Name: preparation of free-surface hyperbolic water vortices
Uploaded: 2023-07-28T13:50:00
Duration: 4 min 35 s
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यह काम एप्लाइड वाटर फिजिक्स थीम के भीतर वेट्सस यूरोपियन सेंटर ऑफ एक्सीलेंस फॉर सस्टेनेबल वाटर टेक्नोलॉजी (www.wetsus.eu) के सहयोग ढांचे में किया गया था। वेट्सस को डच आर्थिक मामलों के मंत्रालय और बुनियादी ढांचे और पर्यावरण मंत्रालय, फ्राइसलैंड प्रांत और उत्तरी नीदरलैंड प्रांतों द्वारा सह-स्थापित किया गया है। इस शोध को मैरी स्क्लोडोवस्का-क्यूरी अनुदान समझौते नंबर 665874 और गिल्बर्ट-आर्मस्ट्रांग प्रयोगशाला के तहत यूरोपीय संघ के क्षितिज 2020 अनुसंधान और नवाचार कार्यक्रम से धन प्राप्त हुआ है। हम इस काम के मार्टेन वी वैन डी ग्रिंड के समर्थन की अत्यधिक सराहना करते हैं।

1. सामान्य सिफारिशें
<ol><li>सेटअप शुरू करने से पहले लीक के लिए सभी पाइप कनेक्शन की जांच करें।</li>
	<li>जाँचें कि फ़नल ढक्कन जगह पर है, और सुरक्षित है।</li>
	<li>प्रत्येक प्रयोग से पहले और बाद में फ़नल को ब्रश और ग्लास क्लीनर से साफ करें, क्योंकि भूजल में लोहे की उच्च सांद्रता के कारण यह पीला हो सकता है।</li>
</ol>2. प्रायोगिक सेटअप
<ol><li>जल भंवर प्रणाली (चित्रा 3)।<ol><li>ग्लास फ़नल (चित्रा 4) को एक विशेष फ्रेम पर एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में सुरक्षित रूप से ठीक करें - चार पैरों वाला एक बोर्ड और बीच में एक स्लॉट, जो फ़नल के बेलनाकार भाग के व्यास से मेल खाता है और फ़नल को फिट करने के लिए पर्याप्त बड़ा है लेकिन गिरने के लिए बहुत बड़ा नहीं है। फ्रेम को सुरक्षित रूप से बांधें ताकि यह हिल न जाए।</li>
		<li>लीक से बचने के लिए ढक्कन और फ़नल के बीच एक रबर गैसकेट रखें। फ़नल ढक्कन संलग्न करें, और बोल्ट का उपयोग करके इसे कस ें।</li>
		<li>भूजल पंप को नली और नली कनेक्टर का उपयोग करके फ़नल के शीर्ष बेलनाकार भाग में स्पर्शरेखीय इनलेट से कनेक्ट करें।</li>
		<li>पंप और फ़नल के बीच जल प्रवाह दर को समायोजित करने के लिए एक विशेष नियंत्रण वाल्व कनेक्ट करें। नियंत्रण वाल्व और फ़नल के बीच एक जल प्रवाह मीटर कनेक्ट करें।</li>
		<li>फ़नल के आउटलेट को एक नली के साथ नाली से कनेक्ट करें। जल निकासी नली पर, फ़नल के आउटलेट के पास, यूनिट के संचालन के दौरान बैक प्रेशर बनाने के लिए एक क्लैंप स्थापित करें। नोट: क्लैंप को प्रयोगों के लिए आवश्यक अन्य सभी एडाप्टर और कनेक्टर के तुरंत बाद स्थापित किया जाना चाहिए।</li>
	</ol></li>
	<li>अनुरेखक प्रयोगों के लिए प्रणाली (चित्रा 3)।<ol><li>इनलेट और आउटलेट के पास जांच स्थापित करने के लिए विशेष एडेप्टर स्थापित करें। इन एडाप्टर में pH प्रोब स्थापित करें, और उन्हें डेटा लॉगर से कनेक्ट करें।</li>
		<li>एचआरटी गणना में त्रुटि को कम करने के लिए फ़नल के जितना संभव हो उतना सेंसर स्थापित करें।</li>
		<li>एक रासायनिक ट्रेसर के रूप में उपयोग करने के लिए एनएओएच समाधान (एकाग्रता: 0.2 एम) का 1 एमएल तैयार करें जिसे जेट के पानी के प्रवाह में इंजेक्ट किया जाता है। नोट: चूंकि सोडियम हाइड्रॉक्साइड जलीय घोल एक मजबूत आधार है, इसलिए इसे पीएच30 में चोटी जैसी वृद्धि के रूप में प्रदर्शित किया जाता है।</li>
		<li>ट्रेसर-इंजेक्शन सिस्टम को जोड़ने के लिए तीन उद्घाटन के साथ एक एडाप्टर स्थापित करें, जिसमें इनलेट के पास पीएच जांच से पहले एक वाल्व और एक सिरिंज होता है।</li>
	</ol></li>
	<li>डीओ प्रयोगों के लिए प्रणाली (चित्रा 3)<ol><li>दो अलग-अलग ग्लास एडेप्टर की अंदर की दीवार पर दो ऑक्सीजन सेंसर स्पॉट को गोंद करें, उन्हें फ़नल के इनलेट और आउटलेट के जितना संभव हो उतना करीब रखें और उन्हें पानी की पाइपलाइन से कनेक्ट करें। नोट: ऑपरेशन के दौरान, पानी को स्टिकर को पूरी तरह से कवर करना चाहिए।</li>
		<li>फ़नल के इनलेट और आउटलेट के पास ऑक्सीजन सेंसर स्पॉट के साथ ग्लास एडाप्टर स्थापित करें, और ग्लास के दूसरी तरफ स्टिकर के ऊपर बहुलक ऑप्टिकल फाइबर (जो 2 मीटर लंबा है) की नोक को ठीक करें।</li>
		<li>पीएच जांच के लिए उसी एडाप्टर में फ़नल इनलेट के पास पानी का तापमान सेंसर स्थापित करें। सुनिश्चित करें कि यह फाइबर के करीब है, क्योंकि पानी के तापमान का उपयोग डीओ माप को सहसंबंधित करने के लिए किया जाता है।</li>
		<li>बहुलक ऑप्टिकल फाइबर और तापमान सेंसर को फाइबर-ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर से कनेक्ट करें।</li>
		<li>फाइबर ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर को सेंसर से सिग्नल प्रदर्शित करने के लिए स्थापित विशेष सॉफ़्टवेयर के साथ लैपटॉप से कनेक्ट करें, जो घुलित ऑक्सीजन की एकाग्रता और पानी के तापमान से संबंधित है।</li>
