Photoelektrisches Verfahren zur Untersuchung von Korngemischen. Versuche zur Frage der Werkstoffanfressung durch Kavitation [Die Vorlage enth. insgesamt 2 Werke. Reprint 2019 ed.] 9783486766189, 9783486766172

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Mitteilungen des Forschungs-Institutes für Wasserbau und Wasserkraft e.V. München der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft

0 , 0 1 bis 0 , 0 0 5 c m u n d 0 , 0 0 5 bis 0 , 0 0 2 c m bei 2 0 ° d u r c h m i k r o s k o p i s c h e M e s s u n g d e r der einzelnen Fraktionen geeicht.

mittels

0 , 0 2 c m , 0 , 0 2 bis 0 , 0 1 c m , Korngrößen

F ü r d i e B e n ü t z u n g d e s A p p a r a t e s bei T e m p e r a t u r e n ü b e r o d e r

u n t e r 2 0 ° w a r i m E i c h s c h e i n v o r g e s c h r i e b e n d e n W a s s e r d u r c h f l u ß f ü r je 1° u m 1 c m 3 / 1 5 s zu v e r g r ö ß e r n o d e r zu

verkleinern.

Sämtliche Messungen wurden und

bei g l e i c h b l e i b e n d e n

W a s s e r t e m p e r a t u r e n , die z w i s c h e n

13"

15° l a g e n , a u s g e f ü h r t .

Das v e r w e n d e t e Korngemisch war einer neueren Schwebestoffablagerung des Isarbettes bei K r ü n e n t n o m m e n . D u r c h S i e b u n g w u r d e n g r ö b e r e T e i l e als d = 0 , 0 3 c m e n t f e r n t , d e r R e s t in einige K o r n a b s t u f u n g e n zerlegt u n d aus diesen w u r d e n Gemische mit verschieden großem Anteil a n f e i n e n u n d g r o b e n B e s t a n d t e i l e n h e r g e s t e l l t . U n t e r d e i n M i k r o s k o p z e i g t e sich d a s v e r w e n d e t e K o r n m a t e r i a l v o l l s t ä n d i g frei v o n o r g a n i s c h e n B e i m e n g u n g e n u n d wies einen v e r h ä l t n i s m ä ß i g hohen Anteil gleichförmig a b g e r u n d e t e r Teilchen von gleicher stofflicher Art auf. Das spezifische G e w i c h t d e s k o r n b i l d e n d e n M a t e r i a l s e r g a b sich n a c h d e m P y k n o m e t e r v e r f a h r e n zu 2 , 6 4 5 g / c m 3 . F ü r j e d e n V e r g l e i c h s v e r s u c h sollte e i g e n t l i c h je e i n e P r o b e d e s g l e i c h e n K o r n g e m i s c h e s n a c h d e m p h o t o e l e k t r i s c h e n und n a c h d e m S p ü l v e r f a h r e n u n t e r s u c h t w e r d e n . Die vollständige Gleichh e i t z w e i e r P r o b e n d e s s e l b e n K o r n g e m i s c h e s ist s c h w i e r i g zu e r z i e l e n . U m e t w a d a r i n b e g r ü n d e t e F e h l e r zu v e r m e i d e n , w u r d e n u r e i n e e i n z i g e g e n a u a b g e w o g e n e P r o b e j e d e s G e m i s c h e s e n t n o m m e n , m i t e t w a 10 1 r e i n e m W a s s e r a u f g e s c h l ä m m t u n d z u n ä c h s t in d e r p h o t o e l e k t r i s c h e n M e ß e i n r i c h t u n g in d e r b e r e i t s f r ü h e r b e s c h r i e b e n e n W e i s e u n t e r s u c h t . H i e r a u f w u r d e n d u r c h s o r g f ä l t i g e D u r c h s p ü l u n g m i t r e i n e m W a s s e r alle R e s t e d e s K o r n g e m i s c h e s a u s d e r A p p a r a t u r e n t f e r n t u n d d a s S p ü l w a s s e r z u s a m m e n m i t d e r bei d e r M e s s u n g v e r w e n d e t e n A u f s c h l ä m m u n g d e m K o p e c k y A p p a r a t im Laufe mehrerer Stunden allmählich zugefügt. F ü r jede Schlämmanalyse nach dem S p ü l v e r f a h r e n w u r d e n ca. 20 h v e r w e n d e t u n t e r s t ä n d i g e r Z u g a b e von F r i s c h w a s s e r , u m eine möglichst vollständige T r e n n u n g der D u r c h m e s s e r a b s t u f u n g e n und A u s s p ü l u n g der feinsten Teilchen zu erzielen. Das

Ergebnis

einiger dieser Vergleichsversuche ist f ü r K o r n g e m i s c h e verschiedener Zu-

s a m m e n s e t z u n g in A b b . 10 d a r g e s t e l l t . 2

Die m i t H i l f e d e s p h o t o e l e k t r i s c h e n V e r f a h r e n s e r h a l t e n e n

) Beschrieben in: „ D i e Schlämmanalyse", S. 126 ff., s. Fußnote 1, S. 7.

