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

Voordat u op een locatie een put boort, is het noodzakelijk een grondig onderzoek van de grond uit te voeren om de plaatsen met de kleinste diepte van watervoerende lagen te bepalen. Bij het bestellen van een professionele dienst nemen de artiesten deze functie zelf op zich, waarbij ze gebruik maken van verschillende middelen van geologische verkenning. Zelf een watervoerende laag vinden is niet zo eenvoudig, maar het is heel goed mogelijk als je een apparaat gebruikt om ondergronds water te vinden. Een dergelijke inrichting vereenvoudigt het proces aanzienlijk en maakt het mogelijk om met voldoende nauwkeurigheid een geschikte locatie voor het boren te bepalen.

Boringen zullen het vroeg of laat mogelijk maken om de aquifer in welk gebied dan ook te bereiken. Wanneer dit gebeurt, na 10 of 100 meter, hangt af van het geologische gedeelte van de bodem. Omdat de diepte van het boren van invloed is op de complexiteit en kosten ervan, is het erg belangrijk om de locatie van het grondwater op de locatie te kennen voordat u met de werkzaamheden begint.

Het hoge water bevindt zich meestal al op enkele meters van het aardoppervlak. Het is echter niet geschikt om te drinken en voor de meeste huishoudelijke behoeften, omdat het verzadigd is met afvalwater, dat een hoge mate van vervuiling kent.

Ter info. Een apparaat voor het zoeken naar water in een gebied kan op dezelfde manier reageren op hoogwater als op andere horizonten. Om de juiste boorlocatie te bepalen, is het daarom belangrijk om te leren hoe u de verkregen gegevens kunt analyseren.

Op een diepte van 10-40 m bevinden zich interstratale watervoerende lagen, die vaak geschikt zijn om te drinken en te koken. In dit geval is het waterdichte gesteente zand (klei), wat de penetratie van oppervlaktewater vertraagt. Meestal is het de zandige horizon waar de eigenaar van de site zich op concentreert bij het zelfstandig boren van een put.

De schoonste is de artesische bron, die zich op een diepte van 40 m bevindt, wat het vinden van water veel moeilijker maakt. Voor dergelijke doeleinden worden proefboringen of gespecialiseerde instrumenten gebruikt die water op grote afstand van het aardoppervlak kunnen detecteren.

Apparaten voor het zoeken naar water op de site

Door het gebruik van speciale instrumenten voor het zoeken naar grondwater kunt u in relatief korte tijd de optimale plek vinden voor het boren van een put.

Aneroïde barometer

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

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

Rekenvoorbeeld. De barometerstand bij de natuurlijke waterbron bedraagt ​​740 mm, en direct ter plaatse 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 "Pulse"

Onder invloed van de aantrekkingskracht van de maan en de zwaartekracht van de aarde neigen watervoerende lagen naar het oppervlak, waardoor druk tussen de lagen ontstaat. Tijdens de beweging van dergelijk water wordt een bronader gevormd, die door rotsen loopt, geëlektrificeerd wordt en geomagnetische pulsaties verkrijgt.

Met het Pulse-waterzoekapparaat, dat eenvoudig met uw eigen handen te monteren is, kunt u elektromagnetische trillingen van een watervoerende laag detecteren. 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 is, hoe hoger de voltmeterwaarden.

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

Schematisch diagram van het Pulse-apparaat

Apparaat "Hydroscoop"

Het werk van "Hydroscope" omvat het onderzoeken 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 middelen om grondwater te zoeken, maakt dit apparaat geen gebruik van indirecte gegevens, maar van een direct signaal van protonen, waardoor de fout in het eindresultaat tot een minimum wordt beperkt.

De belangrijkste componenten van de hydroscoop zijn:

• een cirkelvormige antenne voor het verzenden en ontvangen van signalen;
• pulsgenerator;
• een blok condensatoren voor excitatie van nucleaire magnetische resonantie;
• besturingseenheid voor het verwerken van de ontvangen gegevens.

Het apparaat wordt meestal geïnstalleerd op een voertuig met een hoog niveau van cross-country capaciteiten, bijvoorbeeld GAZ-66, en wordt gebruikt voor geologische onderzoeken van het gebied.

"Hydroscoop" - een professioneel apparaat voor het vinden van water

Traditionele methoden voor het identificeren van watervoerende lagen

Het zoeken naar water met behulp van gespecialiseerde instrumenten is niet de enige methode om watervoerende lagen op de locatie te detecteren. En hoewel traditionele methoden niet altijd even nauwkeurig zijn, helpen ze bij gebrek aan een andere optie soms bij het bepalen van een geschikte boorplaats.

• Silicagel gebruiken

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

• Observatie van planten

Een goede kennis van de plantkunde zal u helpen begrijpen waar het water zich in het gebied bevindt. Vochtminnende vegetatie groeit op plaatsen dichtbij een ondergrondse bron. Het is ook de moeite waard om je te concentreren op hoe wilgen en berken groeien. Meestal helt de kroon van deze bomen richting het water.

• Wichelroedelopen (wichelroedelopen)

Deze methode is een van de oudste methoden om het gebied te verkennen. 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 een locatie.

Wichelroedelopen wordt door velen beschouwd als een occulte manier om naar ondergronds water 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 via proefboringen of geavanceerde waterzoekinstrumenten die door boorputten worden gebruikt.

Video: hoe te zoeken naar watervoerende lagen

Yal) Yul (Ya,)g F o 8 f » f-s

tq chea1 op)blyy;"., - - – aaam» yuiyaa » b.”

Klasse 42e, 2.) PATENT HA UITVINDING

BESCHRIJVING van een apparaat voor het meten van de hoeveelheid stromende vloeistof, naar het patent van S. P. Skrylnikov, verklaard op 14 maart

1929 (stat.certificaat nr. 42688).

Het voorgestelde apparaat behoort tot

r het aantal van die apparaten voor het meten van de hoeveelheid stromende vloeistof, waarbij spoelkleppen worden gebruikt die worden bestuurd door een elektromagneet, met opname in het circuit van elektrische meters. Het apparaat werkt door vloeistof achtereenvolgens door twee kamers te laten gaan: de ontvangst- en meetkamers, met behulp van een vlotter en een spoel, die omhoog gaat door de aantrekkingskracht van een elektromagneet en daalt met een breuk in de ketting als gevolg van 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 laagste stroomsnelheden en drukken.

De tekening toont het apparaat in een verticale doorsnede.