	</ol></li>
</ol>3. ऑपरेशन (मध्यम फ़नल)
<ol><li>भंवर शासन<ol><li>प्रवाह मीटर चालू करें। भूमिगत जल पंप शुरू करें, और नियंत्रण वाल्व को पूरी तरह से खोलें। सुनिश्चित करें कि पानी का प्रवाह पानी के भंवर (मध्यम फ़नल के लिए 1338 एल / घंटा) बनाने के लिए आवश्यक अधिकतम प्रवाह से काफी अधिक है।</li>
		<li>नियंत्रण वाल्व को चालू करके पानी के प्रवाह के वांछित मूल्य को समायोजित करें। यदि आवश्यक हो, तो फ़नल में पानी को अवरुद्ध करने की अनुमति देने के लिए फ़नल के आउटलेट के पास क्लैंप को निचोड़ें, जिससे फ़नल के ऊपरी बेलनाकार भाग में पानी का स्तर बढ़ जाता है।</li>
		<li>विभिन्न व्यवस्थाओं को सेट करने के लिए, एक प्रयोग में अनुक्रमिक रूप से फ़नल (तालिका 1) के ऊपरी बेलनाकार भाग में जल प्रवाह और जल स्तर के मूल्यों को समायोजित करें। 15 मिनट के लिए स्थिरता के लिए पानी के भंवर की जांच करें। स्थिर मोड में, जल स्तर नहीं बदलना चाहिए।<ol><li>घुमावदार शासन के लिए, प्रवाह दर को 1194 एल / घंटा और जल स्तर को 2 सेमी और प्रवाह दर को 1218 एल / घंटा और जल स्तर को 5 सेमी तक समायोजित करें।</li>
			<li>सीधी व्यवस्था के लिए, प्रवाह दर को 1314 एल / घंटा और जल स्तर को 11 सेमी और प्रवाह दर को 1338 एल / घंटा और जल स्तर को 11.7 सेमी तक समायोजित करें।</li>
			<li>प्रतिबंधित शासन के लिए, मुड़े हुए और सीधे शासन के विपरीत, फ़नल के आउटलेट के पास क्लैंप को निचोड़कर पीछे का दबाव बनाएं। प्रवाह दर 882 एल / घंटा और जल स्तर 3 सेमी और प्रवाह दर 936 एल / घंटा और जल स्तर 9 सेमी पर सेट करें।</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>ट्रेसर प्रयोग<ol><li>डेटा लॉगर का उपयोग करके, प्राप्त डेटा की वैधता और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए पीएच जांच को कैलिब्रेट करें।<ol><li>दो मानक समाधान तैयार करें, एक पीएच के साथ जो ऑपरेटिंग रेंज (6-10) के पीएच से अधिक है, और एक पीएच के साथ जो ऑपरेटिंग रेंज के पीएच से कम है। डेटा लॉगर में उनके मान सेट करें और अंशांकन के दौरान उन्हें एक-एक करके मापें। उसके बाद, डेटा लॉगर पीएच जांच को कैलिब्रेट करता है।</li>
			<li>फ़नल के इनलेट और आउटलेट पर पीएच प्रोब स्थापित करें, उन्हें डेटा लॉगर से कनेक्ट करें, और रिकॉर्डिंग मोड शुरू करें।</li>
		</ol></li>
		<li>सेटअप प्रारंभ करें।<ol><li>सेटअप प्रारंभ करें, और सुनिश्चित करें कि पानी का भंवर स्थिर है।</li>
			<li>सिरिंज को एनएओएच के तैयार ट्रेसर मिश्रण से भरें और इसे ट्रेसर इंजेक्शन लाइन से कनेक्ट करें। इंजेक्शन सिस्टम में वाल्व को जल्दी से अनस्क्रू करें, ट्रेसर तरल इंजेक्ट करें, और फिर वाल्व को जल्दी से पेंच करें।</li>
		</ol></li>
		<li>सहेजने और विश्लेषण करें।<ol><li>जब पीएच स्थिर हो जाता है, तो ग्लास फ़नल के माध्यम से ट्रेसर तरल के पारित होने के दौरान दर्ज पीएच चोटियों को सहेजें।</li>
			<li>एचआरटी गणना के लिए पिछले कार्य22 में वर्णित प्रवेश और निकास चोटियों का विश्लेषण करें। ऐसा करने के लिए, उल्टी गिनती के लिए पहली चोटी की शुरुआत में बिंदु लें, और दूसरी चोटी पर बिंदु लें, जो उलटी गिनती के अंत के लिए इसे समान क्षेत्र के दो आंकड़ों में विभाजित करता है।</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>प्रयोग करें<ol><li>लैपटॉप और फाइबर-ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर के साथ सॉफ्टवेयर का उपयोग करके डीओ सेंसर को कैलिब्रेट करें। दो तरल पदार्थों का उपयोग करें: एक ऑक्सीजन मुक्त (0.1 एल पानी और 1 ग्राम सोडियम सल्फाइट मिश्रण), और दूसरा ऑक्सीजन से संतृप्त (ऐसा करने के लिए, इसे 15 मिनट के लिए हवा के साथ एरेट करें)। फिर, सॉफ्टवेयर में अंशांकन फ़ंक्शन का चयन करें, और बदले में दोनों तरल पदार्थों को मापें।</li>
		<li>स्थापना और रिकॉर्डिंग निष्पादित करें.<ol><li>फ़नल के इनलेट और आउटलेट पर डीओ सेंसर स्थापित करें। साथ ही, फ़नल इनलेट के पास तापमान सेंसर स्थापित करें। उन्हें फाइबर-ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर से कनेक्ट करें, और रिकॉर्डिंग मोड शुरू करें।</li>
			<li>सेटअप प्रारंभ करें, और सुनिश्चित करें कि पानी का भंवर स्थिर है। उस मोड तक पहुंचें जिसमें डीओ की एकाग्रता का मान स्थिर है और डेटा रिकॉर्ड करें। नोट: यदि रीडिंग स्थिर नहीं हैं, तो डेटा मान्य नहीं है, और प्रयोग दोहराया जाना चाहिए।</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
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लेखक घोषणा करते हैं कि उनके पास कोई ज्ञात प्रतिस्पर्धी वित्तीय हित या व्यक्तिगत संबंध नहीं हैं जो इस पेपर में रिपोर्ट किए गए काम को प्रभावित कर सकते थे।

