Materyal ve Metot

Yüksek basınçlı kondüitlerle desteklenmiĢ flotasyon kolonlarında (hücrelerinde), suyun hücreye taĢınması sırasında konduit kapağının daraltılması sonucunda oluĢan yüksek su hızı ve düĢük basınç nedeniyle bu bölgede bir vakumlama etkisi meydana gelir. Bu bölgede atmosfere açılan bir hava holü yardımıyla dıĢ ortamdan alınan hava, kabarcıklar halinde suya karıĢmıĢ olur. Dolayısıyla flotasyon hücresine çok miktarda hava kabarcığı iletilir.

ġekil 4.1‟de görülen deney düzeneği kullanılarak yapılacak deneylerde dairesel kesitli tedrici olarak daralan konduitlerde üç farklı hava alma holü (bacası) çapı(d), üç farklı hava alma holü (bacası) uzunluğu(HL), üç farklı konduit kapak açıklık oranı () ve beĢ farklı debi(Q) değeri kullanılarak flotasyon hücresi fiziksel özelliklerinin havalandırma dolayısıyla köpük flotasyonu performansı üzerindeki etkisinin optimum düzeyde belirlenmesi amaçlanmıĢtır. Bu amaçla konduit içerisine giren havanın flotasyon verimi açısından optimum düzeyde olması arzulanmıĢtır.

Flotasyon iĢleminde oluĢturulmak istenen hava kabarcığı flotasyon cihazının özelliklerine göre farklı Ģekillerde olabildiği için oluĢan kabarcıkların ebat ve miktarları da özdeĢ olmayabilir. Bu sebeple mühendislik iĢlerinde temel anlamda olması gereken asgari metaryal ve ekonomi kavramlarına yanıt verebilmek, aynı zamanda flotasyon iĢleminde optimum miktarda kabarcık elde edebilmek maksadı ile ġekil 4.3‟de en kesiti görülen farklı açıklık oranına sahip yüksek basınçlı dairesel konduitlerden faydalanılmıĢtır. Sistemde faydalanılan konduitlerin daralma bölgelerinin hemen sonrasına 50mm cm çaplı hava deliği bırakılmıĢtır. Ve bu deliğe uyumlu polyemitden imal edilmiĢ ġekil 4.4‟de görülen 9 adet hava alma holü çap ve uzunluğu eklenerek havalandırma performansına olan etkisi ġekil 4.2‟de verildiği üzere incelenmiĢtir. Konduitler flotasyon hücresine farklı parametreler altında eklenmiĢ ve çıkan sonuçlar değerlendirilmiĢtir.

29

ġekil 4.1. Deney düzeneği

ġekil 4.2. Tedrici olarak daralan yüksek basınçlı konduite holün eklenmesi

ġekil 4.3. Konduit Kapak Açıklıkları ile hava alma deliği en kesit görünümü

30

ġekil 4.4. Farklı uzunluk ve çapdaki hava alma holü

ġekil 4.5. Flotasyon hücresi

Meydana getirilmek istenen hava kabarcıkları için ġekil 4.5‟de 135 cm çapında ve 150 cm yüksekliğinde bir flotasyon hücresi yapılmıĢtır.Yapılan hücrenin içinde meydana getirilmek istenen hava kabarcıklarının hareket ve fiziki faktörlerinin izlenebilmesi amacıyla yaklaĢık olarak 30 cm‟lik bir açıklık hücre boyunca bırakılmıĢtır.Bırakılan bu

31

açıklığa 10 mm ebatında temperli Ģeffaf bir cam yerleĢtirilmiĢtir. Flotasyon hücresinde meydana gelecek kabarcık sayısının optimum düzeyde olması maksadıyla, daha evvelki çalıĢmalar da dikkate alınarak tanka kendi tabanından itibaren 70cm yükseklik ve 60 derecelik açıyla saplanan bir bağlantı bulunmaktadır. Flotasyon iĢleminde gerekli olan hava kabarcıklarının oluĢturulması için farklı açıklık oranına sahip 2m uzunluğunda ve 51,4* _{kesit alanına sahip 3 adet yüksek basınçlı dairesel konduit imal edildi.}

