Een apparaat voor het meten van de hoeveelheid stromend water. Instrumenten voor het meten van vloeistofstroom

Alvorens een put in het gebied te boren, is het noodzakelijk om een ​​grondige studie van de grond uit te voeren om de plaatsen met de kleinste diepte van aquifers te bepalen. Bij het bestellen van een professionele dienst nemen de performers deze functie op zich, daarbij gebruikmakend van verschillende middelen van geologische exploratie. Het is niet zo eenvoudig om zelf een aquifer te vinden, maar het is heel goed mogelijk als je een apparaat gebruikt om ondergronds naar water te zoeken. Zo'n apparaat vereenvoudigt het proces aanzienlijk en stelt u in staat om met voldoende nauwkeurigheid een geschikte plaats om te boren te bepalen.

Boren zal vroeg of laat de watervoerende laag in elk gebied bereiken. Wanneer dit gebeurt, na 10 of 100 meter, hangt af van het geologische gedeelte van de bodem. Omdat de diepte van het boren de complexiteit en kosten beïnvloedt, is het erg belangrijk om de lay-out van het grondwater op de locatie te kennen voordat u met de werkzaamheden begint.

Verkhovodka bevindt zich meestal al een paar meter van het aardoppervlak. Het is echter niet geschikt om te drinken en voor de meeste huishoudelijke behoeften, omdat het verzadigd is met rioolwater, dat een verhoogde mate van vervuiling heeft.

Opmerking. Een apparaat voor het zoeken naar water op een locatie kan op dezelfde manier reageren op neergestreken water als op andere horizonten. Om de juiste boorlocatie te bepalen, is het daarom belangrijk om de verkregen gegevens te leren analyseren.

Op een diepte van 10-40 m bevinden zich interstratale aquifers, die vaak geschikt zijn om te drinken en te koken. In dit geval werkt zand (klei) als waterafstotend gesteente, wat de indringing van oppervlaktewater vertraagt. Meestal wordt de eigenaar van de site geleid door de zanderige horizon wanneer hij zelf een put boort.

De schoonste is de artesische bron, die zich op een diepte van 40 m bevindt, wat het zoeken naar water aanzienlijk bemoeilijkt. Hiervoor worden proefboringen of gespecialiseerde instrumenten gebruikt die water op grote afstand van het aardoppervlak kunnen detecteren.

Apparaten voor het vinden van water op de site

Door het gebruik van speciale apparaten voor het zoeken naar grondwater kan in relatief korte tijd de optimale plaats worden gevonden voor het boren van een put.

aneroïde barometer

Als er een natuurlijke watermassa in de buurt van de locatie is, kan de diepte van de bron worden gevonden met behulp van een aneroïde barometer - een vloeistofloos apparaat voor het meten van de atmosferische druk.

Het is bekend dat 0,1 mm Hg van een barometer overeenkomt met een hoogteverschil van 1 m. Nadat u de aflezingen van het apparaat aan de oever van een reservoir heeft geleerd, is het noodzakelijk om ze te vergelijken met de gegevens op de voorgestelde boorlocatie.

Rekenvoorbeeld. De barometerstand bij de natuurlijke waterbron is 740 mm en direct op de locatie - 738,4 mm. Het verschil tussen de metingen is 1,6 mm, dat wil zeggen dat de diepte van de put voor deze watervoerende laag ongeveer 16 m zal zijn.

Apparaat "Puls"

Onder invloed van de aantrekkingskracht van de maan en de zwaartekracht van de aarde, neigen watervoerende lagen naar de oppervlakte, waardoor een interstratale druk ontstaat. Tijdens de beweging van dergelijke wateren wordt een veerader gevormd, die door de rotsen gaat, wordt geëlektrificeerd en geomagnetische pulsaties krijgt.

Met het Pulse-waterzoekapparaat, dat eenvoudig met uw eigen handen te monteren is, kunt u de elektromagnetische trillingen van een watervoerende laag vastleggen. De positieve en negatieve elektroden zijn geaard tot een diepte van ongeveer 10 cm en aangesloten op een voltmeter. Hoe dichter de locatie van de veerader, hoe hoger de aflezingen van de voltmeter.

Interessant. Over krachtige drukgeleiders neemt de spanning meerdere keren toe in vergelijking met de initiële metingen van het apparaat.

Schematisch diagram van het apparaat "Pulse"

Apparaat "Hydroscoop"

Het werk van "Hydroscope" omvat het klinken van watervoerende lagen op basis van het effect van nucleaire magnetische resonantie van waterprotonen in het magnetische veld van de aarde. In tegenstelling tot andere technologische hulpmiddelen voor het zoeken naar grondwater, gebruikt dit apparaat geen indirecte gegevens, maar een direct signaal van protonen, waardoor de fout in het eindresultaat wordt geminimaliseerd.

De belangrijkste onderdelen van de Hydroscope zijn:

• antenne in de vorm van een cirkel voor het verzenden en ontvangen van een signaal;
• puls stroomgenerator;
• blok condensatoren voor excitatie van nucleaire magnetische resonantie;
• besturingseenheid voor het verwerken van ontvangen gegevens.

Het apparaat wordt meestal geïnstalleerd op een voertuig met veel verkeer, zoals GAZ-66, en wordt gebruikt voor geologisch onderzoek van het gebied.

"Hydroscope" - een professioneel apparaat om water te vinden

Volksmethoden voor het bepalen van watervoerende lagen

Zoeken naar water met behulp van gespecialiseerde instrumenten is niet de enige methode om watervoerende lagen op een site te detecteren. En hoewel folkmethoden niet altijd zeer nauwkeurige resultaten zijn, helpen ze bij gebrek aan een andere mogelijkheid soms om een ​​geschikte plaats voor het boren te bepalen.

• Het gebruik van silicagel

Silicagel behoort tot de categorie stoffen die vocht kunnen opnemen en vasthouden. Het wordt in een kleicontainer (pot) geplaatst die wordt begraven tot een diepte van ongeveer 1 m. Na een dag wordt de container uitgegraven en gewogen. Hoe meer vocht de silicagel heeft opgenomen, hoe dichter de watervoerende laag zich bevindt. Om het zoekgebied uit te breiden, kunt u meerdere identieke kleipotten gebruiken met een gelijke hoeveelheid silicagel.

• observatie van planten

Een goede kennis van plantkunde zal u helpen begrijpen waar het water zich op de site bevindt. Vochtminnende vegetatie groeit op plaatsen dicht bij de ondergrondse bron. Het is ook de moeite waard om je te concentreren op hoe wilgen en berken groeien. Meestal leunt de kruin van deze bomen naar het water toe.

• Wichelroedelopen (biolocatie)

Deze methode is een van de oudste voor de studie van het gebied. Ondanks het feit dat de betrouwbaarheid van wichelroedelopen tegenwoordig door de meeste experts in twijfel wordt getrokken, blijft de methode populair bij het bepalen van veeraders op de site.

Velen noemen wichelroedelopen een occulte manier om naar grondwater te zoeken.

Opgemerkt moet worden dat dergelijke methoden slechts een indirect idee geven van de locatie van watervoerende lagen. Nauwkeurige gegevens kunnen alleen worden verkregen door proefboringen of geavanceerde instrumenten voor het vinden van water die worden gebruikt door boorspecialisten.

Video: hoe te zoeken naar watervoerende lagen

Yal) Yu l (I y,) g F o 8 f "f-s

tq chea1 op) blyy;"., - - — aaam "yuiaa" b. "

Klasse 42e, 2.) PATENT HA UITVINDING

BESCHRIJVING VAN EEN APPARAAT VOOR HET METEN VAN DE HOEVEELHEID STROMENDE VLOEISTOF, Op het octrooi van S.P. Skrylnikov, ingediend op 14 maart

1929 (depot nr. 42688).

Het voorgestelde apparaat is van:

r het aantal van die apparaten voor het meten van de hoeveelheid stromende vloeistof, waarin spoelen worden gebruikt die worden bestuurd door een elektromagneet, met inbegrip van elektrische meters in het circuit. Het apparaat werkt door vloeistof achtereenvolgens door twee kamers te leiden - ontvangen en meten, met behulp van een vlotter en een spoel die stijgt door de aantrekkingskracht van een elektromagneet en daalt met een onderbreking in het circuit vanwege zijn eigen zwaartekracht. De auteur is van mening dat een dergelijk apparaat op betrouwbare wijze rekening kan houden met de hoeveelheid stromende vloeistof bij de kleinste stroomsnelheden en drukken.

De tekening toont het apparaat in een verticale doorsnede.

Vloeistof wordt in de opvangkamer 4 gegoten via de inlaatpijpleiding 1 door de bovenste gaten 18 in de spoel 8 en in de wanden van de inrichting. Wanneer de holte van de onderste meetkamer wordt geleegd, vloeit de elektrische stroom van bron 12 als volgt: door een extra elektromagneet 9, contact 15 van de onderste vlotter 7, vaste contacten 16, door contact 14 van de bovenste vlotter 6, door elektromagneet 10 en door elektrische meter 11.

De spoel 10 trekt de spoel 8 omhoog, die in de verhoogde positie respectievelijk de instroom en uitstroom van vloeistof door pijpen 1 en 2 afsluit, en tegelijkertijd door gaten 18 en uitsparing 17 de bovenste opvangkamer 4 van het apparaat communiceert met de onderste meetkamer 5; hierdoor wordt de laatste kamer gevuld met vloeistof die er vanuit kamer 4 in is overgelopen.

Totdat de onderste kamer volledig is gevuld, blijft de spoel de hele tijd omhoog staan, en alleen de zwevende vlotter 6, die de contacten 14 en 16 heeft geopend, zal de stroom onderbreken: dan zal de spoel 8 zakken en de vlotter 7, nadat hij is losgekomen van de elektromagneet 9, zweeft omhoog. Tegelijkertijd zal de vloeistofstroom door de pijpleiding 1 hervatten en uit de uitlaatpijp 9 hieronder stromen: de werkingscyclus wordt herhaald, elke keer dat een markering wordt ontvangen in de elektromagnetische teller 11 of in de teller van het aantal odes bevestigd aan de spoel.

Voor het regelen van de hoeveelheid stromende vloeistof wordt een conventionele plunjer 8 gebruikt; in- of uitdraaien waarbij respectievelijk het e 1 bot van de meetkamer o verandert.

P r e d i e t p a t e. n t a.

1. Een apparaat voor het meten van de hoeveelheid stromende vloeistof, uitgerust met een spoel die wordt bestuurd door een elektromagneet die is opgenomen in het elektrische metercircuit, gekenmerkt door het gebruik van twee elektromagneten 10 die zich in de meetkamer bevinden o

"" in, Hydrogr. Uyr. Oezjravl. BA!. S en R;, b:: „l.:::.inar: d, alayan Gl, A en irylistva. op zijn verschillende hoogtes van drijvers b, 7, 1 uitgerust met ondersteunende gonacts 24, 16, waarvan de onderste drijver 7, gemaakt van magnetisch materiaal, zich in de aantrekkingssfeer bevindt die zich eronder bevindt en is opgenomen in het circuit van dezelfde elektromagneet 10 extra elektromagneet. 9, 2. De uitvoeringsvorm beschreven in en. 1 meetinstrument, verschillende toepassing, om te veranderen!