यदि भूजल पंप बहुत शक्तिशाली है और सिस्टम दबाव नहीं पकड़ सकता है, तो इसे कम करने के लिए नियंत्रण वाल्व से पहले एक अतिरिक्त नाली जोड़ी जा सकती है। विश्वसनीय परिणामों के लिए सेंसर को कैलिब्रेट करना और तेजी से जांच सुनिश्चित करने के लिए ट्रेसर प्रयोग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। यदि जांच धीमी है, तो यह एचआरटी माप को विकृत करेगा। इसके अलावा, यदि एचआरटी सीधे शासन के लिए एमआरटी से बहुत छोटा है, तो यह संकेत दे सकता है कि फ़नल का स्पर्शरेखीय प्रवेश द्वार पानी के स्तर से काफी नीचे है और ट्रेसर तरल का वह हिस्सा फ़नल में प्रवेश करने के बाद नाली में नीचे जा रहा है, इस प्रकार एचआरटी में कमी हो रही है।
हाइपरबॉलिक शॉबर्गर फ़नल में पानी का भंवर जल प्रवाह दर के प्रति बहुत संवेदनशील है। सिस्टम जितना छोटा होगा, उतना ही यह प्रवाह परिवर्तनों पर निर्भर करेगा। यदि शासन स्थिर है, तो फ़नल में पानी का स्तर समय के साथ नहीं बदलना चाहिए। यदि ऐसा नहीं है, तो यह बढ़ेगा या गिरेगा। इसलिए, पानी के अतिप्रवाह, फ़नल के अंदर बढ़ते दबाव के कारण दरारें, या अवांछित शासन परिवर्तन से बचने के लिए जल स्तर पर ध्यान देना उचित है।
भंवर के शासन (प्रोटोकॉल चरण 3.1.3.1-3.1.3.3.3) और इसकी स्थिरता को निर्धारित करने के लिए, फ़नल के लिए पारदर्शी होना फायदेमंद है। इसी वजह से इस काम में कांच की फनल का इस्तेमाल किया गया। इसे परिवहन, हैंडलिंग और स्थापित करते समय बहुत सावधान रहना अनिवार्य है, और किसी को ढक्कन के शिकंजा को बहुत अधिक कसने पर ध्यान नहीं देना चाहिए ताकि इसे नुकसान न पहुंचे (प्रोटोकॉल चरण 2.1.2)।
एचआरटी का निर्धारण करने के लिए, प्रोटोकॉल चरण 3.2.2-3.2.3 को जितनी बार संभव हो उतनी बार दोहराया जाना चाहिए (कम से कम 10x) क्योंकि, सिस्टम की उच्च अशांति और द्वितीयक प्रवाह (टेलर जैसे भंवर) की उपस्थिति के कारण, ट्रेसर जेट फ़नल के माध्यम से अलग-अलग तरीकों से अलग और यात्रा कर सकता है। उदाहरण के लिए, डोनेपुडी एट अल.24 और मुलिगन एट अल.28 द्वारा दिखाया गया था कि पानी की परत कांच की दीवार के जितनी करीब होगी, उतनी ही तेजी से यह नाली में चली जाएगी। जांच को हमेशा विआयनीकृत पानी से धोया जाना चाहिए और नमूना और भंडारण समाधान को मिलाने से बचने के लिए पोंछा जाना चाहिए, जो डेटा को खराब कर सकता है और इलेक्ट्रोड स्टोरेज की गुणवत्ता को खराब कर सकता है।
डीओ प्रयोग के लिए, सिस्टम के आउटपुट पर एक स्थिर ऑक्सीजन एकाग्रता मूल्य प्राप्त करना महत्वपूर्ण है (प्रोटोकॉल चरण 3.3.2.2)। यदि शासन स्थिर नहीं है, लेकिन सिस्टम में उतार-चढ़ाव महत्वपूर्ण नहीं हैं, तो प्राप्त मूल्य का औसत होना चाहिए। आगे के वातन के लिए सिस्टम में एयरफ्लो की अनुमति देने के लिए वेंटिलेशन के लिए ढक्कन में एक छेद होना भी आवश्यक है।
केएलए 20 के उच्च मूल्यों और इस प्रणाली की ऊर्जा दक्षता के बावजूद, उपलब्ध फ़नल की कम जल प्रवाह दरके कारण अन्य विधियों की तुलना में एसओटीआर मूल्य कम है; यह वर्तमान में पानी के वातन के लिए हाइपरबॉलिक फ़नल के औद्योगिक उपयोग के लिए एक सीमा है। हालांकि, यह प्रदर्शित किया गया है कि सिस्टम की उच्च दक्षता बड़े, मध्यम और छोटे फ़नल के साथ विभिन्न पैमानों के लिए प्राप्त की जा सकती है। इससे, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ज्यामिति (आयाम, इनलेट और आउटलेट के व्यास, दीवारों की वक्रता) को बदलकर, वातन दक्षता को कम किए बिना जल उपचार की गति और मात्रा में काफी वृद्धि करना संभव है। इसके अलावा, तालिका 1 में, यह देखा जा सकता है कि फ़नल की लंबाई में 1.1 मीटर की वृद्धि से एसओटीआर में 100 गुना से अधिक की वृद्धि हुई। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि कुछ जल उपचार संयंत्रों में, जल स्तर का अंतर कई मीटर तक पहुंच सकता है, (आंशिक) वातन वर्तमान की तुलना में बहुत कम लागत पर प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रकार, यह निर्धारित करना कि फ़नल के विभिन्न ज्यामितीय पैरामीटर जल प्रवाह दर को कैसे प्रभावित करते हैं और भंवर शासन केलिए केएलए 20 भूजल के वातन के लिए एक सस्ती और प्रतिस्पर्धी तकनीक प्रदान कर सकता है। वैकल्पिक रूप से, जैसा कि शॉबर्गर31 द्वारा दिखाया गया है, वातन का उपयोग जलाशयों, झीलों और नदियों की गुणवत्ता में सुधार के लिए किया जा सकता है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-/2-channel transmitter</td>
			<td>Endress+Hauser</td>
			<td>CM442</td>
			<td>Data logger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Control valve</td>
			<td>+GF+</td>
			<td>625DN20</td>
			<td>Typ514</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Logger</td>
			<td>Endress+Hauser</td>
			<td>CM442</td>
			<td>Liquiline</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Oxygen Transmitter</td>
			<td>PreSens</td>
			<td>SACN0002000005</td>
			<td>Fibox 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Elbow Connector</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>-</td>
			<td>Adapter for the pipeline</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Groundwater pump</td>
			<td>SAER</td>
			<td>3637899</td>
			<td>H/150</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>any</td>
			<td>any</td>
			<td>Windows 10 or higher</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large glass funnel</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>-</td>
			<td>94 cm high</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Calculator</td>
			<td>PreSens</td>
			<td>v. 3.1.1</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Sensor Spots</td>
			<td>PreSens</td>
			<td>NAU-D5-YOP</td>
			<td>SP-PSt3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH connector</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>-</td>
			<td>Adapter for the pH probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH sensor</td>
			<td>Endress+Hauser</td>
			<td>CPS11</td>
			<td>Orbisint CPS11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymer Optical Fiber</td>
			<td>PreSens</td>
			<td>POF-L2.5-2SMA</td>
			<td>OXY-1 SMA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber gasket</td>
			<td>ERIKS</td>
			<td>11535207</td>
			<td>141x197x2mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber gasket</td>
			<td>ERIKS</td>
			<td>12252766</td>
			<td>273x340x3mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small glass funnel</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>-</td>
			<td>26 cm high</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water flow meter</td>
			<td>Endress+Hauser</td>
			<td>P7066819000</td>
			<td>Picomag</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water flow meter</td>
			<td>Kobolt</td>
			<td>5NA15AC34P</td>
			<td>MIK</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Temperature Connector</td>
			<td>PreSens</td>
			<td>-</td>
			<td>Pt100</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of free-surface hyperbolic water vortices