Vloeistof wordt in de ontvangstkamer 4 gegoten via de inlaatpijpleiding 1 via de bovenste gaten 18 in de spoel 8 en in de wanden van het apparaat. Wanneer de holte van de onderste meetkamer wordt geleegd, stroomt de elektrische stroom uit de bron 12 op deze manier: door een extra elektromagneet 9, contact 15 van de onderste vlotter 7, vaste contacten 16, door contact 14 van de bovenste vlotter 6, via de elektromagneet 10 en via de elektriciteitsmeter 11.

De spoel 10 trekt de spoel 8 omhoog, die in de opgeheven positie de voortbeweging en de vloeistofstroom door respectievelijk de pijpen 1 en 2 afsluit, terwijl ze tegelijkertijd communiceren via de gaten 18 en de uitsparing 17, de bovenste ontvangstkamer 4 van de inrichting met de onderste meetkamer 5; Hierdoor wordt de laatste kamer gevuld met vloeistof die er vanuit kamer 4 in is gegoten.

Totdat de onderste kamer volledig gevuld is, blijft de spoel de hele tijd omhoog staan, en alleen de drijvende vlotter 6, die de contacten 14 en 16 opent, zal de stroom onderbreken: dan zal de spoel 8 naar beneden gaan en zal de vlotter 7 loskomen van de elektromagneet 9 zal omhoog drijven. Tegelijkertijd zal de vloeistofstroom door pijpleiding 1 worden hervat en uit de uitlaatpijp 9 eronder stromen: de werkcyclus wordt herhaald, elke keer dat er een markering wordt ontvangen in de elektromagnetische teller 11 of in de teller van het aantal aangesloten ods naar de spoel.

Om de hoeveelheid stromende vloeistof te regelen wordt een conventionele plunjer 8 gebruikt; vastdraaien of losschroeven waardoor het e 1 bot van de meetkamer o dienovereenkomstig verandert.

P r e d 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 aangesloten op het elektrische metercircuit, gekenmerkt door het gebruik van twee o die zich in de meetkamer in het elektromagneetcircuit bevinden 10

""in, Hydrogr. Uyr. Eten BA!. S en R;,ъ::„l.:::.inar:d, alayan Gl, A en gebladerte. op verschillende hoogtes van drijvers b, 7, 1 uitgerust met steungongs 24, 16, waarvan de onderste drijver 7, gemaakt van magnetisch materiaal, zich in de aantrekkingssfeer bevindt van een extra elektromagneet die eronder is geplaatst en is opgenomen in het circuit van de dezelfde elektromagneet 10. 9, 2. Uitvoeringsvorm beschreven in i. 1 meetinstrument, verschillend in toepassing, ter verandering!

F van de kamercapaciteit, de gebruikelijke regelplunjer 8.

3. Uitvoeringsvorm van de in lid 1 en 2 beschreven meetinrichting. gekenmerkt doordat tussen de inlaten. de opening van de meetkamer en daaronder. De toevoerpijpleiding 1 omvat de ontvangstkamer 4, die met laatstgenoemde communiceert via een afzonderlijk bypasskanaal - de spoel in de onderste positie van laatstgenoemde.

Water in aquacultuurfaciliteiten wordt meestal door gesloten pijpleidingen of door open kanalen geleid, en de watervolumes zijn behoorlijk groot. De kosten van de watervoorziening zijn rechtstreeks afhankelijk van het verplaatste vloeistofvolume en de totale systeemdruk die door de pompen wordt gecreëerd. Om onnodige verplaatsing van water te voorkomen, is het noodzakelijk om precies te weten hoeveel water er door de leidingen stroomt en hoeveel water er moet stromen. Hieronder worden verschillende methoden voor het bepalen van de waterstroom beschreven.

Verschillende stroommeetapparaten kunnen worden geclassificeerd op basis van verschillende criteria. Dit boek hanteert de volgende classificatie van apparaten voor directe metingen: debietmeters met variabel drukverschil; constante drukverschilstroommeters; verschillende flowmeters; meters voor het meten van debiet in open kanalen.

Apparaten voor directe flowmeting

Het eenvoudigste apparaat om de vloeistofstroom rechtstreeks te meten is een meetvat compleet met een stopwatch. Voordat het vullen van de meettank begint, moet de stroming in de leiding of het open kanaal zich stabiliseren; dit duurt enkele seconden na het openen van de klep. Stel met behulp van een stopwatch de tijd in die nodig is om de meettank te vullen. Op basis van de verkregen gegevens wordt het vloeistofdebiet bepaald. Ondanks zijn eenvoud biedt de beschreven methode een zeer acceptabele meetnauwkeurigheid. De grootte van de fout bij het meten van het volume van de binnenkomende vloeistof zal echter afhangen van het volume van de meettank en de relatieve stroomsnelheid. Dus als een tank van 10 liter gevuld is met water dat met een snelheid van 200 l/min stroomt, dan is deze zeer snel gevuld. Het meten van de stroomsnelheid over zeer korte tijdsperioden gaat dus gepaard met fouten die gemaakt worden bij het aan- en uitzetten van de stopwatch. uit. Tegelijkertijd zal de vultijd langer zijn als het vloeistofdebiet klein is in vergelijking met het volume van de meetcontainer. Het aandeel van de tijd die verloren gaat bij het in- en uitschakelen van de stopwatch zal dan klein zijn vergeleken met de tijd die nodig is om de maatbeker te vullen. In dit geval wordt de meetfout verminderd.

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

waarbij Q de hoeveelheid vloeistof is die in één minuut door de meter gaat; V is het volume van de meetkamer van de meter; 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 meter gaat; γ is het soortelijk gewicht van de vloeistof; Q en n zijn hetzelfde als in de vorige formule.

Een volumetrische meter met kantelkamers, die werkt volgens het principe van het tellen van gewichtsdoses (Fig. 10.20), bestaat uit twee kamers die boven elkaar zijn geplaatst, waarbij de waterinlaat zich boven de bovenste kamer bevindt. De vloeistof komt de meter binnen, vult de bovenste kamer en begint in de onderste kamer te stromen. Het vullen van de onderste kamer gaat door totdat het zwaartepunt zo sterk verschuift dat de kamer het evenwicht verliest en omvalt. Tegelijkertijd wordt het verzamelde water afgevoerd. Na volledige lediging keert de teller terug naar de oorspronkelijke positie. Tijdens het kantelen wordt de bovenste kamer gevuld met water en levert dit aan de onderste kamer wanneer deze zijn oorspronkelijke positie inneemt.