Ф kamercapaciteit o, conventionele regelplunjer 8.

3. De uitvoeringsvorm van de in lid 1 en 2 beschreven meetinrichting. verschil tussen de inname. opening van de meetkamer en onder. de leidende pijpleiding 1 omvat een opneemkamer 4, die met laatstgenoemde in verbinding staat via een afzonderlijk omloopkanaal - een spoel in de onderste positie van laatstgenoemde.

Water in aquatische kweekinrichtingen wordt meestal door gesloten pijpleidingen of open kanalen geleid, en de hoeveelheden water zijn behoorlijk groot. De kosten van de watervoorziening zijn rechtstreeks afhankelijk van het vloeistofvolume dat wordt verplaatst en de totale opvoerhoogte van het systeem dat door de pompen wordt gecreëerd. Om onnodige waterbewegingen te voorkomen, is het noodzakelijk om precies te weten hoeveel water er door leidingen gaat en hoeveel water er moet gaan. De verschillende methoden voor het bepalen van de waterstroom worden hieronder beschreven.

Verschillende stromingsmeetinstrumenten kunnen worden ingedeeld volgens verschillende criteria. In dit boek wordt de volgende classificatie van apparaten voor directe meting aangenomen: debietmeters met variabele druk; constante drukverschilstroommeters; verschillende stroommeters; tellers voor stromingsmeting in open kanalen.

Apparaten voor directe stroommeting

Het eenvoudigste apparaat voor directe meting van de vloeistofstroom is een meetvat compleet met een stopwatch. Voordat de meettank wordt gevuld, moet de stroming in de leiding of in het open kanaal stabiliseren, wat enkele seconden duurt nadat de klep is geopend. Stel met een stopwatch de tijd in die nodig is om de meettank te vullen. Op basis van de verkregen gegevens wordt het vloeistofdebiet bepaald. Voor al zijn eenvoud biedt de beschreven methode een redelijk acceptabele meetnauwkeurigheid. De hoeveelheid fout bij het meten van het volume van de binnenkomende vloeistof hangt echter af van het volume van de meettank en het relatieve debiet. Dus als een tank van 10 liter is gevuld met water dat stroomt met een snelheid van 200 l / min, dan raakt deze zeer snel vol, dus de meting van de stroom in zeer korte tijdsperioden gaat gepaard met fouten die worden gemaakt bij het inschakelen van de stopwatch en uit. Tegelijkertijd, als de vloeistofstroom klein is in vergelijking met het volume van de meetcontainer, zal de vultijd langer zijn. Dan is de fractie van het tijdverlies voor het in- en uitschakelen van de stopwatch klein in vergelijking met de tijd van het vullen van de maatbeker. In dit geval wordt de meetfout verminderd.

Volumetellers. Voor directe volumemetingen worden volumemeters gebruikt. Volgens het meetprincipe kunnen ze in twee groepen worden verdeeld: in de meters van de eerste groep wordt de binnenkomende vloeistof gemeten in afzonderlijke doses die gelijk zijn aan gewicht; in tellers van de tweede groep - in afzonderlijke doses, gelijk in volume. Het aantal doses dat gedurende een bepaalde tijd door de teller is verplaatst, wordt opgeteld. Op basis van de verkregen gegevens wordt het debiet bepaald. Dus de hoeveelheid vloeistof die door de teller gaat, die werkt volgens het volumetrische principe, wordt berekend met de formule:

waarbij Q de hoeveelheid vloeistof is die in één minuut door de teller is gegaan; V is het volume van de meetkamer van de teller; n is het aantal doses dat per minuut door de teller wordt verplaatst.

Als de meter werkt volgens het gewichtsprincipe, wordt de massastroom bepaald door de formule

waarbij W het gewicht is van de vloeistof die in één minuut door de teller is gegaan; γ is het soortelijk gewicht van de vloeistof; Q en n zijn hetzelfde als in de vorige formule.

Een volumeteller met kantelbare kamers, die werkt volgens het principe van het tellen van de gewichtsdoses (Fig. 10.20), bestaat uit twee kamers die boven elkaar zijn geplaatst, met de waterinlaat boven de bovenste kamer. De vloeistof komt de toonbank binnen, vult de bovenste kamer en begint over te lopen in de onderste. Het vullen van de onderste kamer gaat door totdat het zwaartepunt zo verschuift dat de kamer zijn evenwicht verliest en omvalt. Tegelijkertijd wordt het opgehoopte water afgevoerd. Na volledige lediging neemt de teller zijn oorspronkelijke positie in. Tijdens het kiepen vult de bovenste kamer zich met water en voert het naar de onderste wanneer deze zijn oorspronkelijke positie inneemt.

De pistonteller (Fig. 10.21) verwijst naar volumetrische meters met geforceerde verplaatsing van vloeistof en werkt als volgt. Water komt via de inlaat de kamer binnen die zich rechts van de zuiger bevindt. De zuiger begint naar links te bewegen en verplaatst de vloeistof die zich heeft opgehoopt in de kamer links van de zuiger. De zuiger bereikt de uiterst linkse positie niet en verschuift de klep waardoor de vloeistof in de kamer stroomt die links van de zuiger ligt, terwijl tegelijkertijd het gat dat deze kamer verbindt met de uitlaat van het apparaat sluit. Omdat de waterdruk nu op de zuiger aan de linkerkant inwerkt, beweegt deze naar rechts, waardoor water door de uitlaat uit de rechterkamer wordt geperst. De zuiger bereikt de uiterst rechtse stand niet en schuift de plunjerklep naar rechts, waardoor een gat wordt geopend dat de inlaatleiding verbindt met de rechterkamer. Voor één bedrijfscyclus verplaatst de zuiger een bepaald vloeistofvolume uit het apparaat. Het aantal zuigerbewegingen wordt opgeteld door het telmechanisme en de hoeveelheid vloeistof die door het apparaat gaat, wordt bepaald door het aantal cycli te vermenigvuldigen met het vloeistofvolume dat in één cyclus van de zuiger wordt verplaatst. In de industrie worden meters niet met één, maar met meerdere heen en weer bewegende zuigers gebruikt, wat zorgt voor een soepelere werking. De nauwkeurigheid van de aflezingen van het apparaat hangt af van de hoeveelheid vloeistoflekkage tussen de wand van de meetkamer en het werklichaam. Deze lekkage heeft een grote invloed op de meterstandfout. Als het wordt geëlimineerd, werken volumetrische tellers met cilindrische zuigers met een hoge nauwkeurigheid, de fout kan zo laag zijn als 0,2-0,3% (Eckman, 1950). Aangezien meters van dit type werken volgens het principe van het meten van volume, hebben de dichtheid en viscositeit van de vloeistof praktisch geen invloed op de nauwkeurigheid van metingen. Meters met heen en weer bewegende zuigers worden gebruikt in verschillende watertoevoersystemen met een massastroom van 37 tot 3785 l/min. Het gebruik ervan wordt echter beperkt door speciale vereisten voor de vloeistof, die niet corrosief en niet te viskeus mag zijn (Eckman, 1950).

Teller met schijfzuiger. Om de hoeveelheid vloeistof te meten die door het systeem stroomt, worden veelgebruikte tellers met schijf | | zuiger (Fig. 10.22). Het wijdverbreide gebruik van deze meters als watermeters wordt verklaard door hun eenvoudige ontwerp, compactheid en relatief lage kosten. In het midden van de toonbank is een bal geïnstalleerd in een bolvormige zitting, waarop een platte schijf is bevestigd. Tijdens de werking van de teller zwaait de bal, samen met de schijf, in een bolvormige zitting rond een gemeenschappelijk geometrisch middelpunt, maar roteert niet. Onder invloed van de druk van de vloeistof die het apparaat binnenkomt via de inlaat, daalt of stijgt de schijf afhankelijk van zijn positie ten opzichte van de inlaatpijp.Wanneer de vloeistof door de tegenkamer stroomt, verschuift het schijfvlak langs de wanden en de bal , samen met de schijf, draait in zijn zitting. Onder invloed van het drukverschil in de inlaat- en uitlaatmondstukken stroomt water rond de bal met de schijf en wordt naar het uitlaatmondstuk geleid. Tijdens de beweging van de bal beweegt het uitsteeksel op het bovenste deel langs het oppervlak van de kegel, waarvan de bovenkant samenvalt met het midden van de bal. Aangezien de inlaat en uitlaat gescheiden zijn door een scheidingswand (niet getoond in Fig. 10.22), moet het water door de inlaat en rond de bal stromen, terwijl het onder de schijf blijft. De as van de schijf bedient een telmechanisme dat het aantal bewegingen van de bal met de schijf registreert. Met dit getal, vermenigvuldigd met het vloeistofvolume dat in één cyclus wordt verplaatst, kunt u het vloeistofvolume bepalen dat door het apparaat is gegaan. De beschreven meters kunnen werken bij elke druk en temperatuur van het gemeten medium. De nauwkeurigheid van de aflezingen kan echter worden beïnvloed door de dichtheid en viscositeit van de vloeistof, aangezien vloeistoflekkage door openingen mogelijk is in instrumenten van dit ontwerp. Met debieten van 55 tot 1890 l/min, de relatieve fout van de oscillerende schijfmeters! meestal niet meer dan 1%.

Draaiteller met rechte bladen. Een schematisch diagram van een roterende teller met rechte bladen wordt getoond in Fig. 10.23. Het belangrijkste element van het apparaat is een excentrisch in de behuizing gemonteerde rotor, uitgerust met bladen. Wanneer de rotor draait, blijven de bladen onder invloed van de veren altijd tegen het binnenoppervlak van de behuizing gedrukt. De vloeistof stroomt door de meter, drukt op de schoepen en zet de rotor in rotatie, die op zijn beurt de vloeistof naar de uitlaatpijp destilleert. Het aantal omwentelingen van de rotor staat vast en bepaalt het vloeistofvolume dat door de teller gaat. De dichtheid en viscositeit van de vloeistof hebben geen invloed op de meetnauwkeurigheid van roterende tellers, aangezien dit ontwerp wordt gekenmerkt door minimale lekkage van de gemeten stof. De relatieve meetfout van roterende tellers met "rechte bladen" is niet groter dan 0,2-0,3%.

