Gözenekli Ortamda Akışkan Doyması Ve Kılcal Basınç-doyma Arasındaki İlişkinin Gama Işını Zayıflatma Tekniği İle İncelenmesi

Abstract

Gözenekli ortamlar ile doğada ve birçok mühendislik alanında sık sık karşılaşılmaktadır. Kum, kumtaşı, toprak, seramik, köpük lastik, ekmek ve akciğer uygulamada karşılaşılan gözenekli malzemelere örneklerdir. Gözenekli ortamlarda temel olarak önem taşıyan değişken, faz doyması veya akışkan nemliliğidir. Endüstriyel çözücüler ve non-aqueous phase liquid (NAPL) olarak bilinen sıvı atıkların hareketinin anlaşılmasında, atık su bilimi alanındaki araştırmalarda önemli bir konudur çünkü birçok sıvı atık, zehirlidir veya kanser oluşumuna neden olur. Gama zayıflatma tekniği, akışkan nemliliği ve doyma değerlerinin elde edilmesi için toprak fiziği uygulamalarında geleneksel olarak kullanıllmaktadır. Bu çalışmada, foton zayıflatması, gözeneklilik, hacimsel yoğunluk, akışkan nemliliği ve sıvı doyması gibi gözenekli bir ortama ait özellikler gama işim zayıflatma tekniği kullanılarak incelenmiştir. Gama kaynağı olarak Ğ0Co (1332 keV), homojen ve uniform bir gözenekli ortam olarak Ottawa kumu ve sıvı olarak da su, etanol ve LNAPL (toluen) kullanılmıştır. Bu çalışmada, ortamın doyma özellikleri, standart bir sıvı olan su ve endüstriyel sıvılar olan etanol ve LNAPL ile karşılaştırıllmıştır. Bunun yanısıra LNAPL tutunumu, iki akışkanlı LNAPL-hava ve üç akışkanlı su-LNAPL-hava sistemleri için incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Kılcal basınç-doyma ilişkisi, gözenekli bir ortamda akışkan dağılımının doğasını nitelendirmek için önemlidir. Sunulan çalışmada, Leverett tarafından geliştirilmiş olan boyutsuz kılcal basınç fonksiyonu kullanılarak sıvılar için bu ilişki de incelenmiştir.

Porous media are most frequently met in nature and in many engineering fields. Sand, sandstone, soil, ceramic, foam rubber, bread and lungs are examples of porous materials encountered in practice. A variable fundamental importance is the phase saturation or fluid content in porous media. Understanding industrial solvents and liquid contaminants referred to as non-aqueous phase liquid (NAPL) contaminants, movement is an important topic of research in the field of contaminant hydrology since most liquid contaminants are toxic or potentially cancirogenic. The gamma attenuation technique has traditionally been used in soil physics applications for the determination of fluid content and saturation values. In this study, the properties of a porous medium, such as, photon attenuation, porosity, bulk density, fluid content, and liquid saturation were investigated by using the gamma-ray attenuation technique. 60Co (1332 keV) as the gamma source, the Ottawa sand as a homogeneous and uniform porous medium, and water, ethanol and LNAPL (toluene) as liquids were used. In this study, the saturation properties of the medium were compared for water as a standart liquid and ethanol, LNAPL as industrial liquids. Besides, LNAPL retention was investigated and compared for two-fluid LNAPL-air and three-fluid water- LNAPL-air systems. Capillary pressure-saturation relation is important for characterising the nature of fluid distribution in a porous medium. Also, in the presented study, this relationship was examined for the liquids by using the dimensionless capillary pressure function, which was developed by Leverett.