Een zuigermeter (Fig. 10.21) behoort tot volumetrische meters met geforceerde verplaatsing van vloeistof en werkt als volgt. Water komt via de inlaat de kamer rechts van de zuiger binnen. De zuiger begint naar links te bewegen, waardoor de vloeistof wordt verplaatst die zich heeft verzameld in de kamer links van de zuiger. Voordat de zuiger de uiterst linkse positie bereikt, beweegt de zuiger 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 linkerkant van de zuiger inwerkt, beweegt deze naar rechts, waardoor water uit de rechterkamer via de uitlaatpoort naar buiten wordt verplaatst. Voordat de zuiger de uiterst rechtse positie bereikt, beweegt hij de plunjerklep naar rechts, wat resulteert in de opening van een gat dat de inlaatpijp met de rechterkamer verbindt. Tijdens één werkingscyclus verplaatst de zuiger een bepaald volume vloeistof uit het apparaat. Het aantal bewegingen van de zuiger wordt opgeteld door een telmechanisme, en de hoeveelheid vloeistof die door het apparaat gaat, wordt bepaald door het aantal cycli te vermenigvuldigen met het vloeistofvolume dat wordt verplaatst tijdens één werkingscyclus van de zuiger. In de industrie worden meters niet met één, maar met meerdere zuigers gebruikt die een heen en weer gaande beweging uitvoeren, wat een soepelere werking garandeert. De nauwkeurigheid van de instrumentaflezingen hangt af van de hoeveelheid vloeistoflekkage tussen de wand van de meetkamer en het werkelement. Deze lekkage heeft een grote impact op de meteruitleesfout. Als dit wordt geëlimineerd, werken volumetrische meters met cilindrische zuigers met een hoge nauwkeurigheid; de fout kan slechts 0,2-0,3% bedragen (Eckman, 1950). Omdat dit soort meters werken volgens het principe van volumemeting, hebben de dichtheid en viscositeit van de vloeistof vrijwel geen invloed op de nauwkeurigheid van de metingen. Meters met heen en weer bewegende zuigers worden gebruikt in verschillende watertoevoersystemen met massadebieten van 37 tot 3785 l/min. Het gebruik ervan wordt echter beperkt door de speciale vereisten van de vloeistof, die niet corrosief of te stroperig mag zijn (Eckman, 1950).

Schijfzuigerteller. Om de hoeveelheid vloeistof die door een systeem stroomt te meten, telt u met schijf| zuiger (Fig. 10.22). Het wijdverbreide gebruik van deze meters als watermeters wordt verklaard door hun eenvoud van ontwerp, compactheid en relatief lage kosten. In het midden van de toonbank is een bal geïnstalleerd in een bolvormige kom, waarop een platte schijf is bevestigd. Tijdens de werking van de teller zwaaien de bal en de schijf in een bolvormige kom rond een gemeenschappelijk geometrisch centrum, maar roteren ze niet. Onder invloed van de druk van de vloeistof die door de inlaat het apparaat binnendringt, gaat de schijf omlaag of omhoog, afhankelijk van zijn positie ten opzichte van de inlaatpijp. Wanneer vloeistof door de meterkamer stroomt, beweegt het vlak van de schijf langs de wanden en de bal roteert samen met de schijf in zijn zitting. Onder invloed van het drukverschil in de inlaat- en uitlaatpijpen stroomt water met de schijf rond de bal en wordt naar de uitlaatpijp geleid. Terwijl de bal beweegt, beweegt het uitsteeksel aan het bovenste deel langs het oppervlak van de kegel, waarvan de bovenkant samenvalt met het midden van de bal. Omdat de inlaat- en uitlaatpijpen gescheiden zijn door een scheidingswand (niet getoond in Fig. 10.22), moet water door de inlaatpijp en rond de bal stromen en te allen tijde onder de schijf blijven. De as van de schijf drijft een telmechanisme aan dat het aantal bewegingen van de bal en de schijf registreert. Dit getal, vermenigvuldigd met het vloeistofvolume dat per cyclus wordt verplaatst, stelt ons in staat het vloeistofvolume te bepalen dat door het apparaat is gepasseerd. De beschreven meters kunnen werken bij elke druk en temperatuur van het gemeten medium. De dichtheid en viscositeit van de vloeistof kunnen echter de nauwkeurigheid van de metingen beïnvloeden, aangezien vloeistoflekkage door openingen mogelijk is in apparaten van dit ontwerp. Bij debieten van 55 tot 1890 l/min, de relatieve fout van meters met een oscillerende schijf! bedraagt ​​doorgaans niet meer dan 1%.

Roterende teller met rechte messen. Het schematische diagram van een roterende teller met rechte bladen wordt getoond in Fig. 10.23. Het belangrijkste element van het apparaat is een rotor die excentrisch in de behuizing is geïnstalleerd en is uitgerust met bladen. Wanneer de rotor draait, blijven de bladen onder invloed van veren altijd tegen het binnenoppervlak van de behuizing gedrukt. De vloeistof stroomt door de meter en drukt op de bladen en zorgt ervoor dat de rotor draait, die op zijn beurt de vloeistof naar de uitlaatpijp drijft. De rotorsnelheid is vast en bepaalt het vloeistofvolume dat door de meter gaat. De dichtheid en viscositeit van de vloeistof hebben geen invloed op de meetnauwkeurigheid van roterende meters, aangezien dit ontwerp wordt gekenmerkt door minimale lekkage van de te meten stof. De relatieve meetfout van roterende meters met rechte bladen bedraagt ​​niet meer dan 0,2-0,3%.