Variabele druk flowmeters

Onder de apparaten die worden gebruikt om stroomsnelheden te meten, worden veel meters gebruikt, waarvan de werking is gebaseerd op de meting van een variabele drukval. Zo'n flowmeter meet het drukverschil dat ontstaat in de restrictie-inrichting die in de leiding is geïnstalleerd en zet deze om in debieten. Het schema van vloeistofstroom door de vernauwde sectie wordt getoond in Fig. 10.24. Volgens de Bernoulli-vergelijking (10.3) neemt bij een toename van het debiet de statische druk van de vloeistof in de pijpleiding af, op voorwaarde dat Z 1 \u003d Z 2 (secties 1 en 2; zie Fig. 10.24).
waarbij Z 1 en Z 2 - nivelleringshoogten op de punten 1 en 2; P 1 en P 2 - statische druk in secties) en 2; γ 1 en γ 2 - soortelijk gewicht van de vloeistof in secties 1 en 2; v 1 en v 2 - stroomsnelheid in secties 1 en 2; g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.

Met behulp van de Bernoulli-vergelijking en de jetcontinuïteitsvergelijking is het mogelijk om een ​​wiskundige relatie tussen de stroomsnelheid van een onsamendrukbare vloeistof en de drukval vast te stellen:

Ervan uitgaande dat de pijpleiding horizontaal is en Z 1 = Z 2 , heeft deze vergelijking de volgende vorm:
Voor een onsamendrukbare vloeistof kunnen we aannemen γ 1 =γ 2 , a A 1 v 1 =A 2 v 2 .
Vervanging van uitdrukking (10.6) in vergelijking (10.5), na transformatie verkrijgen we:
Als we vergelijking (10.7) met betrekking tot v 2 oplossen, krijgen we
De gezamenlijke oplossing van de jet continuïteitsvergelijkingen en (10.8) geeft de volgende uitdrukking:
Voor een bepaalde teller hebben de waarden van A 1 en A 2 bepaalde waarden; daarom wordt voor het gemak de constante M bepaald - de modulus van het vernauwingsapparaat:
Om een ​​​​werkstroomformule te verkrijgen, worden bovendien nog twee coëfficiënten geïntroduceerd - de stroomcoëfficiënt C voor een bepaald vernauwingsapparaat en de stroomcoëfficiënt K.
waarbij Q d - de werkelijke waarde van de stroomsnelheid van de vloeistof die door het apparaat stroomt; Q id - theoretische (verliesloze) stroomsnelheid van vloeistof die door de meter gaat.

De stroomcoëfficiënt C houdt rekening met het verlies van vloeistofstroom in de meter, en de stroomcoëfficiënt K is het product van C en M:

Als Venturi-nozzles als restrictors worden gebruikt, worden meestal de waarden van de coëfficiënten C en M voor de berekening gebruikt. Bij het berekenen van normale openingen en nozzles wordt de K-coëfficiënt gebruikt (Eckman, 1950). De formule voor praktische berekeningen van vernauwingsapparaten heeft dus de volgende vorm:
De volgende soorten vernauwingsinrichtingen worden gebruikt in variabele differentiële debietmeters: Venturi-nozzles; normale sproeiers; normale diafragma's; gebogen en lusvormige buisdelen; pitot buizen.

Venturi-nozzles. Op afb. 10.25 toont een Herschel Venturi-mondstuk. Een standaard Venturi-nozzle bestaat uit een taps toelopende inlaat L 1 , een middengedeelte, de zogenaamde nek, L 2 met een minimale doorsnede en een soepel uitzettende uitlaat L 3 . Het profiel van de in- en uitlaatdelen van de nozzle is zo gekozen dat het drukverlies minimaal is. Aangezien het fluïdum met maximale snelheid door de mondstukhals stroomt, zal de statische druk in de vernauwing lager zijn dan de druk vóór de vernauwing. De selectie van drukwaarden wordt uitgevoerd in het gebied van de grootste uitzetting van het inlaatgedeelte van het mondstuk en in de nek. De gemeten verschildruk wordt omgezet in stroomsnelheden met behulp van vergelijking (10.13).

Als u de diameter kent van de pijpleiding waarin het Venturi-mondstuk is geïnstalleerd en de diameter van de mondstukhals, kan de waarde van de constante M worden berekend.De stroomcoëfficiënt C wordt meestal ontleend aan tabellen of een grafiek (Fig. 10.26), terwijl de stroomcoëfficiënt wordt bepaald als een functie van het Reynoldsgetal. Bij voldoende grote Reynoldsgetallen, beginnend bij de waarde van 2,5·10 5 , wordt het debiet! blijvend. De C-waarden liggen op de ononderbroken lijn. De gestippelde curven beperken het bereik van C-waarden. De stroomcoëfficiënten worden bepaald voor mondstukken die zijn geïnstalleerd in leidingen met een diameter van 5,08 cm of meer, en p-waarden in het bereik van 0,3-0,75 (β is de verhouding van de gebieden van de openingen van de monding van de Venturi-nozzle en de pijpleiding). Helaas zijn er zeer weinig gegevens voor lage Reynoldsgetallen en voor leidingen met een diameter van minder dan 5,08 cm, maar dit vormt geen belemmering voor het wijdverbreide gebruik van flowmeters met een Venturi-nozzle en andere flowmeters met variabele druk, aangezien de theoretische methode wordt uiterst zelden gebruikt in de stromingsmeettechnologie. Gewoonlijk wordt in de praktijk de druk gemeten met een manometer en wordt de stroomsnelheid die overeenkomt met elk drukverschil bepaald door de methode van directe volumemeting of door een ander vooraf gekalibreerd meetapparaat. Zo worden punten verkregen voor het uitzetten van de drukval tegen de stroomsnelheid. Bij het meten van de stroom is het voldoende om de drukval te bepalen en de bijbehorende stroomsnelheid uit de grafiek te vinden.

Normale sproeiers. Op afb. 10.27 schematische diagrammen van twee normale nozzles worden gepresenteerd. Normale sproeiers, zoals Venturi-sproeiers, werken volgens het principe van het meten van een variabel drukverschil. Omdat de verhouding tussen inlaat- en uitlaatdiameters groter is voor normale sproeiers, veroorzaken ze een groter drukverlies in vergelijking met Venturi-sproeiers vanwege een aanzienlijke toename van turbulentie. Normale nozzles hebben echter het voordeel boven venturi-nozzles omdat ze minder ruimte nodig hebben en tussen pijpleidingflenzen kunnen worden geïnstalleerd.

Gewoonlijk wordt op drie punten druk afgenomen van normale sproeiers. Wanneer druk wordt afgetapt met behulp van afzonderlijke gaten in de pijpleiding (zie Fig. 10.28), wordt het hogedrukaftakpunt gescheiden van de inlaat van het mondstuk op een afstand die gelijk is aan één pijpleidingdiameter, en het lagedrukaftappunt wordt boven de mondstukuitlaat genomen op een afstand van één leidingdiameter vanaf de inlaatmondstukopening voor mondstukken met een hoge β-waarde (β>0,25) of anderhalve mondstukhalsdiameters van de mondstukinlaat voor mondstukken met een lage β-verhouding (β
In het normale mondstuk getoond in Fig. 10.29, worden drukaftapgaten geboord in de keel van het mondstuk. Hoge druk wordt genomen op een punt gescheiden van de mondstukinlaat door een afstand gelijk aan één pijpleidingdiameter. Een gat voor bemonstering onder lage druk wordt geboord in de wand van de mondstukmond op een afstand van 0,15 van de keeldiameter van de mondstukuitlaat. Deze drukaftapmethode maakt het mogelijk om de werkelijke druk in de spuitmondkamer te regelen. Gaten die in de mond van het mondstuk zijn geboord, zijn nuttig als het mondstuk in verbinding staat met de atmosfeer.

Op afb. 10.30 toont twee manieren om druk te nemen van de vernauwingsinrichting op het grensvlak tussen de mondstukflens en het binnenoppervlak van de pijpleiding. In het diagram bovenaan afb. 10.30 toont een ringvormige kamer die in verbinding staat met de interne holte van de pijpleiding met een ringvormige gleuf (breedte niet meer dan 0,02D) of meerdere gaten die gelijkmatig zijn verdeeld over de omtrek van de pijpleiding. Door deze opstelling van de ringvormige kamers kunnen de impulsbuizen direct door de pijpleidingwand worden geboord. De tweede manier (zie onderaan figuur 10.30) is om de gaten voor de impulsbuizen schuin op de drukkraan te boren. Dimensies; gaten en de hellingshoek zijn zo gekozen dat de diameter van het inlaatgedeelte van het gat na afwerking niet groter is dan 0,02 van de binnendiameter van de flens.

De methode van drukextractie door gaten geboord in de mondstukhals wordt relatief zelden gebruikt, wat wordt verklaard door: de complexiteit van het leggen van verbindingsleidingen tussen de lagedrukkamer en de verschildrukmeter. Bovendien stellen dergelijke metingen hoge eisen aan de reinheid van het oppervlak van de drukkranen, aangezien de stroomsnelheid daarin zijn maximale waarde bereikt en de geringste ruwheid kan leiden tot significante fouten in drukmetingen. De methode van drukbemonstering met behulp van onder een hoek geplaatste impulsbuizen wordt gekenmerkt door de grootste fout in vergelijking met de andere beschouwde methoden. Bovendien speelt in dit geval de axiale lengte van het gat een belangrijke rol. De eenvoudigste manier is om impulsbuizen te installeren die door de gaten in de pijpleiding worden geleid. Het is deze selectiemethode: druk wordt het meest gebruikt in de ingenieurspraktijk.

Gebruik de formule (10.14) om het debiet te bepalen.

De stroomcoëfficiënt C wordt bepaald volgens de grafiek in Fig. 10.31. De grafiek is geconstrueerd voor pijpleidingen met een diameter van meer dan 5,08 cm en een normaal mondstuk, waarvan het profiel van het inlaatgedeelte wordt gevormd door bogen van een cirkel met een grote straal. Bij laboratoriummetingen werd de druk gemeten met behulp van impulsbuizen door gaten die in de wanden van de pijpleiding waren geboord. De coëfficiënt K wordt berekend volgens de formule (10.12).

De theoretische methode voor het bepalen van het debiet met formule (10.14) wordt zeer zelden gebruikt. De kalibratie van normale nozzles op de testbank gebeurt in dezelfde volgorde als de schaalverdeling van Venturi-nozzles.

Normale diafragma's. Een normaal diafragma is een dunne platte schijf met een concentrisch gat. De diameter van de pijpleiding waarin het membraan wordt geïnstalleerd, moet groter zijn dan de diameter van de membraanopening (Fig. 10.32). De vloeistofstroom die door de pijpleiding gaat, komt het diafragma binnen, dat de dwarsdoorsnede vernauwt. Aangezien de stroomsnelheid in de opening groter is dan in de pijpleiding, zal de statische druk in het beperkte gedeelte lager zijn dan de druk in de pijpleiding vóór de opening. Dit drukverschil kan worden omgezet in snelheids- of debietwaarden.

Diafragma's zijn concentrisch, excentrisch en gesegmenteerd. In concentrische membranen vallen de assen van de opening van het membraan en de pijpleiding samen. Bij excentrische membranen is de as van de meter gelijk aan de diameter van de pijpleiding - Segmentaal en excentriek zijn een cirkelsegment met ongeveer dezelfde diameter als de diameter van de pijpleiding. Segmentale en excentrische membranen worden alleen gebruikt in speciale omstandigheden die speciale omstandigheden vereisen (bijvoorbeeld volledige drainage van de pijpleiding), daarom worden deze membranen hieronder niet beschouwd.