B. Esterer:

22

M i s c h u n g s l i n i e n sind in i h r e m g e s a m t e n V e r l a u f e i n g e z e i c h n e t . D a s S p ü l v e r f a h r e n lieferte e n t s p r e c h e n d d e r Z a h l d e r v e r w e n d e t e n S p ü l r ö h r e n n u r je 4 P u n k t e d e r M i s c h u n g s l i n i e . E s w u r d e d a v o n a b g e s e h e n , diese P u n k t e d u r c h e i n e n m e h r o d e r m i n d e r g e f ü h l s m ä ß i g e i n g e t r a g e n e n K u r v e n zug zu v e r b i n d e n . Als E r g e b n i s d e r V e r g l e i c h s v e r s u c h e l ä ß t sich f o l g e n d e s f e s t s t e l l e n : Bei den A n a l y s e n b, c u n d / d e r A b b . 10 d e c k e n sich die E r g e b n i s s e v o l l s t ä n d i g .

a

d A b b . 10.

6

e Vergleich von S c h l ä m m a n a l y s e n nach d e m p h o t o e l e k t r i s c h e n und nach d e m Mischungslinie nach dem photoelektrischen Verfahren. Q Ergebnisse des S p ü l v e r f a h r e n s mit einem K o p e c k y - A p p a r a t .

c

f Spülverfahren.

Bei den ü b r i g e n M i s c h u n g s l i n i e n sind A b w e i c h u n g e n g e r i n g e n A u s m a ß e s n u r bei kleinen K o r n d u r c h m e s s e r n v o r h a n d e n . Die A b w e i c h u n g e n liegen n i c h t s y s t e m a t i s c h ü b e r o d e r u n t e r den W e r t e n des S p ü l v e r f a h r e n s . D a a u c h die b i s h e r g e b r ä u c h l i c h e n S c h l ä m m v e r f a h r e n u n v e r m e i d b a r e F e h l e r q u e l l e n e n t h a l t e n , m u ß es v o r e r s t f r a g l i c h b l e i b e n , o b diese A b w e i c h u n g e n auf F e h l e r n des p h o t o e l e k t r i s c h e n S c h l ä m m v e r f a h r e n s o d e r des b e n ü t z t e n V e r g l e i c h s v e r f a h r e n s b e r u h e n . D a s S p ü l v e r f a h r e n liefert n u r einzelne P u n k t e der M i s c h u n g s l i n i e . Bei u n g ü n s t i g e r V e r t e i l u n g dieser P u n k t e ist die E i n t r a g u n g d e r M i s c h u n g s l i n i e mit e i n e r gewissen W i l l k ü r b e h a f t e t . D a s p h o t o e l e k t r i s c h e V e r f a h r e n liefert d e n g e n a u e n Verlauf der M i s c h u n g s l i n i e in beliebig vielen P u n k t e n . F ü r die B e w e r t u n g d e r p r a k t i s c h e n V e r w e n d b a r k e i t eines V e r f a h r e n s ist n i c h t n u r die H a n d l i c h k e i t d e r M e ß e i n r i c h t u n g u n d die e r r e i c h b a r e G e n a u i g k e i t d e r E r g e b n i s s e , s o n d e r n a u c h d e r f ü r die M e s s u n g a u f z u w e n d e n d e Z e i t b e d a r f maßgebend. Die f ü r d a s S p ü l v e r f a h r e n bei d e n V e r g l e i c h s v e r s u c h e n a u f g e w e n d e t e a u ß e r g e w ö h n l i c h l a n g e Zeit von 20 h w a r d u r c h d a s g r o ß e V o l u m e n der a l l m ä h l i c h z u z u f ü g e n d e n A u f s c h l ä m m u n g b e d i n g t u n d a u ß e r d e m in d e m S t r e b e n n a c h m ö g l i c h s t h o h e r G e n a u i g k e i t b e g r ü n d e t . F ü r einen

Photoelektrisches Verfahren zur U n t e r s u c h u n g von

Korngemischen.

V e r g l e i c h m i t d e m p h o t o e l e k t r i s c h e n V e r f a h r e n i s t sie d e s h a l b n i c h t g e e i g n e t . n ö t i g t die S c h l ä m m a n a l y s e

nach dem

Spülverfahren

bei e i n e r

23 1

Nach G e ß n e r ) be-

Höhe der Schlämmzylinder

von

36 c m u n d e i n e r G e n a u i g k e i t d e r K o r n a b g r e n z u n g v o n 1 v H f ü r k l e i n s t e T e i l c h e n v o n 0 , 0 0 2 c m D m r . e i n e Z e i t d a u e r v o n 14 h . licht eine wesentliche

Die V e r w e n d u n g k ü r z e r e r S p ü l z y l i n d e r f ü r die f e i n e n F r a k t i o n e n der Spüldauer.

ermög-

Sie w i r d w e i t e r v e r m i n d e r t , w e n n d i e

An-

s p r ü c h e a n die G e n a u i g k e i t d e r D u r c h m e s s e r a b g r e n z u n g g e r i n g e r s i n d , wie dies v i e l f a c h d e r

Fall

ist.