Variabele drukverschildebietmeters

Onder de instrumenten die worden gebruikt om debieten te meten, worden op grote schaal meters gebruikt waarvan de werking is gebaseerd op het meten van variabele drukval. Zo'n flowmeter meet het drukverschil dat ontstaat in een restrictie-apparaat dat in de pijpleiding is geïnstalleerd en zet dit om in flowwaarden. Het stroomdiagram van vloeistof door een versmald gedeelte wordt getoond in Fig. 10.24. Volgens de Bernoulli-vergelijking (10.3) neemt bij toenemende stroomsnelheid de statische druk van de vloeistof in de pijpleiding af, op voorwaarde dat Z 1 = Z 2 (secties 1 en 2; zie Fig. 10.24).
waarbij Z 1 en Z 2 nivelleringshoogten zijn 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 jet-continuïteitsvergelijking is het mogelijk om een ​​wiskundige relatie vast te stellen tussen de stroomsnelheid van een onsamendrukbare vloeistof en de drukval:

Als we aannemen dat de pijpleiding horizontaal is en Z 1 = Z 2, heeft deze vergelijking de volgende vorm:
Voor een onsamendrukbare vloeistof kunnen we aannemen dat γ 1 =γ 2, a A 1 v 1 =A 2 v 2.
Door uitdrukking (10.6) te vervangen door vergelijking (10.5), verkrijgen we na transformatie
Als we vergelijking (10.7) voor v 2 oplossen, verkrijgen we
Een gezamenlijke oplossing van de jetcontinuïteitsvergelijkingen en (10.8) geeft de volgende uitdrukking:
Voor een specifieke teller hebben de grootheden A 1 en A 2 een bepaalde betekenis; Daarom bepalen we voor het gemak de constante M - de modulus van het restrictie-apparaat:
Om de werkstroomformule te verkrijgen, worden bovendien nog twee coëfficiënten geïntroduceerd: de stroomcoëfficiënt C voor een bepaald restrictie-apparaat en de stroomcoëfficiënt K.
waarbij Qd de werkelijke waarde is van de stroomsnelheid van de vloeistof die door het apparaat stroomt; Q id - theoretisch (zonder verliezen) stroomsnelheid van vloeistof die door de meter stroomt.

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

Als Venturi-mondstukken als openingen worden gebruikt, worden meestal de waarden van de coëfficiënten C en M gebruikt voor de berekening. Bij het berekenen van normale membranen en mondstukken wordt coëfficiënt K gebruikt (Eckman, 1950). De formule voor praktische berekeningen van restrictie-apparaten is dus als volgt:
De volgende typen openingen worden gebruikt in meters met variabel debiet: Venturi-spuitmonden; normale sproeiers; normale diafragma's; gebogen en lusvormige buisdelen; Pitot-buizen.

Venturi-sproeiers. In afb. 10.25 toont een Venturi-mondstuk van het Herschel-type. Een standaard Venturimondstuk bestaat uit een taps toelopend inlaatdeel L 1, een middendeel, de zogenaamde nek, L 2 met een minimale doorsnede en een soepel uitzettend uitlaatdeel L 3. Het profiel van de inlaat- en uitlaatdelen van het mondstuk is zo gekozen dat het drukverlies minimaal is. Omdat vloeistof met maximale snelheid door de mondstukhals stroomt, zal de statische druk in het vernauwde gedeelte lager zijn dan de druk vóór de vernauwing. De selectie van drukwaarden wordt uitgevoerd in het gebied met de grootste uitzetting van het inlaatgedeelte van het mondstuk en in de nek. Het gemeten drukverlies wordt omgezet in debieten 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 uit tabellen of grafieken gehaald (Fig. 10.26), en de de stroomcoëfficiënt wordt bepaald als een functie van het Reynoldsgetal. Bij voldoende grote Reynoldsgetallen, beginnend bij een waarde van 2,5·10 5, wordt de stroomcoëfficiënt! permanent. De C-waarden liggen op de doorgetrokken lijn. De gestippelde curven beperken het bereik van C-waarden. Stroomcoëfficiënten worden bepaald voor mondstukken geïnstalleerd in buizen 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 oppervlakten van de leidingen). gaten in de hals van het Venturi-mondstuk en de pijpleiding). Helaas zijn er zeer weinig gegevens voor lage Reynolds-getallen en voor pijpen met een diameter van minder dan 5,08 cm. Dit vormt echter geen obstakel voor het wijdverbreide gebruik van Venturi-stroommeters en andere variabele druk-stroommeters, aangezien de theoretische methode dat wel is uiterst zelden gebruikt in debietmeettechnologie. In de praktijk wordt de druk doorgaans gemeten met een manometer, en wordt het debiet dat overeenkomt met elk drukverschil bepaald door directe volumemeting of door een ander vooraf gekalibreerd meetapparaat. Op deze manier worden punten verkregen voor het uitzetten van de drukval versus debiet. Bij het meten van de stroom is het voldoende om het drukverschil te bepalen en de grafiek te gebruiken om de bijbehorende stroomwaarde te vinden.

Normale sproeiers. In afb. Figuur 10.27 toont schematische diagrammen van twee normale mondstukken. Normale sproeiers, zoals Venturi-sproeiers, werken volgens het principe van het meten van een variabel drukverschil. Omdat de verhouding tussen de inlaat- en uitlaatdiameters van normale sproeiers groter is, veroorzaken ze een groter drukverlies in vergelijking met Venturi-sproeiers vanwege de aanzienlijke toename van de turbulentie. Normale mondstukken hebben echter het voordeel ten opzichte van Venturi-mondstukken, dat ze minder ruimte nodig hebben en tussen pijpleidingflenzen kunnen worden geïnstalleerd.

Normaal gesproken wordt op drie punten druk uit normale spuitmonden gehaald. Bij het aftappen van druk met behulp van afzonderlijke gaten in de pijpleiding (zie Fig. 10.28), bevindt het hogedrukaftappunt zich op een afstand van de mondstukinlaat op een afstand gelijk aan één pijpleidingdiameter, en wordt het lagedrukaftappunt boven de mondstukuitlaat genomen. op een afstand van één pijpleidingdiameter van de inlaatmondstukopeningen voor mondstukken met een hoge β-verhouding (β>0,25) of op een afstand van anderhalve diameter van de mondstukhals tot de mondstukinlaat voor mondstukken met een lage β-verhouding ( β
In een normaal mondstuk getoond in Fig. 10.29 worden er drukonttrekkingsgaten in de mondstukhals geboord. Hoge druk wordt bemonsterd op een punt op afstand van de inlaat van het mondstuk op een afstand gelijk aan één pijpleidingdiameter. Het lagedruk-aftapgat wordt in de wand van de mondstukhals geboord op een afstand van 0,15 van de halsdiameter vanaf de mondstukuitlaat. Met deze drukbemonsteringsmethode kunt u de werkelijke druk in de spuitmondkamer regelen. Gaten die in de hals van het mondstuk zijn geboord, zijn handig als het mondstuk wordt blootgesteld aan de atmosfeer.