Er zijn vijf verschillende manieren om druk op te nemen van normale membranen.

1. Door de flenzen worden impulsleidingen geleid. In dit geval moet de as van de flensuitlaat aan de hogedrukzijde zich op een afstand van 2,54 cm van het vooroppervlak van het membraan bevinden en de as van de flensuitlaat aan de lagedrukzijde op een afstand van 2,54 cm. cm van het tegenoverliggende oppervlak van de membranen (zie het onderste deel Fig. 10.32).

2. De druk wordt genomen op punten die van het membraan zijn gescheiden door afstanden gelijk aan één diameter en de helft van de diameter van de pijpleiding. Aan de hogedrukzijde moet de afstand tussen de as van de impulsbuis en het vooroppervlak van het membraan gelijk zijn aan één leidingdiameter en aan de lagedrukzijde de helft van de leidingdiameter vanaf hetzelfde membraanoppervlak. Deze afstanden blijven voor alle waarden constant (zie bovenaan figuur 10.32).

3. De impulsbuis wordt op de kortste afstand van het achteroppervlak van het membraan naar het versmalde stroomgedeelte gebracht. Bij de dochter wordt hoge druk uitgeoefend; op afstand van het vooroppervlak van het membraan op een afstand gelijk aan 1/2-2 pijpleidingdiameters; meestal wordt deze afstand genomen gelijk aan één diameter van de pijpleiding. Voor bemonstering onder lage druk wordt de impulsbuis op het punt van minimale druk in de vernauwde stroomsectie gestoken; de aard van de verandering in de statische druk achter het membraan wordt uitgedrukt door de curven getoond in Fig. 10.33.

4. Impulsbuizen worden naar de conjugatiepunten van de pijpleiding met het membraan gebracht. De druk wordt zowel voor het membraan als erna genomen, op de kruispunten van de binnenwand van de pijpleiding met de membraanschijf. Opties voor het aansluiten van impulsbuizen met deze meetmethode zijn weergegeven in afb. 10.30. Voor alle soorten vernauwingsapparaten zijn deze opties hetzelfde.

5. Impulsleidingen langs de leiding geplaatst. In dit geval wordt de druk gemeten op die punten aan beide zijden van het membraan waar de stroming stabiel is. Zo wordt in feite de waarde van het niet-recupereerbare drukverlies in het membraan bepaald. Drukken worden genomen op een afstand van 272 pijpleidingdiameters voor en 8 pijpleidingdiameters na het vooroppervlak van het membraan. Deze methode van drukbemonstering wordt relatief zelden gebruikt, omdat de in dit geval gemeten drukval in mindere mate stromingsveranderingen weerspiegelt in vergelijking met de andere vermelde methoden. Vandaar de grote fout in de aflezingen tijdens metingen.

De berekende stroomformule voor concentrische openingen is als volgt:

De waarden van de coëfficiënten K Voor alle methoden van drukbemonstering (exclusief de methode van bemonstering met behulp van individuele gaten in de pijpleiding) en voor pijpleidingdiameters van 3,81 tot 40,64 cm werden experimenteel verkregen (normen van de American Society of Mechanical Engineers, 1959 ). De afhankelijkheid van de coëfficiënt K van het Reynoldsgetal en de verhouding van diameters bij een nominale pijpleidingdiameter van 5,08 cm wordt getoond in Fig. 10.34.

De relatie tussen Q en P 1-P 2 voor een opening die onder specifieke omstandigheden werkt, kan worden bepaald op een testbank met behulp van een ander direct volumemeetapparaat, zoals hierboven beschreven voor de Venturi-nozzle. Grafiek verkregen tijdens kalibratie; de afhankelijkheid van de drukval Р 1 -Р 2 van het debiet Q wordt gebruikt voor praktische metingen.

Vergelijkende analyse van Venturi-nozzles, normale nozzles en openingen. Op afb. 10.35-10.37 toont curven van verdeling van statische druk gebouwd op basis van experimentele gegevens wanneer normale mondstukken, Venturi-mondstukken en normale diafragma's in de pijpleiding zijn geïnstalleerd. De grootste drukval is waarneembaar voor het membraan, het minimum voor de Venturi-nozzle en het gemiddelde voor de normale nozzle. Hoe groter de drukval, hoe groter het energieverlies dat gepaard gaat met vortexvorming en stromingswrijving tegen de pijpleidingwanden. Zo zijn niet-recupereerbare drukverliezen in de Venturi-nozzle veel minder dan in nozzles en membranen. Op afb. 10.38 toont drukverliescurven voor apparaten met normale openingen, uitgedrukt als een percentage van de drukvalwaarde, als functie van β, de verhouding van de diameters van de mondstukkeel of membraanopening en de pijpleiding. Zoals verwacht is voor alle soorten vernauwingsinrichtingen het drukverlies hoe kleiner, hoe groter β, aangezien naarmate β toeneemt, de snelheid en turbulentie van de stroming afnemen. Bovenstaande grafieken laten ook zien dat het drukverlies in de Venturi-nozzle veel minder is dan in nozzles of membranen, namelijk; belangrijkste voordeel van de Venturi-nozzle.

Venturi-nozzles worden gekenmerkt door een hoge meetnauwkeurigheid en vereisen geen frequente kalibratie zoals conventionele nozzles of diafragma's, omdat ze slijtvaster zijn, wat vooral belangrijk is bij het werken met vloeistoffen die mechanische onzuiverheden bevatten. Venturi-nozzles hebben echter aanzienlijk meer inbouwruimte nodig en zijn duurder. In termen van kosten, slijtvastheid, de aard van de verdeling van de statische druk en de vereiste lengte van het rechte gedeelte van de pijpleiding, nemen normale nozzles een tussenpositie in tussen Venturi-nozzles en membranen. Een belangrijke voorwaarde voor het verkrijgen van goede resultaten is ook de zorgvuldige installatie van normale nozzles in pijpleidingen. Membranen zijn relatief eenvoudig te installeren en vereisen geen lange rechte pijpleiding, maar ze slijten snel en moeten regelmatig worden gekalibreerd. Vanwege de lage mechanische sterkte falen ze vaak bij plotselinge drukveranderingen. Tegelijkertijd zijn diafragma's goedkoper dan alle beschouwde vernauwingsapparaten, wat heeft geleid tot hun wijdverbreide gebruik.

Centrifugaalstroommeters. Ook kromlijnige delen van de pijpleiding, waarin de werking van centrifugale krachten in de vloeistofstroom tot uiting komt, kunnen worden gebruikt voor stromingsmeting. Onder invloed van centrifugaalkrachten wordt de stroming naar de buitenwand van het gebogen gedeelte geperst, in verband hiermee zal de druk op de buitenwand van het gebogen gedeelte groter zijn dan op het binnenste. Het op twee punten in de stroomdoorsnede gemeten drukverschil kan worden omgezet in snelheidswaarden. Op afb. 10.39 en 10.40 tonen schematisch flowmeters die volgens dit principe werken. Een ervan is gemaakt op de elleboog van de pijpleiding en de andere is een lusvormige buis. Een hoekstroommeter is meer wijdverspreid geworden omdat deze gemakkelijker te vervaardigen is, nooit verstopt raakt en lange tijd kan werken zonder herkalibratie met de vereiste nauwkeurigheid. Dit laatste wordt verklaard door de verhoogde slijtvastheid van de hoekstroommeter. Impulsbuizen voor drukbemonstering bevinden zich langs de gemeenschappelijke symmetrie-as van de gebogen delen van de buiten- en binnenwanden van de elleboog (zie Fig. 10.39).

pitotbuizen. Pitotbuizen behoren ook tot de flowmeters die werken volgens het principe van het meten van een variabel drukverschil. In de regel worden ze gebruikt voor gasstroommetingen, maar pitotbuizen kunnen ook worden gebruikt voor vloeistofstroommetingen. Pitotbuis bestaat uit twee kamers (Fig. 10.41) - intern en extern. De binnenkamer met zijn open uiteinde is gericht op de stroom van de gemeten substantie; in de buitenste kamer is een opening aangebracht waarvan de as loodrecht staat op de richting van de bewegende stroming. De druk in de binnenkamer van de pitotbuis is de som van de statische en dynamische stromingsdrukken (volle opvoerhoogte); alleen statische druk wordt gemeten in de buitenste kamer. De gemeten drukval over de twee kamers wordt in feite dynamisch aangedreven door de stromingsdruk en is gerelateerd aan de stromingssnelheid.

Wiskundig is de totale druk P t de som van de dynamische druk P d en de statische druk P S:

Dynamische druk is gelijk aan de kinetische energie van een bewegende stroom. Volgens de wetten van de mechanica kan de kinetische energie van de stroom FE worden uitgedrukt door de volgende vergelijking:
waarbij m de massa is; v is de stroomsnelheid.

Massa en gewicht zijn als volgt gerelateerd:

waar W - gewicht; g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.

Na het uitvoeren van eenvoudige transformaties, krijgen we

Herschrijven van vergelijking (10.19) voor een eenheidsvolume, krijgen we
waarbij γ het soortelijk gewicht van de vloeistof is.

De kinetische energie van de stroming is gelijk aan de dynamische druk. Daarom kan vergelijking (10.16) als volgt worden geschreven:

Het oplossen van deze vergelijking voor v geeft
De stroomsnelheid wordt bepaald met behulp van vergelijking (10.22) en de stroomcontinuïteitsvergelijking.

Typisch zijn pitotbuizen met een kleine diameter om de invloed van de inhomogeniteit van het te meten medium te minimaliseren. Pitotbuizen meten de snelheid op elk punt in de stroomdwarsdoorsnede, en de stroomsnelheid varieert over de dwarsdoorsnede, dus wordt de gemiddelde stroomsnelheid bepaald, die gewoonlijk ongeveer 0,83 van de maximale snelheid is (Beckwith en Buck, 1961). De pitotbuis wordt langs de as van de pijpleiding geïnstalleerd en de stroomsnelheid wordt gemeten in het midden van de sectie. Door deze waarde te vermenigvuldigen met 0,83 (correctiefactor), wordt de gemiddelde stroomsnelheid verkregen, die wordt gesubstitueerd in de continuïteitsvergelijking. De oplossing van het stelsel vergelijkingen geeft het debiet.

Pitotbuizen moeten tegen de bewegende stroming in worden geplaatst, zodat ze reageren op dynamische druk. De hoek tussen de as van de bewegende stroming en de as van de pitotbuis (afbuighoek) moet nul zijn, anders treden er grote fouten op.