मुक्त सतह भंवर प्रवाह विनियमन, ऊर्जा अपव्यय और ऊर्जा उत्पादन में उद्योग में मौजूद हैं। हालांकि बड़े पैमाने पर जांच की गई, मुक्त सतह भंवरों के बारे में विस्तृत प्रयोगात्मक डेटा की कमी है, खासकर इंटरफ़ेस पर अशांति के बारे में। वर्तमान पेपर 1960 के दशक में वाल्टर शॉबर्गर द्वारा प्रस्तावित एक विशेष प्रकार के मुक्त सतह भंवर पर रिपोर्ट करता है जिसमें समान प्रणालियों के मूल्य से अधिक ऑक्सीजन वॉल्यूमेट्रिक द्रव्यमान हस्तांतरण गुणांक होता है। यह विशेष प्रकार का भंवर एक हाइपरबॉलिक फ़नल में बनता है। विभिन्न स्थिर शासनों को विभिन्न हाइड्रोलिक विशेषताओं के साथ स्थिर किया जा सकता है। इस तकनीक के अन्य फायदे इसकी ऊर्जा दक्षता, सरल डिजाइन और मापनीयता हैं। इस हाइपरबॉलिक फ़नल में प्रवाह को मजबूत अशांति और हवा-पानी इंटरफ़ेस के बढ़े हुए सतह क्षेत्र की विशेषता है। स्थानीय दबाव सतह के साथ दृढ़ता से भिन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक स्पष्ट लहरदार हवा-पानी की सीमा परत होती है। पेचदार प्रवाह के कारण, ये गड़बड़ी अंदर की ओर बढ़ती है, उनके साथ सीमा परत खींचती है। परिणामी दबाव ढाल पानी के भंवर में एक निश्चित हवा की मात्रा खींचता है। मूल हाइपरबॉलिक फ़नल सेटअप और परिचालन उदाहरणों का निर्माण, जिसमें तीन अलग-अलग स्थिर शासनों के लिए उच्च गति विज़ुअलाइज़ेशन शामिल है, इस काम में प्रस्तुत किए गए हैं।