In afb. Figuur 10.30 toont twee methoden voor het selecteren van de druk van een restrictie-apparaat op de kruising van de mondstukflens en het binnenoppervlak van de pijpleiding. In het diagram bovenaan Fig. Figuur 10.30 toont een ringvormige kamer die communiceert met de interne holte van de pijpleiding via een ringvormige sleuf (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 gaten voor impulsbuizen rechtstreeks door de pijpleidingwand worden geboord. De tweede methode (zie onderaan Fig. 10.30) is dat de gaten voor de impulsbuizen onder een hoek ten opzichte van de drukkraan worden geboord. Afmetingen; gaten en de hellingshoek worden zo gekozen dat de diameter van het inlaatgedeelte van het gat na afwerking niet groter is dan 0,02 van de interne diameter van de flens.

De methode voor het bemonsteren van druk door gaten die in de hals van het mondstuk zijn geboord, wordt relatief zelden gebruikt, wat wordt verklaard door de complexiteit van het leggen van verbindingsleidingen tussen de lagedrukkamer en de drukverschilmeter. Bovendien stellen dergelijke metingen hoge eisen aan de reinheid van het oppervlak van de drukaftapgaten, omdat de stroomsnelheid daarin zijn maximale waarde bereikt en de geringste ruwheid tot aanzienlijke fouten bij de drukmetingen kan leiden. De drukbemonsteringsmethode waarbij onder een hoek geïnstalleerde impulsbuizen worden gebruikt, wordt gekenmerkt door de grootste fout in vergelijking met 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 gaten in de pijpleiding worden gevoerd. Het is deze selectiemethode: druk die het meest wordt gebruikt in de ingenieurspraktijk.

Om het debiet te bepalen wordt formule (10.14) gebruikt.

De verbruikscoëfficiënt C wordt bepaald uit de grafiek in Fig. 10.31. De grafiek is gemaakt voor pijpleidingen met een diameter van meer dan 5,08 cm en een normaal mondstuk, waarvan het profiel van het inlaatgedeelte wordt gevormd door cirkelbogen 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. Coëfficiënt K wordt berekend met behulp van formule (10.12).

De theoretische methode voor het bepalen van het debiet met behulp van formule (10.14) wordt zeer zelden gebruikt. De kalibratie van normale mondstukken op de testbank wordt op dezelfde manier uitgevoerd als de kalibratie van Venturi-mondstukken.

Normale openingen. Een normaal diafragma is een dunne, platte schijf met een concentrische opening. De diameter van de pijpleiding waarin het membraan is geïnstalleerd, moet groter zijn dan de diameter van het membraangat (Fig. 10.32). De vloeistofstroom die door de pijpleiding stroomt, komt een diafragma binnen, waardoor de doorsnede kleiner wordt. Omdat de stroomsnelheid in het membraan groter is dan in de pijpleiding, zal de statische druk in het vernauwde gedeelte kleiner zijn dan de druk in de pijpleiding vóór het membraan. Dit drukverschil kan worden omgezet in snelheid of stroomsnelheden van de stromende vloeistof.

Membranen zijn verkrijgbaar in concentrische, excentrische en segmentale typen. Bij concentrische membranen vallen de assen van het membraan en de pijpleidinggaten samen. Bij excentrische membranen is de as van de meter gelijk aan de diameter van de pijpleiding. Segmentaal en excentrisch zijn een segment van een cirkel 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 besproken.

Er zijn vijf verschillende manieren om druk uit normale membranen te halen.

1. Impulsbuizen worden geleverd via flenzen. 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 moet zich op een afstand van 2,54 cm bevinden. cm vanaf het tegenoverliggende oppervlak van het diafragma (zie onderste deel Fig. 10.32).

2. Er wordt druk uitgeoefend op punten op afstand van het membraan op 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 pulsbuis en het vooroppervlak van het membraan gelijk zijn aan één diameter van de pijpleiding, en aan de lagedrukzijde - de helft van de diameter van de pijpleiding vanaf hetzelfde oppervlak van de pijpleiding. het diafragma. Deze afstanden blijven voor alle waarden constant (zie bovenaan Fig. 10.32).

3. De pulsbuis wordt naar het vernauwde stroomgedeelte gebracht op de kortste afstand van het achteroppervlak van het membraan. Bij de dochter wordt hoge bloeddruk geselecteerd; op afstand van het vooroppervlak van het diafragma op een afstand gelijk aan 1/2-2 van de diameters van de pijpleiding; Meestal wordt deze afstand gelijk gesteld aan één diameter van de pijpleiding. Om lage druk te selecteren, wordt de impulsbuis in de vernauwde dwarsdoorsnede van de stroom gestoken op het punt van minimale druk; de aard van de verandering in statische druk achter het diafragma wordt uitgedrukt door de curven getoond in Fig. 10.33.

4. Impulsbuizen worden naar het grensvlak tussen de pijpleiding en het membraan gebracht. Zowel voor als na het membraan wordt druk uitgeoefend, op de kruising van de binnenwand van de pijpleiding met de membraanschijf. Opties voor het aansluiten van impulsbuizen met deze meetmethode worden getoond in Fig. 10.30 uur. Voor alle soorten vernauwingsapparaten zijn deze opties hetzelfde.

5. Impulsbuizen geïnstalleerd langs de leiding. In dit geval wordt de druk gemeten op die punten aan beide zijden van het membraan waar de stroom stabiel is. In feite wordt zo de omvang van het niet-herstelbare drukverlies in het membraan bepaald. De drukken worden gemeten op een afstand van 272 pijpleidingdiameters vóór en 8 pijpleidingdiameters na het vooroppervlak van het membraan. Deze drukselectiemethode wordt relatief zelden gebruikt, omdat de in dit geval gemeten drukval veranderingen in de stroming in mindere mate weerspiegelt in vergelijking met andere genoemde methoden. Vandaar de grote fout in de metingen tijdens metingen.

De berekeningsformule voor het debiet voor concentrische membranen is als volgt:

De waarden van de K-coëfficiënten voor alle drukselectiemethoden (exclusief de selectiemethode 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 de diameters voor een nominale pijpleidingdiameter van 5,08 cm wordt getoond in Fig. 10.34.

De relatie tussen Q en P 1 - P 2 voor een membraan dat onder specifieke omstandigheden werkt, kan op een proefbank worden bepaald met behulp van een ander direct volumemeetapparaat, zoals hierboven beschreven voor een Venturi-spuitmond. De grafiek verkregen tijdens de kalibratie; Voor praktijkmetingen wordt gebruik gemaakt van de afhankelijkheid van het drukverschil P 1 -P 2 van het debiet Q.