Instrumenten voor het meten van variabele drukverschilstroom zijn hierboven besproken voor onsamendrukbare vloeistoffen zoals zoet of zout water. Ze kunnen allemaal ook worden gebruikt om samendrukbare media, zoals lucht, te meten, maar in dit geval wordt een correctiefactor geïntroduceerd in de werkstroomformule die rekening houdt met het effect van samendrukbaarheid wanneer lucht door het vernauwingsapparaat gaat. Het beschouwen van samendrukbare vloeistoffen maakte geen deel uit van de taak van de auteur, dus lezers die geïnteresseerd zijn in dit nummer kunnen verwijzen naar het werk gepubliceerd door de American Society of Mechanical Engineers "Flowmeters. Theorie en toepassing” (1959).

Stroommeters met constant drukverschil

Volgens vergelijking (10.13) is de bij een restrictor gemeten drukval evenredig met het kwadraat van de stroom door de opening van die restrictor. Deze methode is heel handig, maar vereist een breed scala aan verschildrukmeters voor het meten van drukken van verschillende ordes, afhankelijk van het gemeten debiet, die niet altijd voldoende nauwkeurigheid kunnen bieden, vooral in het geval van het meten van lage debieten.

Roterende stroommeter. Een van de apparaten die werken volgens het principe van het meten van de stroom bij een constant drukverschil, is een roterende stroommeter. In dit geval is de dwarsdoorsnede van de stroom variabel en blijft de drukval constant bij alle stroomsnelheden. Volgens de methode voor het verzenden van metingen, wordt de rotameter getoond in Fig. 10.42 verwijst naar rotameters met directe uitlezing op lineaire schaal. Het apparaat bestaat uit een verticale, conisch uitzettende transparante buis en een "vlotter" die er vrij in beweegt. Aangezien de dichtheid van het "drijvende" materiaal groter is dan de dichtheid van de vloeistof, is de naam "drijvend" willekeurig. De buis van het apparaat moet strikt verticaal worden geïnstalleerd. De stroom van de gemeten stof komt binnen via een smal inlaatgedeelte van de buis en gaat van onder naar boven. Er werken twee krachten op de vlotter: de zwaartekracht en de lift door de werking van de stroming. De vlotter stijgt totdat deze krachten in evenwicht zijn. Vanaf dit moment hangt de vlotter op een bepaalde hoogte. Op het oppervlak van de buis is een schaalverdeling aangebracht, waardoor de exacte positie van de vlotter ten opzichte van het begin van de schaal kan worden bepaald. Aangezien de hoogte van de vlotter een maat voor de stroom is, kan de schaal direct worden gekalibreerd in liters per minuut of in andere stroomeenheden, maar de methode om de schaal in dimensieloze eenheden van 0 tot 100 te sorteren, wordt vaker gebruikt, die zijn geconverteerd naar werkelijke stroomwaarden met behulp van kalibratiecurves.

Wiskundig gezien kan de stroomsnelheid van een vloeistof die door een rotameter gaat als volgt worden uitgedrukt (Schoenborn en Colburn, 1939):

waarbij Q de volumestroom is, cm/s; A - dwarsdoorsnede, cm; C - stroomsnelheid; V - volume, cm; g - versnelling van de zwaartekracht, cm/s; - dichtheid, g/cm3.

Index 1 verwijst naar de vloeistof, index 2 naar de vlotter.

De waarde van de stroomcoëfficiënt C dient empirisch te worden bepaald voor de specifieke vloeistof of gas waarmee de rotameter zal worden bediend. Kalibratie van rotameters kan worden gedaan op een testmeter met stroommeting door directe meting of met behulp van een andere gekalibreerde stroommeter, zoals beschreven hierboven voor de Venturi-nozzle. Gebouwd is de kalibratiecurve de afhankelijkheid van de hoogte van de positie van de vlotter, waargenomen op de schaal van de rotameter, van de stroomsnelheden binnen de vereiste meetlimieten. Meestal wordt deze afhankelijkheid voor rotameters uitgedrukt door een rechte lijn. Bepaal vervolgens de positie van de vlotter op de schaal van het instrument en stel met behulp van de kalibratiecurves het juiste debiet in.

Een noodzakelijke voorwaarde voor het verkrijgen van betrouwbare metingen is een strikt verticale installatie van de rotameter. Rotameters kunnen niet worden gebruikt voor het meten van het debiet van vloeistoffen met een hoog gehalte aan mechanische onzuiverheden, met name grote maten, evenals voor ondoorzichtige vloeistoffen. Instrumenten voor het meten van de stroming van vloeistoffen met hoge temperatuur en druk zijn erg duur. Rotameters hebben echter veel voordelen ten opzichte van andere flowmeters. Deze omvatten: het gemak van een lineaire schaal die het gehele meetbereik van het instrument dekt, en een constante drukval over alle stroomsnelheden. De meetlimieten van het apparaat zijn eenvoudig te wijzigen, hiervoor volstaat het om een ​​andere buis of vlotter te nemen. Vooral rotameters zijn handig voor het meten van de stroomsnelheid van bijtende vloeistoffen, zoals zout water, omdat de oppervlakken die in contact komen met de gemeten stof van elk materiaal kunnen zijn, zoals glas, plastic, enz. De vlotter is gemaakt ofwel geheel van -metaal, of bedekt met een plastic omhulsel bovenop. Het gebruik van corrosiebestendige materialen verhoogt de kosten van het apparaat. Tijdens bedrijf kunt u de stroom bewaken.

Ondergedompelde zuigerstroommeter

Flowmeters met constant drukverschil omvatten flowmeters met een ondergedompelde zuiger. Wanneer het apparaat in werking is (Fig. 10.43), komt de vloeistof onder de zuiger binnen en duwt deze omhoog. In de wanden van de cilinder, waarbinnen de zuiger beweegt, bevinden zich doorgaande sleuven, sleuven of andere gaten. Het totale oppervlak van de gaten die door de zuiger worden geopend terwijl deze omhoog beweegt onder invloed van de druk die in het systeem toeneemt, hangt af van het debiet: hoe groter het debiet, hoe groter het totale oppervlak van de uitlaatgaten en hoe hoger de zuiger stijgt. Bij dit apparaat worden mechanische of elektrische apparaten meegeleverd voor het registreren van de hoogte van de zuiger. Flowmeters met een ondergedompelde zuiger worden meestal lokaal gekalibreerd.

Speciale flowmeters

Draad hete draad anemometer. Het apparaat is een stuk draad gemaakt van elektrisch geleidend materiaal en verbonden met een bron van elektrische energie; Als er een elektrische stroom doorheen gaat, warmt de draad op. Er zijn twee modificaties van dit apparaat: hittedraadanemometers met constante stroom en hittedraadanemometers met constante temperatuur. In het eerste geval is de stroomsterkte een constante waarde. Bij het meten van de stroomsnelheid van de gemeten stof, verandert de temperatuur van de draad en daarmee de elektrische weerstand. De elektrische weerstand van de draad is dus evenredig met de stroomsnelheid. Bij anemometers met constante temperatuur wordt de temperatuur van de draad constant gehouden als gevolg van verandering van de grootte van de stroom, wat in dit geval een variabele waarde is en dient als een criterium voor het veranderen van de stroomsnelheid (stroomsnelheid).

De methode van stroommeting met behulp van hittedraadanemometers is heel handig en biedt een hoge meetnauwkeurigheid. De reikwijdte is echter beperkt vanwege de extreme kwetsbaarheid van de verwarmde draad. Draadgewonden thermo-anemometers zijn primair bedoeld voor het meten van de gasstroom en worden slechts in uitzonderlijke gevallen gebruikt voor het meten van de vloeistofstroom.

Turbinemeters. De instrumentenset bevat een waaier of propeller en een telapparaat dat de rotatiesnelheid van de waaier omzet in impulsen (Fig. 10.44). De rotatiesnelheid van de turbine is evenredig met de snelheid van de gemeten stroom, aangezien de bladen op zijn lichaam onder een bepaalde hoek met de rotatie-as zijn gemonteerd en de rotatie-as "van de turbine samenvalt met de stroomrichting Figuur 10.45 toont een industrieel monster met buisvormige gelijkrichters en elektromagnetische apparaten die de rotatie van de turbine waarnemen. Dit apparaat is geschikt voor het meten van stroomsnelheden in pijpleidingen met een grote diameter, in open kanalen, rivieren en voor het meten van de snelheid van stromen in oceanen en meren. Er zijn veel variaties van turbinemeters, van komvormige instrumenten die door meteorologen worden gebruikt om de windsnelheid te bepalen, tot het getoonde voorbeeld Figuur 10.45 Voor stromingsmetingen in open kanalen, rivieren, meren en oceanen, een aanpassing van dit monster wordt gebruikt, die is uitgerust met een plaat die stevig is bevestigd aan het buitenoppervlak van de flowmeter evenwijdig aan de rotatie-as van de waaier. Het doel van dit eenvoudige apparaat is om de stroom vast te houden meter in een bepaalde positie, wanneer de rotatieas van de waaier evenwijdig is aan de stroom. Onder invloed van de stroming roteert de plaat constant en probeert een positie in te nemen waarin de weerstand tegen stroming het minst zal zijn.

Turbinestroommeters hebben een brede toepassing gevonden bij metingen in niet-stationaire omstandigheden, omdat ze voldoende meetnauwkeurigheid bieden, mechanisch duurzaam en gemakkelijk te bedienen zijn en geen complexe registratie-instrumenten vereisen. Een ander voordeel van dit apparaat zijn de lage kosten. De meetfout van industriële apparaten is niet groter dan 0,5% van de bovengrens van de metingen.

Elektromagnetische flowmeters Het principe van elektromagnetische flowmeters (Fig. 10.46) is dat het bewegende medium, dat ten minste een minimale elektrische geleidbaarheid moet hebben, wordt beschouwd als een geleider die in een magnetisch veld beweegt. De leiding is zodanig in een magnetisch veld geplaatst dat de stromingsrichting loodrecht op de lijnen van het magnetische veld staat. De in een vloeistof geïnduceerde EMF staat loodrecht op de magnetische veldlijnen en de vloeistofstroom. EMF wordt verwijderd door twee elektroden, die het ontvangen signaal naar een apparaat leiden dat het potentiaalverschil meet.

Volgens de wet van Faraday is de waarde van de geïnduceerde emf

waarbij E de geïnduceerde emf is, V; B - magnetische veldinductie, V·s/cm2; L - geleiderlengte, cm; v - de snelheid van de geleider, cm / s.

Aangezien het medium zelf wordt beschouwd als een bewegende geleider, is de in de vloeistof geïnduceerde EMF evenredig met de stroomsnelheid.