Verringerung

M i t e i n e r D a u e r v o n 6 bis 7 h w i r d m a n a b e r a u c h d a n n n o c h r e c h n e n

müssen.

D e m g e g e n ü b e r e r f o r d e r t e die A u s f ü h r u n g d e r B e o b a c h t u n g e n bei d e n e i n z e l n e n V e r g l e i c h s versuchen n a c h d e m photoelektrischen V e r f a h r e n n u r einen Z e i t a u f w a n d von u n g e f ä h r 50 min. Er h ä n g t von der Höhe des D u r c h f l u ß g e f ä ß e s u n d der Sinkgeschwindigkeit der kleinsten Teilchen d e s G e m i s c h e s a b . W i r d d a s D u r c h f l u ß g e f ä ß b e i d e r s e i t s m i t G l a s w a n d u n g e n an Stelle d e r e i n g e k i t t e t e n F e n s t e r v e r s e h e n , so l ä ß t s i c h die F a l l h ö h e d u r c h H e b e n o d e r S e n k e n d e s G e f ä ß e s v e r ä n d e r n u n d d e m zu u n t e r s u c h e n d e n K o r n g e m i s c h u n t e r e n t s p r e c h e n d e r Ä n d e r u n g d e r b e n ö t i g t e n Meßzeit anpassen. Z u s a m m e n f a s s e n d k a n n a n g e g e b e n w e r d e n , d a ß die b i s h e r i g e n E r p r o b u n g e n u n d V e r g l e i c h e die R i c h t i g k e i t d e s p h o t o e l e k t r i s c h e n V e r f a h r e n s b e s t ä t i g t e n , eine b e f r i e d i g e n d e Übere i n s t i m m u n g m i t d e m S p ü l v e r f a h r e n l i e f e r t e n u n d die M e ß e i n r i c h t u n g als g e e i g n e t u n d e n t wicklungsfähig e r k e n n e n ließen. 9. B e s t i m m u n g eines

des S c h w e b e s t o f f g e h a l t e s k einer Flüssigkeit oder

Wasserlaufes

mit

Hilfe

des

messers"

„gleichwertigen

Korndurch-

0.010 | O.OOS

dg.

Im A b s c h n i t t 4 (s. S. 14) w u r d e d e r Begriff „ g l e i c h w e r t i g e r K o r n d u r c h m e s s e r " e i n g e f ü h r t . Die f ü r ein K o r n g e m i s c h a u f t r e t e n d e geradlinige Abhängigkeit von K o n z e n t r a t i o n und logarithm i s c h e r A u s s c h l a g s m i n d e r u n g bleibt u n g e ä n d e r t , w e n n m a n sich d a s K o r n g e m i s c h d u r c h eine e i n h e i t l i c h e K o r n g r ö ß e v o n „ g l e i c h wertigem Durchmesser"

I 0008 B 0.007

^ 0,006 \qoos 10.004-

KO.O01 d tt -

,

J

,

•

•

(s. Gl. 5, S. 14)

e r s e t z t d e n k t , d e r n a c h d e n A u s f ü h r u n g e n d e s A b s c h n i t t e s 4 in folgender Weise

b e s t i m m t w i r d (siehe A b b . 11).

a) A u f t r a g e n

der

\„ bezeichnet

Sedimentationskurve den

kleinsten

log t = . / ,

Ausschlag,

des A b s i n k v o r g a n g e s e r h a l t e n

der vor

(log A). Beginn

wird.

b) U m z e i c h n e n d i e s e r K u r v e in d — /.2 (log \ ) m i t Hilfe d e r G l e i c h u n g e n f ü r die S i n k g e s c h w i n d i g k e i t c) A u s m e s s e n

der

von

dieser

Kurve

(log \ 0 — l o g \ n ) e i n g e s c h l o s s e n e n Der gleichwertige

v.

über der

Basislänge

F l ä c h e j (d • d log x).

K o r n d u r c h m e s s e r e r g i b t sich als H ö h e d e r in

ein R e c h t e c k v o n g l e i c h e r B a s i s l ä n g e v e r w a n d e l t e n

Kurvenfläche.

Mit H i l f e d e r B e s t i m m u n g d e s g l e i c h w e r t i g e n

Korndurch-

m e s s e r s ist es m ö g l i c h zu p r ü f e n , o b die bei A b l e i t u n g d e r c h u n g (2)

Glei-

k

log