Vergelijkende analyse van Venturi-sproeiers, normale sproeiers en membranen. In afb. Figuren 10.35-10.37 tonen de statische drukverdelingskrommen die zijn opgebouwd uit experimentele gegevens wanneer normale mondstukken, Venturi-mondstukken en normale membranen in de pijpleiding zijn geïnstalleerd. Het grootste drukverlies is merkbaar bij het membraan, het minimum bij de Venturi-spuitdop en het gemiddelde bij de normale spuitdop. Hoe groter de drukval, hoe groter het energieverlies dat gepaard gaat met wervelvorming en wrijving van de stroming tegen de wanden van de pijpleiding. Het niet-herstelbare drukverlies in een Venturi-mondstuk is dus aanzienlijk minder dan bij mondstukken en membranen. In afb. Figuur 10.38 toont drukverliescurven voor apparaten met normale openingen, uitgedrukt als een percentage van de drukval, afhankelijk van β, de verhouding tussen de diameters van de mondstukhals of membraanopening en de pijpleiding. Zoals je zou verwachten, geldt voor alle soorten beperkende apparaten: hoe groter β, hoe kleiner het drukverlies, aangezien naarmate β toeneemt, de stroomsnelheid en de turbulentie afnemen. Uit de gegeven grafieken blijkt ook dat het drukverlies in een Venturi-spuitmond aanzienlijk minder is dan bij spuitmonden of membranen, namelijk; Het belangrijkste voordeel van het Venturi-mondstuk.

Venturi-spuitmonden worden gekenmerkt door een hoge meetnauwkeurigheid en vereisen geen frequente kalibratie, zoals conventionele spuitmonden of membranen, omdat ze slijtvaster zijn, wat vooral belangrijk is bij het werken met vloeistoffen die mechanische onzuiverheden bevatten. Venturi-sproeiers vereisen echter aanzienlijk meer installatieruimte en zijn duurder. Normale straalpijpen nemen qua kosten, slijtvastheid, de aard van de statische drukverdeling en de benodigde lengte van het rechte stuk van de pijpleiding een tussenpositie in tussen Venturi-straalpijpen en membranen. Een belangrijke voorwaarde voor het verkrijgen van goede resultaten is ook de zorgvuldige installatie van normale mondstukken in pijpleidingen. Membranen zijn relatief eenvoudig te installeren en vereisen geen grote lengte rechte pijp, maar ze slijten snel en vereisen frequente kalibratie. Vanwege hun lage mechanische sterkte falen ze vaak als gevolg van plotselinge drukveranderingen. Tegelijkertijd zijn diafragma's goedkoper dan alle beschouwde vernauwingsapparaten, wat heeft geleid tot het wijdverbreide gebruik ervan.

Centrifugale flowmeters. Kromlijnige delen van de pijpleiding, waarin de werking van centrifugaalkrachten in de vloeistofstroom tot uiting komt, kunnen ook worden gebruikt om de stroming te meten. Onder invloed van centrifugale krachten wordt de stroming naar de buitenwand van het gebogen gedeelte gedrukt, waardoor de druk op de buitenwand van het gebogen gedeelte groter zal zijn dan op de binnenwand. Het drukverschil gemeten op twee punten in de stromingsdoorsnede kan worden omgezet in snelheidswaarden. In afb. 10.39 en 10.40 tonen schematisch debietmeters die volgens dit principe werken. Een ervan is gemaakt op de hoekpijp van de pijpleiding en de andere is een lusvormige buis. De hoekstroommeter is wijdverbreider geworden omdat hij 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 hoekdebietmeter. Pulsbuizen voor drukbemonstering bevinden zich langs de gemeenschappelijke symmetrieas van de gebogen delen van de buiten- en binnenwanden van de hoekbuis (zie Fig. 10.39).

Pitot-buizen. Flowmeters die werken volgens het principe van het meten van een variabele drukval, omvatten ook pitotbuizen. In de regel worden ze gebruikt bij het meten van de gasstroom, maar pitotbuizen kunnen ook worden gebruikt bij het meten van de vloeistofstroom. De pitotbuis bestaat uit twee kamers (Fig. 10.41) - intern en extern. Het open uiteinde van de binnenkamer is gericht naar de stroom van de te meten substantie; Er zit een gat in de buitenste kamer, waarvan de as loodrecht staat op de richting van de bewegende stroom. De druk in de binnenkamer van de pitotbuis is de som van de statische en dynamische stromingsdrukken (totale druk); In de buitenste kamer wordt alleen de statische druk gemeten. Het in de twee kamers gemeten drukverschil is feitelijk het gevolg van de dynamische stromingsdruk en houdt verband met de stroomsnelheid.

Wiskundig gezien 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 FE-stroom worden uitgedrukt door de volgende vergelijking:
waarbij m massa is; v - stroomsnelheid.

Massa en gewicht zijn als volgt gerelateerd:

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

Na het uitvoeren van eenvoudige transformaties krijgen we

Door vergelijking (10.19) te herschrijven voor een eenheidsvolume verkrijgen 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
Het debiet wordt bepaald met behulp van vergelijking (10.22) en de stroomcontinuïteitsvergelijking.

Typisch worden pitotbuizen gemaakt met een kleine diameter om de invloed van inhomogeniteit van het gemeten medium zoveel mogelijk te elimineren. Pitotbuizen meten de snelheid op een punt in een stroomdoorsnede en de stroomsnelheid varieert over de dwarsdoorsnede, dus wordt de gemiddelde stroomsnelheid bepaald, die gewoonlijk ongeveer 0,83 keer de maximale snelheid is (Beckwith en Buck, 1961). Langs de as van de pijpleiding wordt een pitotbuis geïnstalleerd en de stroomsnelheid in het midden van de sectie wordt gemeten. Door deze waarde te vermenigvuldigen met 0,83 (correctiefactor), verkrijgen we de gemiddelde stroomsnelheid, die wordt vervangen door de continuïteitsvergelijking. Het oplossen van het stelsel vergelijkingen geeft het debiet.

Pitotbuizen moeten tegen de bewegende stroom in worden geïnstalleerd, zodat ze reageren op dynamische druk. De hoek tussen de as van de bewegende stroom en de as van de pitotbuis (afbuighoek) moet nul zijn, anders zullen er aanzienlijke fouten optreden.

Hierboven hebben we apparaten besproken voor het meten van de stroming door variabele drukval in relatie tot onsamendrukbare vloeistoffen zoals bijvoorbeeld 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 de samendrukbaarheid wanneer lucht door het restrictie-apparaat stroomt. De beschouwing van samendrukbare vloeistoffen viel buiten het bestek van de auteur, dus lezers die geïnteresseerd zijn in dit onderwerp kunnen verwijzen naar het werk dat is gepubliceerd door de American Society of Mechanical Engineers, Flow Meters. Theorie en toepassing" (1959).