Er zijn twee belangrijke modificaties van de elektromagnetische flowmeter. In een daarvan wordt een vloeistof met een lage elektrische geleidbaarheid door een pijpleiding van glas, plastic of ander niet-geleidend materiaal geleid. De elektroden zijn ingebouwd in de leidingwanden en staan ​​in direct contact met de vloeistof. Apparaten van dit type produceren een zwak signaal dat versterking vereist. De tweede optie, in tegenstelling tot de eerste, voorziet in de plaatsing van elektroden op de buitenwand van de pijpleiding, die is gemaakt van een elektrisch geleidend materiaal. In dit geval moet de vloeistof ook een hoge elektrische geleidbaarheid hebben (bijvoorbeeld vloeibaar metaal) - een voorwaarde die nodig is voor de werking van dit type stroommeters. In dit systeem is er geen direct contact tussen de vloeistof en de elektroden. Het gebruik van het apparaat vereist geen heruitrusting van de bestaande pijpleiding en veroorzaakt geen technische problemen tijdens de installatie. Typisch is het uitgangssignaal van een dergelijke stroommeter groter; hoe hoger de elektrische geleidbaarheid van de gemeten vloeistof en kan zonder voorversterking direct naar het opnameapparaat worden verzonden.

Het belangrijkste nadeel van alle soorten elektromagnetische flowmeters is hun hoge kosten. Dit nadeel wordt echter gecompenseerd door de betrouwbaarheid van het apparaat, waarin geen bewegende delen zijn. De nauwkeurigheid van de metingen die door dergelijke stromingsmeters worden geleverd, is vrij hoog.

Ultrasone stroommeters. Deze meters maken gebruik van 100 Hz ultrasone trillingen (Beckwith en Buck, 1961). Piëzo-elektrische of magnetostrictieve elementen zijn met intervallen van enkele centimeters op de pijpleiding gemonteerd en dienen als een ultrasone zender en de andere als ontvanger. Ultrasone golven reizen met verschillende snelheden door een vloeistof, afhankelijk van of de richtingen van geluidsvoortplanting en vloeistofstroom samenvallen of tegengesteld zijn. Het faseverschil van de oscillaties afkomstig van de ontvangers die door de sensor worden geregistreerd, is evenredig met de vloeistofsnelheid. De gevoeligheid van de schakeling kan worden verhoogd door automatisch de functies van een paar piëzo-elektrische elementen te vervangen door tegengestelde. De snelle periodieke verandering in de functies van een paar zender en ontvanger (tot 10 keer per seconde) biedt de mogelijkheid om de faseverschuiving te meten van ultrasone trillingen die gelijktijdig stroomopwaarts en stroomafwaarts zijn gericht.De uitgangspuls van het frequentieverschil van ultrasone trillingen is verdubbeld ten opzichte van het hoofdcircuit voor hetzelfde debiet.

Flowmeting in open kanalen

Voor het meten van de stroming in open kanalen worden stuwen van verschillende typen en uitvoeringen, watermeetgoten en turbinemeters gebruikt. Het principe van de werking en het ontwerp van turbinemeters is hierboven beschreven. In de praktijk worden bij het meten van vloeistofstroming snelheidswaarden genomen op verschillende punten in de stromingsdwarsdoorsnede, zowel horizontaal als verticaal, en wordt een snelheidsgrafiek verkregen over de stromingsdoorsnede. Deze meetmethode zorgt voor de nodige nauwkeurigheid. Gewoonlijk zijn de snelheden op verschillende punten van de sectie niet gelijk aan elkaar, dus het werkelijke debiet wordt op twee manieren bepaald: ofwel door integratie, of het gemiddelde debiet wordt berekend en de resulterende waarde wordt vermenigvuldigd met het kruis -doorsnede van de stroom.

stuwen. Een barrière die in de weg van de waterstroom wordt geplaatst waardoor de overstroming van water plaatsvindt, wordt een overlaat genoemd. Het kan een uitsparing van verschillende vormen hebben. Op afb. 10.47 toont een van de stuwen. Omdat stuwen uitsluitend in open kanalen worden gebruikt, kunnen ze alleen worden gebruikt om de stroming van vloeistoffen te meten. De meeste stuwen in de technische praktijk dienen om de waterstroom te meten, en slechts enkele ervan worden in de regel in laboratoriumomstandigheden gebruikt om de stroom van andere vloeistoffen te meten.

De soorten en uitvoeringen van stuwen zijn zeer divers. Stuwen met een scherpe rand (d.w.z. stuwen, langs de omtrek van de uitsparing waarvan een metalen plaat met een scherpe rand is bevestigd) volgens de vorm van het gat in de muur zijn verdeeld in stuwen van rechthoekig, driehoekig (V-vormig) , ronde en speciale secties. Speciale afvoerkanalen omvatten trapeziumvormige en parabolische secties. Deze profielen zorgen ervoor dat het debiet constant is of dat het debiet recht evenredig is met de opvoerhoogte.

Op afb. 10.48 toont de hoofdafmetingen van de overlaat. De stuwdorpel (of kam) is de onderkant van de stuwsnede. De drempellengte L wordt gemeten als de afstand tussen de zijwanden van de sleuf (zie Fig. 10.48). Voor een rechthoekig gedeelte is de lengte van de drempel gelijk aan de breedte van de stuwsnede. In een overlaat met een driehoekige dwarsdoorsnede nadert de drempellengte nul. Stuwhoogte h is de afstand van de top van de stuw tot het hoogste niveau van het vrije wateroppervlak, gemeten boven de stuw (zie Fig. 10.48), aangezien het vrije oppervlak al voor de stuw begint af te nemen.

De waterstroom die door de stuw stroomt, wordt een vlakke stroom achter de stuw genoemd. Bij voldoende stroming en een daling tussen de top van de overlaat en de horizon in de stroomafwaartse richting communiceert de ruimte onder de jet met de atmosfeer. Zo'n straal wordt free of unflooded genoemd. De waarde van de opvoerhoogte voor een vrije straal wordt bepaald door een aantal factoren, waaronder de scherpte van de rand van de stuw, de dikte van de kam, enz. Er is vastgesteld dat deze waarde in het bereik van 1 tot 3 moet liggen cm (ASME, 1959). Als de afstand tussen de kruin van de drempel en de horizon stroomafwaarts van de stuw onvoldoende is, wordt de ruimte onder de straal geïsoleerd van de atmosfeer en plakt de straal aan de wand van de stuw. Zo'n straal wordt vastgelopen of overstroomd genoemd.

Als de lengte van de stuw kleiner is dan de breedte van het kanaal Lk (zie Fig. 10.48), wordt zo'n stuw een stuw met zijdelingse samendrukking genoemd en wordt de stroom die door deze stuw gaat een samengeperste stroom genoemd. In een gecomprimeerde stroming wordt de bewegingsrichting gemeten van vloeistofdeeltjes van de extreme stroomlijnen die vanaf de zijwanden van het kanaal naar de uitsnijding van de stuw stromen. In dit opzicht, wanneer de vloeistof door de stuw stroomt, treedt een laterale vervorming van de vlakke straal op direct achter de stuw, of "stroomcompressie". Aangezien de stroomcompressie wordt weerspiegeld in de stroomsnelheid, wordt hiermee rekening gehouden in de berekeningen door de juiste correctie. Het is mogelijk om ervoor te zorgen dat de vloeiende randstroomlijnen geen compressie van de stroomdwarsdoorsnede creëren. Dit is mogelijk mits het verschil tussen de kanaalbreedte L c en de drempellengte L w tenminste 4 maal de maximaal verwachte opvoerhoogte is. Wiskundig kan deze voorwaarde worden uitgedrukt door de volgende formule:

De formule voor het theoretische debiet voor een rechthoekige stuw kan worden verkregen door de elementaire vloeistofstroom door een elementair stuwgebied te vinden en deze op te tellen over het dwarsdoorsnede-oppervlak van de stroom:
waarbij Q t de theoretische waarde is van het debiet, m/s; Lw - drempellengte, m; g - zwaartekrachtversnelling (9,8 m / s 2); h - hoofd op de overlaat, m.

De vervorming van de dwarsdoorsnede van de stroom in het verticale vlak en enkele andere factoren worden in aanmerking genomen door de dimensieloze coëfficiënt C, die wordt geïntroduceerd in de formule voor het bepalen van de theoretische waarde van de stroomsnelheid en is de verhouding

waarbij Q d en Q t de werkelijke en theoretische waarden van het debiet zijn.

Zo heeft de werkstroomformule voor een rechthoekige overlaat de vorm:

Omdat het werkelijke debiet altijd kleiner is dan het theoretische debiet, is de stroomfactor C altijd kleiner dan 1, typisch kleiner dan 0,7 (ASME, 1959). De waarden van de afvoercoëfficiënten voor stuwen met rechthoekige doorsnede met open randen worden getoond in Fig. 10.49. Deze coëfficiënten kunnen worden gebruikt voor berekening rekening houdend met de meetfout binnen ± 3%.

Deze meetmethode voor een rechthoekige stuw heeft twee beperkingen. Ten eerste begint bij te hoge stroomsnelheden de toename van de stroomsnelheid significant te worden weerspiegeld in de opvoerhoogte, daarom moet de op de overlaat gemeten opvoerwaarde worden gecorrigeerd voor de dynamische opvoerhoogte v 2 / 2g (v is de stroomsnelheid in het kanaal), dat wordt toegevoegd aan de waterdruk. Ten tweede moet de rechthoekige stuwdorpel minimaal 15 cm lang zijn (ASME, 1959). Bij kleinere waarden van de drempellengte wordt vermenging van de inkomende laterale stroomlijnen met elkaar waargenomen. Bij te lage stroomsnelheden, waardoor het moeilijk is om de vloeistof vrij over te laten lopen in rechthoekige dammen met een drempellengte van 15 cm, verdient het de voorkeur om driehoekige dammen te gebruiken, die in dergelijke gevallen betere resultaten opleveren.

De stroomformule die voor praktische berekeningen wordt gebruikt, wordt verkregen uit vergelijking (10.27), rekening houdend met de coëfficiënt C, die de constanten (2/3 en √ 2g) omvat:

In het SI-systeem van eenheden heeft vergelijking (10.28) de vorm
waarbij Q de stroomsnelheid is, m 3 / s; Lw - drempellengte, m; h - hoofd, m.

Vergelijking (10.29) is de basisstroomformule voor een rechthoekige stuw, verkregen zonder rekening te houden met de laterale compressie van de straalsectie (d.w.z. op voorwaarde dat de lengte van de drempel gelijk is aan de breedte van het kanaal). Om deze factor te corrigeren, wordt in de technische praktijk aangenomen dat de effectieve lengte van de stuwdrempel 0,1 uur kleiner is dan de werkelijke lengte aan elke kant. Voor een overlaat met bilaterale laterale compressie is de effectieve lengte van de drempel Lw dus 0,2 uur minder dan de werkelijke lengte. De laatste voorwaarde wordt ingevoerd in de stroomformule (10.29), die er nu in zijn definitieve vorm als volgt uit zal zien:

In tafel. 10.1 toont de stroomwaarden afhankelijk van de kop voor stuwen met rechthoekige doorsnede met verschillende effectieve drempellengtes.