शॉबर्गर हाइपरबॉलिक फ़नल में पानी का भंवर विभिन्न शासनों (मुड़ा हुआ, सीधा और प्रतिबंधित) में बनता है (चित्र 1)। नतीजतन, पानी वायुमंडलीय ऑक्सीजन से समृद्ध होता है, और पानी में रासायनिक प्रजातियों के ऑक्सीकरण को बढ़ावा मिलता है। हाइपरबॉलिक फ़नल के ऊपरी हिस्से में पानी पंप करने के अलावा सिस्टम को ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।
ट्विस्टेड शासन में एक डबल-हेलिक्स आकार और पानी और हवा के बीच सबसे बड़ा इंटरफ़ेस होता है। इसके निर्माण के लिए, औसत जल प्रवाह (छोटे फ़नल के लिए 75-78 एल / घंटा, मध्यम फ़नल के लिए 1,194-1,218 एल / घंटा, और बड़े फ़नल के लिए 4,834-5,032 एल / घंटा) लागू करना आवश्यक है। फ़नल के ऊपरी बेलनाकार भाग में इसकी ऊंचाई छोटे फ़नल के लिए 2 सेमी, मध्यम फ़नल के लिए 7 सेमी और बड़े फ़नल के लिए 16 सेमी से अधिक नहीं होनी चाहिए।
सीधे शासन में एक चिकनी सीधी आकृति और पानी और हवा के बीच एक छोटा इंटरफ़ेस होता है। इस व्यवस्था के लिए अधिकतम जल प्रवाह की आवश्यकता होती है (छोटे फ़नल के लिए 93-100 एल / घंटा, मध्यम फ़नल के लिए 1,314-1,338 एल / घंटा, और बड़े फ़नल के लिए 5,102-5,289 एल / घंटा)। इसकी ऊंचाई सभी फ़नल के लिए कवर तक पहुंच सकती है।
जल स्तर के आधार पर, प्रतिबंधित शासन मुड़े हुए और सीधे भंवर दोनों का रूप ले सकता है। हालांकि, इस शासन की ख़ासियत यह है कि इसकी लंबाई पिछले मोड के विपरीत, बैक प्रेशर के आवेदन के आधार पर बदल जाती है, जिसके लिए कोई दबाव लागू नहीं होता है। यह फ़नल के शीर्ष पर भी बनता है; हालांकि, बढ़ते पीठ के दबाव के साथ, इसकी पूंछ छोटी होने लगती है, और भंवर धीरे-धीरे नीचे के हिस्से से गायब हो जाता है। इसका जल प्रवाह बहुत छोटा है (छोटे फ़नल के लिए 58-70 एल / घंटा, मध्यम फ़नल के लिए 882-936 एल / घंटा, और बड़े फ़नल के लिए 2,351-2,634 एल / घंटा), और इसकी ऊंचाई फ़नल ज्यामिति के आधार पर न्यूनतम और अधिकतम दोनों हो सकती है।
जल प्रवाह दर, बैक प्रेशर और सिस्टम ज्यामिति के आधार पर विभिन्न शासनों को स्थिर और एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है। जल प्रवाह दर, ऑक्सीजन वॉल्यूमेट्रिक द्रव्यमान हस्तांतरण गुणांक, और मानक ऑक्सीजन हस्तांतरण दर जैसे पैरामीटर वातन दक्षता को चिह्नित करते हैं। यह देखा जा सकता है कि कम जल प्रवाह दर वाले घुमावदार भंवर के लिए, केएल ए 20 उच्चतम था (चित्रा 4), सीधे और प्रतिबंधित शासन केलिए केएलए 20 की तुलना में कई गुना अधिक और पारंपरिक प्रणालियों के लिए एक ही संकेतक की तुलना में दर्जनों गुना अधिक था, जिसका उपयोग झीलों और नदियों के वातन के लिए भी किया जाता है (एयर जेट, इम्पेलर, पैडल) और बहुत अधिक ऊर्जा गहन हैं। पानी के प्रवाह में और वृद्धि के साथ, केएल ए20 धीरे-धीरे कम हो गया, लेकिन जल स्तर, यानी, सिस्टम में पानी की मात्रा बढ़ गई। कुछ थ्रेशोल्ड वैल्यू के बाद, ट्विस्टेड शासन सीधे शासन में बदल गया। प्रत्येक शासन के लिए, स्थिर स्थितियां थीं जब उनकी मात्रा और हाइड्रोलिक पैरामीटर नहीं बदलते हैं।
हालांकि, छोटे, मध्यम और बड़े फ़नल के लिए समान शासन की तुलना करते समय, सिस्टम की जल प्रवाह दर और मात्रा के बीच अंतर महत्वपूर्ण थे। हालांकि, एक ही समय में, केएल ए20 मूल्यों के अनुपात में ज्यादा बदलाव नहीं हुआ। छोटे फ़नल के लिए 83 h-1, मध्यम फ़नल के लिए 60 h-1, और बड़े फ़नल के लिए 79 h-1 का अधिकतम मान ट्विस्टेड शासन में प्राप्त किया गया था।