Debietmeters met constant drukverschil

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

Roterende debietmeter. Apparaten die werken volgens het principe van het meten van de stroom bij een constant drukverschil, omvatten 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 aflezing op lineaire schaal. Het apparaat bestaat uit een verticale, conisch uitzettende transparante buis en een “drijver” die daarin vrij beweegt. Omdat de dichtheid van het “float”-materiaal groter is dan de dichtheid van de vloeistof, is de naam “float” willekeurig. De apparaatbuis moet strikt verticaal worden geïnstalleerd. De stroom van de te meten stof komt binnen via het smalle inlaatgedeelte van de buis en loopt van onder naar boven. Op de vlotter worden twee krachten uitgeoefend: de zwaartekracht en de hefkracht veroorzaakt door de stroming. De vlotter stijgt totdat deze krachten in evenwicht zijn. Vanaf dit moment zweeft de vlotter op een bepaalde hoogte. Op het oppervlak van de buis is een schaalverdeling aangebracht, waardoor u de exacte positie van de vlotter ten opzichte van het begin van de schaal kunt bepalen. Omdat de hoogte van de vlotter een maatstaf is voor de stroming, kan de schaal direct worden gekalibreerd in liters per minuut of andere stroomeenheden, maar de meest gebruikte methode is om de schaal te kalibreren in dimensieloze eenheden van 0 tot 100, die worden omgezet in werkelijke stroomwaarden met behulp van kalibratiecurven.

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

waarbij Q de volumestroom is, cm/s; A - dwarsdoorsnede, cm; C - stroomcoëfficiënt; V - inhoud, cm; g - zwaartekrachtversnelling, cm/s; ρ - dichtheid, g/cm3.

Index 1 heeft betrekking op de vloeistof, index 2 op de vlotter.

De waarde van de stroomcoëfficiënt C moet experimenteel worden bepaald voor de specifieke vloeistof of het specifieke gas waarmee de rotameter zal werken. Kalibratie van rotameters kan worden uitgevoerd op een teststroommeter met directe meting van de stroomsnelheid of met behulp van een andere gekalibreerde stroommeter. zoals hierboven beschreven voor het Venturi-mondstuk. De kalibratiecurve vertegenwoordigt de afhankelijkheid van de hoogte van de vlotterpositie, waargenomen op de schaal van de rotameter, van de stroomsnelheden binnen de vereiste meetgrenzen. Typisch wordt deze afhankelijkheid bij rotameters uitgedrukt door a rechte lijn Vervolgens wordt op de instrumentschaal de positie van de vlotter bepaald en met behulp van de kalibratiecurven het bijbehorende debiet ingesteld.

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 de stroomsnelheid van vloeistoffen met een hoog gehalte aan mechanische onzuiverheden, vooral grote, of voor ondoorzichtige vloeistoffen. Instrumenten voor het meten van de vloeistofstroom 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 apparaat bestrijkt, en de constantheid van de drukval bij alle stroomsnelheden. Het is eenvoudig om de meetlimieten van het apparaat te wijzigen; hiervoor hoeft u alleen maar een andere buis of vlotter te nemen. Rotameters zijn vooral handig voor het meten van de stroming van corrosieve vloeistoffen, zoals zout water, aangezien de oppervlakken die in contact komen met de te meten stof van elk materiaal kunnen zijn gemaakt, zoals glas, plastic, enz. De vlotter is geheel gemaakt van - metaal, of bedekt met een plastic omhulsel erop. Het gebruik van corrosiebestendige materialen verhoogt de kosten van het apparaat. Tijdens het werken kunt u de stroom volgen.

Ondergedompelde zuigerdebietmeter

Debietmeters met constant drukverschil omvatten ondergedompelde zuigerdebietmeters. Wanneer het apparaat werkt (Fig. 10.43), komt er vloeistof onder de zuiger binnen en duwt deze naar boven. In de wanden van de cilinder, waarbinnen de zuiger beweegt, bevinden zich gleuven, gleuven of andere gaten. Het totale oppervlak van de gaten die door de zuiger worden geopend terwijl deze naar boven beweegt onder invloed van toenemende druk in het systeem, hangt af van het debiet: hoe groter het debiet, hoe groter het totale oppervlak van de uitlaatgaten en de hoger gaat de zuiger omhoog. Dit apparaat omvat mechanische of elektrische apparaten voor het registreren van de hoogte van de zuigerlift. Flowmeters met een ondergedompelde zuiger worden doorgaans lokaal gekalibreerd.

Speciale flowmeters

Draad-hotwire-anemometer. Het apparaat is een stuk draad gemaakt van elektrisch geleidend materiaal en verbonden met een bron van elektrische energie; Wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat, warmt de draad op. Er zijn twee aanpassingen aan dit apparaat: hittedraad-anemometers met constante stroom en hittedraad-anemometers met constante temperatuur. In het eerste geval is de stroomsterkte een constante waarde. Bij het meten van de stroomsnelheid van de te meten stof verandert de temperatuur van de draad, en daarmee ook 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 een verandering in de stroomwaarde, die in dit geval een variabele waarde is en als criterium dient voor het veranderen van het debiet (debiet).

De methode voor het meten van de stroming met draad-hotwire-anemometers is behoorlijk handig en biedt een hoge meetnauwkeurigheid. De reikwijdte ervan is echter beperkt vanwege de extreme kwetsbaarheid van de verwarmde draad. Draadthermische anemometers zijn primair bedoeld voor het meten van de gasstroom en worden alleen in uitzonderlijke gevallen gebruikt om de stroom van vloeistoffen te meten.