Trapeziumvormige stuwen. De door Cipoletti voorgestelde trapeziumvormige dwarsdoorsnede met een zijhelling van 1:4 geeft stuwen met bilaterale laterale compressie een direct evenredig verband tussen de lengte van de drempel en de stroming (Fig. 10.50). De aspectverhouding is zo gekozen dat een lichte uitzetting van de stuwdoorsnede naarmate de hoogte van de vulling toeneemt, de stromingsverliezen compenseert als gevolg van zijdelingse compressie van de straal. De correctie voor laterale jetcompressie kan dus worden uitgesloten van de stromingsformule. Dit is het belangrijkste voordeel van de trapeziumvormige stuw Chipoletti, waardoor deze veel wordt gebruikt. Het debiet voor de Cipoletti stuw wordt berekend met de volgende formule:
In tafel. 10.2 toont de stroomsnelheden afhankelijk van de druk en de lengte van de drempel voor de Cipoletti-stuw.

Weir met driehoekige doorsnede met een rechte hoek aan de bovenkant. Wanneer het waterpeil in het kanaal laag is, wordt aanbevolen om stuwen met driehoekige doorsnede te gebruiken, omdat in dit geval stuwen met rechthoekige of trapeziumvormige dwarsdoorsnede niet de vereiste meetnauwkeurigheid bieden. Bovendien zijn stuwen met driehoekige dwarsdoorsnede (Fig. 10.51) handig voor het meten van stromen met variabele stroomsnelheden, omdat hun drempellengte praktisch nul nadert en bij lage stroomsnelheden voorwaarden worden gecreëerd om een ​​vrije vloeistofstroom door de stuw te behouden. De dwarsdoorsnede van de overlaat is een variabele waarde en is een functie van het product van de druk en de breedte van het vrije wateroppervlak op de overlaat. Deze omstandigheid maakt het mogelijk om met een driehoekige stuw stromingen te meten met een debiet dat over een groot bereik varieert.

Stromingsformule voor een driehoekige stuw met een rechte hoek aan de bovenkant

Het debiet afhankelijk van de druk voor stuwen van dit profiel wordt gegeven in de tabel. 10.3.

Stuw installatie. Een stuw kan als stromingsbarrière in een bestaand kanaal worden geïnstalleerd of in een speciale stuwkast worden geplaatst die een kort gedeelte van het kanaal is (Figuur 10.52). De afmetingen van overlaten voor verschillende soorten en ontwerpen van overlaten die zijn ontworpen om stroomsnelheden van verschillende groottes te meten, worden gegeven in de tabel. 10.4. Als de afmetingen van de stuwkasten nauwkeurig worden aangehouden, bieden ze een hoge meetnauwkeurigheid, mits goed onderhouden.

Waterkering onderhoud. De nauwkeurigheid van metingen door stuwen in laboratoriumomstandigheden wordt gekenmerkt door een fout van minder dan 1%. In de praktijk is de meetfout, onder voorbehoud van correcte installatie en vakkundig onderhoud van stuwen, niet groter dan 5%. Tijdens bedrijf hopen zich sedimenten op op de stuwwand vanaf de inlaatzijde van de stroom, die de aard van de uitstroom van de stroom beïnvloeden; deze afzettingen moeten periodiek worden verwijderd. Alle bovenstaande stuwstroomformules zijn afgeleid met de aanname dat de opvoerhoogte op de stuw gelijk is aan een derde van de stroomdiepte bij het naderen van de stuw. Overmatige uitspoeling van de kanaalbedding achter de stuw leidt tot een overtreding van de juiste installatie van de stuw. Om dit te voorkomen, wordt aanbevolen om materialen te gebruiken die niet onderhevig zijn aan de vernietigende werking van water.

Voor- en nadelen van stuwen. De belangrijkste voordelen van stuwen zijn: hoge meetnauwkeurigheid; eenvoud van ontwerp en minimaal onderhoud; mechanische onzuiverheden van kleine afmetingen kunnen vrij door de stuw gaan zonder het debiet te beïnvloeden; lange levensduur.

Stuwen hebben de volgende belangrijkste nadelen: aanzienlijke drukverliezen in het systeem; de mogelijkheid van verstopping met grote insluitsels, wat de consumptiekenmerken beïnvloedt en reiniging vereist, wat meestal handmatig wordt gedaan; afname van de meetnauwkeurigheid bij het veranderen van de vorm van de kanaalbodem naar de overlaat of bij een significante ophoping van alluviale sedimenten.

Stroomdieptemeting:. Om het debiet te bepalen met behulp van stuwen en goten, is het noodzakelijk om de diepte van de stroming te bepalen. Het wordt gemeten op een afstand van minimaal 4 uur van de voorwand van de stuw, d.w.z. vóór het begin van het verlagen van het maaiveld. Meestal wordt een haakdieptemeter gebruikt om de diepte te meten, omdat dit apparaat zeer nauwkeurig is. De haak van een dieptemeter (bij voorkeur met een stompe kegel) verbonden met een beweegbare schaal wordt uit het water getild totdat het uiteinde op het wateroppervlak verschijnt. Een bewegende schaal die langs een vaste diepte-indicator beweegt, toont de diepte op het meetpunt. Op grotere diepten moet u een aanpassing van dit apparaat gebruiken, die verschilt doordat de diepte-indicator op zijn beurt is uitgerust met een nonius, waarmee u de nauwkeurigheid van metingen kunt vergroten.

Er zijn verschillende andere soorten dieptemeters, zowel met directe metingen als in combinatie met opnameapparatuur. De meetkit bevat een niveausensor - een conventionele vlotter of een apparaat dat gevoelig is voor drukveranderingen, een schaal van indicaties of een recorder en een klokmechanisme (voor een apparaat van het opnametype). Niveausensoren zijn hierboven in detail beschreven.

Omdat de vloeistof continu in beweging is in kanalen met stuwen of goten, is het vaak raadzaam om speciale kamers te gebruiken waarin de vloeistof tot rust komt bij het meten van diepte. De kalmerende kamer is een stuk pijp of een doos die door een opening is verbonden met een bewegende stroom. In de kalmerende kamer stijgt het water tot een niveau dat overeenkomt met de diepte van de stroom. Het kleine oppervlak in de kalmerende kamer is onbeweeglijk, waardoor dieptemetingen met hoge nauwkeurigheid mogelijk zijn. Deze meetmethode geeft goede resultaten als het oppervlak in de stille kamer ongeveer 100 keer het oppervlak is van de opening die deze kamer verbindt met de bewegende stroom (Israelsen en Hansen, 1962).

Stuwwerking. De breedte van de goot en de diepte van de goot voor de stuw of in de stuwkast moeten voldoende zijn zodat de stroomsnelheid bij het naderen van de stuw niet groter is dan 15 cm/s. De overstortbox wordt zo geïnstalleerd dat de hartlijn evenwijdig is aan de stroomrichting. De overlaat wordt strikt verticaal geïnstalleerd met een scherpe rand naar de overlopende stroom. De afstand tussen de onderrand van de overloopuitsparing en de kanaalbodem moet binnen 2-3 uur zijn, en voor stuwen met bilaterale laterale compressie moet de afstand van de zijrand van de overloopuitsparing tot de zijwand van het kanaal minimaal zijn 2A. Om goede resultaten te verkrijgen, is het noodzakelijk dat de waterdiepte boven de stuwkam minimaal 5 cm is.In stuwen met rechthoekige en trapeziumvormige secties mag de waarde van h niet meer bedragen dan een derde van de drempellengte. Afhankelijk van het type vallende straal worden verschillende methoden gebruikt om het debiet te bepalen. De waterstraal achter de stuw zal onder alle stromingsomstandigheden als een vrije straal verschijnen, tenzij de stuw specifiek is ontworpen om een ​​overstroomde straal te produceren. De schaal van de dieptemeter moet zo worden afgesteld dat de nulmarkering samenvalt met het drempelniveau. Dit kan worden gedaan met behulp van een timmerman niveau of niveau. Tijdens de werking van stuwen is het noodzakelijk om de toestand van de kanaalbodem na de stuw te bewaken en zijn oorspronkelijke vorm te behouden.

Waterbakken. Parshell gootjes. De methode voor het meten van het debiet met Parshell goten is gebaseerd op het meten van de hoeveelheid water die door het vernauwde gedeelte van het kanaal stroomt, terwijl de statische opvoerhoogte gedeeltelijk wordt omgezet in dynamisch. De Parshell-goot vermindert de dwarsdoorsnede van de stroming in horizontale richting, terwijl er tegelijkertijd een sectie met een helling in de bodem van de goot is (Fig. 10.53). Statische opvoerhoogte wordt gemeten in stille kamers A en B. Onder omstandigheden van vrije vloeistofstroom (d.w.z. wanneer de opvoerhoogte in kamer B 60% of minder is van de opvoerhoogte in kamer A), kunnen goede resultaten worden verkregen door de opvoerhoogte te meten alleen in kamer A. In tafel. Figuur 10.5 toont de stroomsnelheden voor verschillende statische opstanden in kamer A onder de voorwaarde van vrije vloeistofstroom in de Parshell-goot. Als de druk in de onderste kamer B 70% of meer is, zal dit de meting in de bovenste kamer verstoren. Tegelijkertijd kan een voldoende hoge nauwkeurigheid worden bereikt, zelfs bij overstromingswaarden tot 90% als de statische opvoerhoogte wordt gemeten in beide kamers L en B en een correctie wordt uitgevoerd op de waarde die wordt verkregen in kamer A. De correctiewaarden worden gepubliceerd in speciale tabellen (Israelsen en Hausen, 1962).

Watermetergoten kunnen veel problemen oplossen die zich voordoen bij het gebruik van stuwen. Door de toename van de vloeistofsnelheid in de mond van de schaal wordt de vorming van afzettingen grotendeels geëlimineerd. Watergoten passeren gemakkelijker verschillende onzuiverheden in de stroom. Bij het gebruik van watermeetgoten heeft de aard van de stroming in de bovenstroom een ​​relatief zwak effect op de resultaten van het meten van de stroming of opvoerhoogte. Stroomgoten hebben een voordeel ten opzichte van stuwen omdat ze aanzienlijk minder drukverlies in het systeem veroorzaken. Tegelijkertijd vereist het gebruik van watermeetgoten speciale maatregelen om aarden kanalen te beschermen tegen vernietiging. Bovendien zijn goten, in vergelijking met stuwen, moeilijker en duurder te vervaardigen.

Verschillende factoren beïnvloeden de meetnauwkeurigheid van de goot, waaronder de juiste selectie en installatie, het onderhoudsniveau en de meetnauwkeurigheid van de statische kop. Bij de keuze van een watergoot wordt de grootte bepaald in functie van de specifieke gebruiksomstandigheden. Bij het oplossen van dit probleem worden de maximale en minimale stroomsnelheden en het maximaal toelaatbare statische drukverlies gegeven, dat een functie is van de hydraulische helling van het kanaal en de vrijboordhoogte (d.w.z. de afstand van het waterniveau tot de bovenrand van de kanaalmuur). De stroombeweging moet voldoen aan de eis van vrije vloeistofstroom.