उसी समय, जब केएलए20 पानी के प्रवाह में वृद्धि के साथ कम हो गया, तो एमआरटी में वृद्धि हुई, यह दर्शाता है कि पानी को फ़नल से गुजरने में अधिक समय लगा, जैसा कि डोनेपुडी24 द्वारा विस्तार से वर्णित है। हालांकि, केएलए 20 के लिए, एमआरटी का मूल्य विभिन्न फ़नल में मुड़े हुए और सीधे शासन के लिए लगभग समान था। एमआरटी छोटे फ़नल के लिए 10 सेकंड से 43 सेकंड तक, मध्यम फ़नल के लिए 14 सेकंड से 30 सेकंड तक और बड़े फ़नल के लिए 24 सेकंड से 43 सेकंड तक भिन्न होता है (तालिका 1)।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64516/64516fig01.jpg"> चित्र 1: 26 सेमी ऊंचे ग्लास हाइपरबॉलिक शॉबर्गर फ़नल में पानी का भंवर शासन। (ए) मुड़ा हुआ (75 एल / घंटा), (बी) सीधा (100 एल / घंटा), (सी) प्रतिबंधित (70 एल / घंटा)। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64516/64516fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64516/64516fig02.jpg"> चित्र 2: 94 सेमी ऊंचे ग्लास हाइपरबॉलिक शॉबर्गर फ़नल में पानी का भंवर शासन करता है। (ए) मुड़ा हुआ (1,194 एल / घंटा), (बी) सीधा (1,314 एल / घंटा), (सी) प्रतिबंधित (882 एल / <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64516/64516fig02large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64516/64516fig03.jpg"> चित्र 3: प्रोटोकॉल चरण 3.1-3.3 में वर्णित प्रयोगों के लिए उपयोग किए गए सेटअप का स्केच। (1) भूजल पंप; (2) नियंत्रण वाल्व; (3) जल प्रवाह मीटर; (4, 5) डीओ का पता लगाने के लिए बहुलक ऑप्टिकल फाइबर; (6, 7) पीएच जांच; (8) तापमान सेंसर; (9) ट्रेसर के साथ सिरिंज; (10) वाल्व; (11) शॉबर्गर हाइपरबॉलिक फ़नल; (12) फाइबर ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर; (13) लैपटॉप; (14) डेटा लॉगर; (15) क्लैंप; (16) पानी की नाली। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64516/64516fig03large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64516/64516fig04.jpg"> चित्र 4: बड़े फ़नल सेटअप की तस्वीर। (1) भूजल जलाशय; (2) पानी पंप; (3) जल प्रवाह मीटर; (4) ट्रेसर के साथ सिरिंज; (5, 6) ऑक्सीजन सेंसर स्पॉट के साथ ग्लास एडेप्टर; (7), (8) पीएच जांच; (9) शॉबर्गर हाइपरबॉलिक फ़नल; (10) पानी की नाली। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64516/64516fig04large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<table fo:font-size="8px"><tbody><tr><td>कीप</td>
			<td>शासन</td>
			<td>φ (L/h)</td>
			<td>एचआरटी (एस)</td>
			<td>MRT (s)</td>
			<td>केएलए 20 (एच -1)</td>
			<td>V (L)</td>
			<td>स्तर (सेमी)</td>
			<td>Cin (mg/L)</td>
			<td>सीआउट (मिलीग्राम /</td>
			<td>SOTR (g O2/h)</td>
			<td>SAE (g O2/kWh)</td>
		</tr><tr><td rowspan="6">छोटा</td>
			<td rowspan="2">तुड़ा-मुड़ा</td>
			<td>75</td>
			<td>10</td>
			<td>15</td>
			<td>83</td>
			<td>0.2</td>
			<td>0.5</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.8</td>
			<td>0.2</td>
			<td>2801</td>
		</tr><tr><td>78</td>
			<td>20</td>
			<td>24</td>
			<td>41</td>
			<td>0.4</td>
			<td>2</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.9</td>
			<td>0.2</td>
			<td>2932</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीधे</td>
			<td>93</td>
			<td>31</td>
			<td>24</td>
			<td>25</td>
			<td>0.8</td>
			<td>4</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.8</td>
			<td>0.2</td>
			<td>2688</td>
		</tr><tr><td>100</td>
			<td>43</td>
			<td>32</td>
			<td>18</td>