ġekil 4.6‟de verilen %10,%30 ve %40 açıklık oranlarına sahip bu kondüitlerin daralma bölgelerinin hemen sonrasına konduit içine hava vakumlaması için 50mm çaplı hava deliği bırakılmıĢtır. Hava holü(bacası) çap ve boyunun havalandırmaya etkisini incelemek amacıyla 3 farklı boy ve her bir boyda ise 3 farklı çap olmak üzere toplam 9 adet polyemitden üretilmiĢ bağlantı elemanı bu deliğe eklenmiĢtir. Kullanılan boylar 10,15 ve 20 cm çaplar ise 15,30 ve 35 mm olarak belirlenmiĢtir. ġekil 4.5‟de görülen flotasyon hücresinden atık tahliyesini sağlayabilmek için laboratuvar zemininden 20 cm yükseklikte olacak biçimde hücreye monte edilmiĢ üç adet U profili Ģeklindeki ayak üzerinde durmaktadır. Sistemde gereken su Ģebeke suyundan temin edilmiĢtir. Deneylerde Flotasyon kolonunun (hücresinin) tabanı baz alınmak suretiyle 100 cm lik su seviyesinde çalıĢılmıĢtır. Flotasyon hücresine dalan su jetinin üzerinde 50 cm‟lik su yükü bulunmaktaydı. Elektromanyetik debimetre kontrolünde sistemin debisi ayarlanmaktadır. Vana kullanılarak farklı debilerde; meydana gelen kabarcık sayısı ve tabakası dijital fotoğraflama yöntemiyle, kondüitten emilen hava hızı ise bir anemometre yardımıyla elde edilmiĢtir.

32

ġekil 4.6. Deneylerde kullanılan konduitlerin boykesitleri

Sistemin tasarlanma amacına uygun parametrelerin ölçümü için farklı nitelikteki cihazlardan yararlanılmıĢtır;

a. Sistemin vakumladığı hava hızının ölçümü

Farklı açıklık oranlarına sahip yüksek basınçlı kapaklı dairesel konduitin kapak kısmının hemen ardından açılan hava alma holünden sisteme verilen herbir debi için ġekil 4.7 de görülen anemometre ile hız ölçümleri yapılmıĢtır.

33

b. Debi ölçümleri

ġekil 4.8‟de görülen elektromanyetik debimetre kullanılarak sistemin debisi ayarlanmıĢtır. Yapılan deneylerde su hızının bir parametresi ve aynı zamanda boyutsuz bir değer olan froude sayısı hesaplanarak dikkate alınmıĢtır. Froude sayısı hesaplanırken konduit kapağının mansabında yer alan vena contracta bölgesi diye adlandırılan bölgedeki hız ve akım koĢullarındaki değerler dikkate alınmıĢtır. Froude sayısı aĢağıdaki formülle hesaplanmıĢtır. Hesaplanan değerler Tablo 4.1, Tablo 4.2. ve Tablo 4.3‟ de gösterilmiĢtir.

c r c V F g h  (13)

Burada; Vc vena contracta bölgesindeki hız; g yer çekimi ivmesi; ve hc vena

contracta bölgesinde akım derinliğidir.

Vena contracta bölgesindeki hız ise; w c c Q V B h  (14)

Burada Qw su debisi; ve B konduit geniĢliğidir.

Vena contracta bölgesindeki akım derinliği ise;

c c

h C h (15)

Burada Cc katsayı; ve h kapak açıklık miktarıdır.

Tablo 4.1. %10 açıklık için Hesaplanan Fr değerleri

Qw (lt/s) Vw (m/s) AW (m2) B (m) Fr (-) 2,5 4,86 5,14 5,88 16,61 5 9,73 5,14 5,88 33,22 7,5 14,59 5,14 5,88 49,83 10 19,46 5,14 5,88 66,44 12,5 24,71 5,14 5,88 84,37

34

Tablo 4.2. %30 açıklık için Hesaplanan Fr değerleri

Qw (lt/s) Vw (m/s) AW (m2) B (m) Fr (-) 5 3,24 15,42 7,67 7,30 10 6,49 15,42 7,67 14,60 15 9,73 15,42 7,67 21,90 20 12,97 15,42 7,67 29,21 25 16,54 15,42 7,67 37,24

Tablo 4.3. %40 açıklık için Hesaplanan Fr değerleri

Qw (lt/s) Vw (m/s) AW (m2) B (m) Fr (-) 6 2,92 20,56 7,99 5,81 12 5,84 20,56 7,99 11,62 18 8,75 20,56 7,99 17,43 24 11,67 20,56 7,99 23,23 30 14,35 20,56 7,99 28,56

ġekil 4.8. Krohne marka elektromanyetik debimetre

c. Hava kabarcık sayısı ve yoğunluğu gözlemi

Bilgisayar destekli fotoğraflama yöntemiyle kullanılarak elde edilmiĢtir.

d. Pompa

Geri beslemeli olarak tasarladığımız sistemde devir daim ġekil 4.9 de verilen pompa vasıtasıyla sağlanmıĢtır.

35

ġekil 4.9. Pompa