Voorbeeld 10.1. Keuze uit Parshell-goot. Kies een stroomgoot voor een debiet tussen 0,2 en 1,5 m 3 /s, mits het maximale drukverlies 18 cm is en het stromingspatroon voldoet aan de eis van vrije vloeistofstroom. De maximaal toelaatbare diepte in de goot is 60 cm.

Oplossing. Aangezien de maximaal toelaatbare stromingsdiepte voor de watermetergoot 60 cm is, mag de statische opvoerhoogte h a gemeten in dit deel van de stroming niet groter zijn dan 60 cm, volgens tabel. 10.5 blijkt dat bij een opvoerhoogte van 60 cm of minder en een debiet van 1,5 m/s een goot met een mondbreedte van minimaal 180 cm nodig is.

Het is wenselijk om de modus van vrije vloeistofstroom te handhaven. Hiervoor is het noodzakelijk dat de overstromingsgraad van de onderste kamer niet groter is dan 60% van de overstroming van de bovenste kamer; met andere woorden, het drukverlies moet minimaal 40% zijn van de statische opvoerhoogte ha gemeten stroomopwaarts. Vanwege de hydraulische helling van de goot en de eisen aan het wateroppervlak mag het maximale drukverlies niet groter zijn dan 18 cm.).

Hieronder staan ​​de waarden van de breedte van de monding van de watergoot afhankelijk van de waarde van de statische opvoerhoogte in het stroomopwaarts voor het maximale debiet (1,5 m3/s).

Verlies van opvoerhoogte bij vrije stroming

Dus voor een drukverlies van 18 cm of minder en een gegeven stroomsnelheid, zal de gootmondbreedte 240 cm zijn.

De diepte van het water gemeten in de bovenste kamer voor de geselecteerde watergoot mag niet groter zijn dan 60 cm, daarom zal de hoogte van de dorpel 60 cm zijn - drukverlies bij maximale stroom = dorpelhoogte;

60-16,8 \u003d 43,2 cm vanaf de onderste markering van de onderkant van de lade.

Het is wenselijk om bovenstrooms van het kanaal een vrijboord te hebben. Soms wordt hiervoor de hoogte van de drempel verlaagd, maar de drempel mag niet te veel worden verlaagd, omdat dit kan leiden tot een schending van de vrije stroming van de vloeistof.

De industrie produceert watermeetschalen van Parshell in standaardmaten. Ze zijn meestal gemaakt van glasvezel of andere soortgelijke materialen. Soms moet echter ter plaatse een Parshell-goot worden gemaakt. In tafel. 10.6 en in afb. 10.54 en 10.55 tonen alle standaardmaten van Parshell goten. Ze kunnen gemaakt zijn van beton, baksteen, hout, metaal of andere materialen. Bijzondere aandacht bij de constructie van trays moet worden besteed aan de inachtneming van de hoofdafmetingen.

De fout tijdens de werking van de watermeetgoten van Parshell is niet groter dan 5%. Waarschijnlijk kan deze worden verlaagd door zorgvuldiger te kalibreren of door de nauwkeurigheid van kopmetingen te vergroten. Zelfs 5% is echter een acceptabele foutmarge voor metingen in aquacultuurinrichtingen.

Trapeziumvormige goten. Het schematische diagram van dit type stroomgoot wordt getoond in Fig. 10.56. De bak is een kunstmatig versmald deel van de goot met een trapeziumvormige doorsnede en een vlakke bodem. Als gevolg van de vernauwing van de dwarsdoorsnede van de stroming neemt de snelheid in dit gedeelte toe. Het drukverlies in een goot is recht evenredig met de snelheid van de stromende substantie, daarom kan het drukverlies dienen als een maat voor de stroming.

Indicaties voor dit type stroomgoot zijn niet afhankelijk van de toestand van het wateroppervlak op weg ernaartoe. Dit maakt het mogelijk om stroomsnelheden te meten die over een groot bereik fluctueren met een relatief klein drukverlies. In tegenstelling tot rechthoekige watermetergoten, vereisen trapeziumvormige watermetergoten geen hoge fabricageprecisie. Tegelijkertijd is de meetnauwkeurigheid van trapeziumvormige goten iets lager, wat wordt verklaard door een relatief kleine drukval. Het belangrijkste voordeel van dit type gootgoot is dat de vorm van de dwarsdoorsnede samenvalt met de hoofdvorm van de dwarsdoorsnede van de meeste open kanalen.

Het debiet van een trapeziumvormige goot wordt bepaald door de formule (Robinson en Chamberlain, 1960)

waar Q - verbruik; C - stroomcoëfficiënt, die rekening houdt met de geometrie van de schaalstructuur; A is het dwarsdoorsnede-oppervlak van de bak vanaf de zijkant van de stroominlaat; g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht; h 1 - druk voor de watergoot; h 2 - druk in de mond van de lade.

De coëfficiënt C hangt af van het type stromende vloeistof, de geometrische vorm van de goot, de snelheid en diepte van de stroming. In dit opzicht heeft formule (10.33) een beperkte praktische toepassing. Trapeziumgoten moeten afzonderlijk worden gekalibreerd voor specifieke toepassingsomstandigheden.

Bibliografie

• ASME - American Society of Mechanical Engineers (1959). Instrumenten en apparaten. Deel 5, Meting van de kwaliteit van materialen. Hoofdstuk 4, Stroommeting. Aanvulling op ASME Power Test Codes.
• Beckwith, T.G. en N. Lewis Buck (1961). mechanische metingen. Addb zoon-Wesley, Reading, Mass.
• Christiansen, JE (1935). Water meten voor irrigatie. California Agr L cultureel Experiment Station Bulletin 588.
• Eckman. Donald P. (1950). Industriële Instrumentatie. Wiley, New York.
• Engineering Field Manual for Conservation Practices (1969). ONS. Ministerie van Landbouw, Bodembehoud, Washington, DC
• Fluid Meters, hun theorie en toepassing, 5 "th ed. (1959) Verslag van de American Society of Mechanical Engineers Research Committee on Fluid Meters. American Society of Mechanical Engineers, New York.
• Frevert. Richard K., Glenn O. Schwab, Talcott W. Edminster en Kenneth K. Barnes (1962). Bodem- en waterbeschermingstechniek, 3e druk. Wiley, New York.
• Fribance, Austin E. (1962). Grondbeginselen van industriële instrumentatie. McGraw Hill, New York.
• Israëlsen. Orson W. en Vaughn E. Hansen (1962). Irrigatieprincipes en -praktijken. Wiley, New York.
• King, Horace W., Chester O. Wisler en James G. Woodburn (1948). hydraulica. Wiley, New York.
• Norton, Harry N. (1969). Handboek van transducers voor elektronische meetsystemen. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.
• Parshall, RL (1950). Water meten in irrigatiekanalen met Parshall goten en kleine stuwen. ONS. Ministerie van Landbouw, circulaire nr. 843, Washington, DC
• Robinson, A.R. (1959). Trapeziumvormige meetgoten voor het bepalen van lozingen in steile kortstondige stromen. Colorado State University Research Foundation, afdeling Civiele Techniek. Fort Collins.
• Robinson, A.R. (1968). Trapeziumvormige goten voor het meten van stroming in irrigatiekanalen. Agricultural Research Service Publicatie ARS 41-140, Washington, D.C.
• Robinson, A.R. en A.R. Chamberlain (1960). Trapeziumvormige goten voor open kanaalstroommeting. Transacties van de American Society of Agricultural Engineers 3 (2): 120-124.
• Schoenborn, E.M. en A.P. Colburn (1939). Het stromingsmechanisme en de prestaties van de rotameter. Transacties van het American Institute of Chemical Engineers 35(3): 359.
• Streeter, Victor L. (1962). Vloeistofmechanica. McGraw Hill, New York.
• ONS. Ministerie van Landbouw Farmer's Bulletin 813.

WATERMETER

een apparaat voor het meten van de hoeveelheid toegevoerd of verbruikt water. Waterleidingen worden gebruikt voor: 1) volumetrisch, het meten van de hoeveelheid stromend water door afwisselend een bepaald volume te vullen en het aantal vullingen te registreren (Fraget watermeter); deze V. geven het meest nauwkeurige verslag, maar ze zijn omslachtig; 2) hoge snelheid, gebaseerd op het principe dat de hoeveelheid water die in de pijp stroomt evenredig is met de snelheid van zijn beweging; 3) Venturi-watermeters en -membranen, waarvan de werking gebaseerd is op het feit dat de hoeveelheid water die stroomt evenredig is met het drukverschil in de brede en vernauwde delen van het apparaat. Bij spoor. watervoorziening, de meest voorkomende zijn Voltmann-watermeters met hoge snelheid die in pompstations zijn geïnstalleerd en "vane" -meters - op het distributienetwerk, in de buurt van waterafgiftepunten. W. Woltman bestaat uit een celluloid pinwheel 1, in het lichaam geplaatst 2, transmissiemechanisme: 3 en tegen 4. V. wordt in rechte delen van de watertoevoer gestoken. Wanneer water door de pijpleiding beweegt, draait de spinner en elke omwenteling komt overeen met een bepaald volume stromend water. De rotatie van de draaischijf wordt doorgegeven aan het telmechanisme, dat de hoeveelheid water weergeeft die door de watermeter is gegaan. De "gevleugelde" V. verschilt van V. Voltman doordat deze in plaats van een draaitafel een schoepenrad heeft en de beweging van water loodrecht op de as van het wiel is gericht.

• - een apparaat voor het meten van de hoeveelheid toegevoerd of verbruikt water. Voor waterleidingen worden V. gebruikt: 1) volumetrisch, het meten van de hoeveelheid stromend water door afwisselend een bepaald volume te vullen en ...

  Technisch spoorwegwoordenboek

• - een projectiel voor het bepalen van de hoeveelheid verbruikt water op een willekeurig punt in het waterleidingnet. Watermetersystemen, zeer talrijk, vallen in twee categorieën, afhankelijk van de methode om water in ...

  Encyclopedisch woordenboek van Brockhaus en Euphron

• - ; pl. reservoir/ry‚ R....

  Spellingwoordenboek van de Russische taal

• - reservoir / r,...
• - sluisreservoir/r,...

  samengevoegd. Afzonderlijk. Via een koppelteken. Woordenboek-referentie

• - WATERMETER, -a, echtgenoot. 1. Een apparaat dat in sommige gevallen het waterniveau weergeeft. apparaat. 2...

  Verklarend woordenboek van Ozhegov

• - WATERMETER, watermeter, echtgenoot. ...

  Verklarend woordenboek van Ushakov

• Verklarend woordenboek van Efremova

• - watermeter I m. Een apparaat voor het meten van het niveau of de stroom van water. II m. Een klein insect in de orde van beestjes met een dun lichaam en lange poten, in staat om snel door het water te bewegen; schaatsenrijder...

  Verklarend woordenboek van Efremova

• - ...

  Spellingwoordenboek

• - ...