			<td>1.2</td>
			<td>6</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.7</td>
			<td>0.2</td>
			<td>2635</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीमित</td>
			<td>58</td>
			<td>18</td>
			<td>23</td>
			<td>14</td>
			<td>0.3</td>
			<td>1</td>
			<td>0.0</td>
			<td>0.6</td>
			<td>0.0</td>
			<td>872</td>
		</tr><tr><td>70</td>
			<td>53</td>
			<td>31</td>
			<td>2</td>
			<td>1.0</td>
			<td>5</td>
			<td>0.0</td>
			<td>0.3</td>
			<td>0.0</td>
			<td>459</td>
		</tr><tr><td rowspan="6">मध्यम</td>
			<td rowspan="2">तुड़ा-मुड़ा</td>
			<td>1194</td>
			<td>14</td>
			<td>13</td>
			<td>60</td>
			<td>4.5</td>
			<td>2</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.8</td>
			<td>2.4</td>
			<td>784</td>
		</tr><tr><td>1218</td>
			<td>19</td>
			<td>19</td>
			<td>37</td>
			<td>6.3</td>
			<td>5</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.6</td>
			<td>2.1</td>
			<td>667</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीधे</td>
			<td>1314</td>
			<td>29</td>
			<td>29</td>
			<td>18</td>
			<td>10.7</td>
			<td>11</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.2</td>
			<td>1.8</td>
			<td>509</td>
		</tr><tr><td>1338</td>
			<td>30</td>
			<td>31</td>
			<td>18</td>
			<td>11.0</td>
			<td>11.7</td>
			<td>0.0</td>
			<td>1.2</td>
			<td>1.8</td>
			<td>500</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीमित</td>
			<td>882</td>
			<td>21</td>
			<td>24</td>
			<td>17</td>
			<td>5.1</td>
			<td>3</td>
			<td>0.0</td>
			<td>0.9</td>
			<td>0.8</td>
			<td>348</td>
		</tr><tr><td>936</td>
			<td>37</td>
			<td>36</td>
			<td>5</td>
			<td>9.7</td>
			<td>9</td>
			<td>0.0</td>
			<td>0.5</td>
			<td>0.4</td>
			<td>180</td>
		</tr><tr><td rowspan="6">विशाल</td>
			<td rowspan="2">तुड़ा-मुड़ा</td>
			<td>4834</td>
			<td>24</td>
			<td>23</td>
			<td>79</td>
			<td>32</td>
			<td>11</td>
			<td>0.7</td>
			<td>4.1</td>
			<td>22.9</td>
			<td>1113</td>
		</tr><tr><td>5032</td>
			<td>34</td>
			<td>26</td>
			<td>52</td>
			<td>48</td>
			<td>16</td>
			<td>0.6</td>
			<td>4.0</td>
			<td>22.6</td>
			<td>1054</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीधे</td>
			<td>5102</td>
			<td>38</td>
			<td>29</td>
			<td>31</td>
			<td>54</td>
			<td>19.5</td>
			<td>0.7</td>
			<td>3.0</td>
			<td>15.0</td>
			<td>690</td>
		</tr><tr><td>5289</td>
			<td>43</td>
			<td>30</td>
			<td>19</td>
			<td>64</td>
			<td>22.5</td>
			<td>0.6</td>
			<td>2.3</td>
			<td>10.8</td>
			<td>479</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">सीमित</td>
			<td>2351</td>
			<td>58</td>
			<td>43</td>
			<td>16</td>
			<td>38</td>
			<td>7</td>
			<td>0.6</td>
			<td>2.6</td>
			<td>5.5</td>
			<td>557</td>
		</tr><tr><td>2634</td>
			<td>95</td>
			<td>50</td>
			<td>7</td>
			<td>70</td>
			<td>19</td>
			<td>0.6</td>
			<td>2.0</td>
			<td>4.2</td>
			<td>380</td>
		</tr></tbody></table>तालिका 1: छोटे (चित्रा 1), मध्यम (चित्रा 2), और बड़े फ़नल के लिए बुनियादी हाइड्रोलिक विशेषताओं और वातन दक्षता पैरामीटर।

