdüğünü, düşümlü havalandırıcının ise oksijen muhtevasını sıfırdan, doygunluk değerinin % 50’sine yükselttiğini göstermiş. Demir (II) ve NH4+‘ün tam olarak okside olduğunu kabul ederek tasfiye edilmiş suyun oksijen muhtevasını bulunuz. (Cs = 9 mg/L alınacaktır.)

Çözüm: Püskürtücü Do = 0,9Cs  Co = 0,1Cs D = 0,05Cs  C = 0,95Cs Kdü = (0,95 – 0,1)Cs / (1-0,1)Cs = 0,944 Kpü = (0,5Cs – 0) / Cs = 0,5 1 gr Fe++ için 0,14 g  O2 gerekli 3,5 * 0,14 + 3,6 = 4,09 1 gr NH4+ için 3,6 g  O2 gerekli Ox = 4,09 g O2/m3 Ce = Co + K(Cs – Co) – Ox = 0 + 0,944*9 – 4,09 = 4,41 g = O2/m3 Düşümden sonra çözünmüş oksijen muhtevası Ced = Co + Kdü(Cs – Co) Ced = 4,41 + 0,5(9 – 4,41) = 6,71 g O2/m3 bulunur.

Soru 5: Bir su haznesi 300 m3 hacminde olup, yüzeyden bir mekanik havalandırıcıyla havalandırılmaktadır. Oksijen alma kapasitesini tayin etmek için hazne 10oC sıcaklığında temiz su ile doldurulmuştur. Test standart normal şartlar altında yapılmıştır(Deniz seviyesinde, 101,3 kPa basınç altında). Aşağıda verilen ölçme neticelerine göre; k2 katsayısını grafik ve hesap yoluyla bulunuz. 10 dakika sonraki O2 konsantrasyonunu bulunuz. 15 dakika sonraki O2 konsantrasyonunu bulunuz. Sistemin oksijen alma kapasitesi Oa’yı (g O2/m3.sn) ve Oc (kg O2/saat ve g O2/sn)’yi hesaplayınız. Havalandırma verimliliği Oe’yi mg O2/J ve kg O2/kw-st cinsinden bulunuz.

Misal: 0,8800 / 4 = 0,22’dir. Ortalama k2 = 0,22 dak-1 = 3,67x10-3 sn-1

Soru 6: 10oC sıcaklıkta ve 5 m3/sn debisindeki anaerobik yer altı suyunun havalandırılması için her biri 0,3 m yüksekliğinde kaskat(kademeli) havalandırıcılar kullanılacaktır. Yapılan deneyde bir kademenin çözünmüş oksijen konsantrasyonunu doygunluk değerinin % 10’undan % 30’una yükselttiği görülmüştür. Buna göre; Bir kademenin verim sabitini(K) bulunuz. Havalandırmadan sonraki çözünmüş oksijen konsantrasyonunu doygunluk değerinin % 70’ine yükseltmek için kaç kademe gerektiğini bulunuz. Motor ve pompanın verimini 0,7 ve elektrik fiyatını 15 kuruş/kw-st alarak, bir günlük enerji masrafını hesaplayınız.

Soru 7: Bir havalandırma haznesinin hacmi 300 m3‘tür Soru 7: Bir havalandırma haznesinin hacmi 300 m3‘tür. Havalandırma için basınçlı hava kullanılmakta olup, hava debisi 1500 m3 / saat ‘tir. Difüzörlerin su yüzünden derinliği 3,3 m olup, kompresörlerin verimi 0,65’tir. Hava nakil borularındaki toplam yük kaybı 10 kPa’dır. Sistemin oksijen alma kapasitesi O2 = 45 kg O2/saat olarak verildiğine göre: a) Sistemin oksijen alma kapasitesini ölçmek için su haznesi 16oC sıcaklıkta ve 2 gO2/m3 konsantrasyonunda temiz su ile doldurulmuştur. Atmosfer basıncı deney yerinde 96 kPa’dır. Buna göre deney başlangıcından 5 ve 10 dakika sonra beklenen O2 konsantrasyonunu bulunuz. b) Sistemin Oe, havalandırma verimliliğini bulunuz. c) Oksijen alma kapasitesi Oa‘yı gO2/m3.sn cinsinden bulunuz.