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Preparation of Free-Surface Hyperbolic Water Vortices

यह पेपर बताता है कि हाइपरबॉलिक शॉबर्गर फ़नल में तीन अलग-अलग पानी के भंवर शासन कैसे बनाए जा सकते हैं, उनकी सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं, और ऑक्सीजन हस्तांतरण दरों जैसे संबंधित मापदंडों की गणना कैसे की जा सकती है।

फ्री-सरफेस हाइपरबॉलिक वॉटर भंवर की तैयारी

Free surface vortices are present in industry in flow regulation, energy dissipation, and energy generation. Although investigated extensively, detailed ...

विधियां नई और कुशल जल वातन तकनीक का वर्णन करती हैं क्योंकि वातन जल उपचार का सबसे महंगा हिस्सा है। यह तकनीक अन्य तरीकों की तुलना में न्यूनतम ऊर्जा का उपयोग करते हुए तेज दर से ऑक्सीजन को भंग कर सकती है। पानी के प्रवाह और पीठ के दबाव का कुशल और तेजी से विनियमन इस तकनीक का महत्वपूर्ण तत्व है, खासकर जब विशिष्ट शासन प्राप्त करने के लिए विभिन्न आकारों के विभिन्न फ़नल के साथ प्रयोग ों का संचालन किया जाता है।प्रयोग शुरू करने के लिए, प्रवाह मीटर चालू करें और भूमिगत जल पंप शुरू करें। नियंत्रण वाल्व खोलें और पानी के भंवर बनाने के लिए आवश्यक अधिकतम प्रवाह से काफी अधिक पानी के प्रवाह को समायोजित करें। यदि आवश्यक हो, तो फ़नल आउटलेट के पास क्लैंप को कस ें और फ़नल के शीर्ष बेलनाकार भाग में पानी का स्तर बढ़ाएं।इसके बाद अनुक्रमिक रूप से फ़नल के ऊपरी बेलनाकार भाग में जल प्रवाह और जल स्तर मूल्यों को संशोधित करें ताकि मुड़े हुए और सीधे शासन सेट किए जा सकें। प्रतिबंधित शासन के लिए, बैक प्रेशर बनाने के लिए फ़नल आउटलेट के पास क्लैंप को निचोड़ें और प्रवाह दर को 882 लीटर प्रति घंटे और पानी के स्तर को तीन सेंटीमीटर तक सेट करें। फिर प्रवाह दर को 936 लीटर प्रति घंटे और जल स्तर को नौ सेंटीमीटर तक बदलें।ट्रेसर प्रयोग के लिए, ऑपरेटिंग रेंज की तुलना में दो मानक उच्च और निम्न पीएच समाधान तैयार करके पीएच जांच को कैलिब्रेट करें। एक मानक पीएच समाधान के पीएच मान को मापें और अंशांकन के दौरान डेटा लॉगर में मान सेट करें। इसी तरह, एक उच्च पीएच समाधान के पीएच को मापें और इसे डेटा लॉगर में सेट करें।फिर डेटा लॉगर को पीएच जांच को कैलिब्रेट करने की अनुमति दें। फ़नल के इनलेट और आउटलेट पर पीएच जांच स्थापित करें। रिकॉर्डिंग मोड प्रारंभ करें।इसके बाद प्रयोग शुरू करें, यह सुनिश्चित करें कि पानी का भंवर स्थिर है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड के तैयार ट्रेसर मिश्रण के साथ सिरिंज भरें और इसे ट्रेसर इंजेक्शन लाइन से कनेक्ट करें। इंजेक्शन सिस्टम में वाल्व को जल्दी से अनस्क्रू करें।फिर ट्रेसर तरल इंजेक्ट करें, और अंत में वाल्व को जल्दी से पेंच करें। एक बार पीएच स्थिर हो जाने के बाद, ग्लास फ़नल के माध्यम से ट्रेसर तरल के पारित होने के दौरान दर्ज पीएच चोटियों को सहेजें। एचआरटी गणना के लिए प्रवेश और निकास चोटियों का विश्लेषण करने के लिए, पीएच को सोडियम हाइड्रॉक्साइड एकाग्रता शिखर में परिवर्तित करें और उल्टी गिनती के लिए पहले शिखर का शुरुआती बिंदु लें।फिर दूसरी चोटी पर बिंदु लें जो उलटी गिनती के समापन के लिए इसे समान क्षेत्र के दो आंकड़ों में विभाजित करता है। डीओ प्रयोग के लिए, फ़नल के इनलेट और आउटलेट पर डीओ सेंसर स्थापित करें। फिर फ़नल इनलेट और आउटलेट के पास तापमान सेंसर स्थापित करें।प्रत्येक सेंसर को फाइबर ऑप्टिक ऑक्सीजन ट्रांसमीटर से कनेक्ट करें। फिर सेटअप शुरू करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि पानी का भंवर स्थिर है। रिकॉर्डिंग मोड प्रारंभ करें, और एक बार डीओ एकाग्रता स्थिर होने के बाद, डेटा रिकॉर्ड करें।मुड़े हुए शासन में एक डबल हेलिक्स आकार और पानी और हवा के बीच सबसे बड़ा इंटरफ़ेस था, जबकि सीधे शासन में एक चिकनी सीधी आकृति और पानी और हवा के बीच एक छोटा इंटरफ़ेस था। प्रतिबंधित शासन ने जल स्तर के आधार पर मुड़े हुए या सीधे भंवरों का रूप ले लिया; हालांकि, पीठ के दबाव के आवेदन के आधार पर इसकी लंबाई बदल गई। अतिप्रवाह से बचने के लिए पानी के प्रवाह को जल्दी से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और विश्वसनीय डेटा प्राप्त करने के लिए कैलिब्रेटेड सेंसर का उपयोग किया जाना चाहिए।हमारी चल रही परियोजना में एक नई अपशिष्ट जल उपचार तकनीक विकसित करना शामिल है जो गैस स्पेस में ऑक्सीडेंट उत्पन्न करने के लिए प्लाज्मा डिस्चार्ज को एकीकृत करता है और उन्हें पानी में भंग करने के लिए एक पानी का भंवर बनाता है।

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Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

एक उच्च परिशुद्धता रास्ते में सीमेंट पेस्ट के पानी में घुलनशील क्लोराइड वितरण का पता लगाने

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere

के पास एक प्रेरण-गर्म छोटे चुंबकीय क्षेत्र आसपास के पानी के लिए अवरक्त तापमान माप तकनीक

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

डिजाइन और एक ऑप्टिकल फाइबर का निर्माण पानी से बना

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

गतिशील बल का मापन जल Strider पैर PVDF फिल्म संवेदक द्वारा ऊपर की ओर कूद पर कार्रवाई की

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

कम से कम दोषों के साथ पोरस सबस्ट्रेट्स पर पॉलिमर फिल्म्स के स्थानांतरण के लिए प्रक्रिया

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...