Turbinestroommeters. Het apparaat omvat een turbine of propeller en een telapparaat dat de rotatiefrequentie van de turbine omzet in pulsen (Fig. 10.44). De rotatiefrequentie van de turbine is evenredig met de snelheid van de gemeten stroom, omdat de bladen onder een bepaalde hoek ten opzichte van de rotatieas op het lichaam zijn geïnstalleerd en de rotatieas van de turbine samenvalt met de richting van de stroom. Figuur 10.45 toont een industrieel ontwerp met buisvormige stroomrichters en elektromagnetische apparaten die de rotatie van de turbine waarnemen. Dit apparaat is geschikt voor het meten van stroomsnelheden in pijpleidingen met grote diameter, open kanalen, rivieren, en ook voor het meten van de snelheid van stromingen in oceanen en oceanen. meren. Er zijn veel varianten van turbinestroommeters, van de bekervormige instrumenten die door meteorologen worden gebruikt om de windsnelheid te bepalen, tot het getoonde voorbeeld Er wordt gebruik gemaakt van dit monster, dat is uitgerust met een plaat die stevig is bevestigd aan het buitenoppervlak van de debietmeter, evenwijdig aan de rotatieas van de turbine. Het doel van dit eenvoudige apparaat is om de debietmeter in een bepaalde positie te houden de rotatie-as van de turbine is evenwijdig aan de stroming. Onder invloed van de stroming draait de plaat voortdurend, in een poging een positie in te nemen waarin de weerstand tegen de stroming het minst zal zijn.

Turbinestroommeters worden veel gebruikt voor metingen in niet-stationaire omstandigheden, omdat ze weliswaar voldoende meetnauwkeurigheid bieden, maar mechanisch duurzaam en gemakkelijk te gebruiken zijn en geen complexe registratie-instrumenten vereisen. De voordelen van dit apparaat omvatten ook de lage kosten. De meetfout van industriële apparaten bedraagt ​​niet meer dan 0,5% van de bovenste meetlimiet.

Elektromagnetische flowmeters Het principe van elektromagnetische flowmeters (Fig. 10.46) is dat een bewegend medium, dat minimaal een minimale elektrische geleidbaarheid moet hebben, wordt beschouwd als een geleider die beweegt in een magnetisch veld. De pijpleiding wordt in een magnetisch veld geïnstalleerd, zodat de stroomrichting loodrecht op de magnetische veldlijnen staat. De emf die in een vloeistof wordt geïnduceerd, is loodrecht op de magnetische veldlijnen en de vloeistofstroom gericht. De EMF wordt gemeten door twee elektroden, die het ontvangen signaal naar een apparaat sturen dat het potentiaalverschil meet.

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

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

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

Er zijn twee belangrijke wijzigingen aan de elektromagnetische flowmeter. In een ervan wordt een vloeistof met een lage elektrische geleidbaarheid door een pijpleiding van glas, plastic of ander niet-geleidend materiaal geleid. De elektroden worden in de wanden van de pijpleiding gemonteerd en staan ​​in direct contact met de vloeistof. Dergelijke apparaten produceren een zwak signaal dat versterking vereist. De tweede optie omvat, in tegenstelling tot de eerste, het plaatsen van elektroden op de buitenwand van de pijpleiding, die is gemaakt van elektrisch geleidend materiaal. De vloeistof moet in dit geval ook een hoge elektrische geleidbaarheid hebben (bijvoorbeeld vloeibaar metaal) - een voorwaarde die nodig is voor de werking van dit soort flowmeters. Bij 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 flowmeter groter; hoe hoger de elektrische geleidbaarheid van de gemeten vloeistof, en kan rechtstreeks naar het opnameapparaat worden verzonden zonder voorafgaande versterking.

Het grootste nadeel van alle soorten elektromagnetische debietmeters zijn hun hoge kosten. Dit nadeel wordt echter gecompenseerd door de betrouwbaarheid van het apparaat, dat geen bewegende delen heeft. De meetnauwkeurigheid van dit soort flowmeters is vrij hoog.

Ultrasone flowmeters. Deze flowmeters maken gebruik van ultrasone trillingen met een frequentie van 100 Hz (Beckwith en Buck, 1961). Piëzo-elektrische of magnetostrictieve elementen worden met tussenpozen van enkele centimeters op de pijpleiding gemonteerd, waarbij de ene dient als zender van ultrasoon geluid en de andere als ontvanger. Ultrasone golven reizen met verschillende snelheden door een vloeistof, afhankelijk van of de richtingen van het geluid en de vloeistofstroom hetzelfde of tegengesteld zijn. Het faseverschil tussen de oscillaties afkomstig van de ontvangers die door de sensor worden geregistreerd, is evenredig met de vloeistofsnelheid. De gevoeligheid van het circuit kan worden vergroot door automatisch de functies van een paar piëzo-elektrische elementen te vervangen door tegengestelde. Snelle periodieke veranderingen in de functies van het zender- en ontvangerpaar (tot 10 keer per seconde) bieden de mogelijkheid om de faseverschuiving te meten van ultrasone trillingen die gelijktijdig langs de stroom en ertegenin zijn gericht ultrasone trillingen worden verdubbeld in vergelijking met het hoofdcircuit voor hetzelfde debiet.

Open kanaalstroommeting

Voor het meten van de stroming in open kanalen worden stuwen van verschillende typen en uitvoeringen, watermeetbakken en turbinemeters gebruikt. Het werkingsprincipe en ontwerp van turbinemeters zijn hierboven beschreven. In de praktijk worden bij het meten van de vloeistofstroom snelheidswaarden genomen op verschillende punten in de stroomdoorsnede, zowel horizontaal als verticaal, en wordt een snelheidsdiagram langs de stroomdoorsnede verkregen. Deze meetmethode zorgt voor de nodige nauwkeurigheid. Meestal zijn de snelheden op verschillende punten van de dwarsdoorsnede niet gelijk, dus wordt de werkelijke stroomsnelheid op twee manieren bepaald: hetzij door integratie, hetzij door de gemiddelde stroomsnelheid te berekenen en de resulterende waarde te vermenigvuldigen met de dwarsdoorsnede. gebied van de stroom.

Overlaten. Een obstakel dat in het stromingspad wordt geplaatst waardoor water overstroomt, wordt een stuw genoemd. Het kan een uitsparing in verschillende vormen hebben. In afb. Figuur 10.47 toont een van de overlaten. Omdat stuwen uitsluitend in open kanalen worden toegepast, kunnen ze alleen worden gebruikt om de vloeistofstroom te meten. De meeste stuwen in de technische praktijk worden gebruikt om de waterstroomsnelheden te meten, en slechts een paar daarvan, meestal in laboratoriumomstandigheden, worden gebruikt om de stroomsnelheden van andere vloeistoffen te meten.

De soorten en uitvoeringen van stuwen zijn zeer divers. Stuwen met een scherpe rand (d.w.z. stuwen met een metalen plaat met een scherpe rand versterkt langs de omtrek van de uitsparing) zijn verdeeld in rechthoekige, driehoekige (V-vormige), ronde en speciale dwarsdoorsnede stuwen op basis van de vorm van de opening in de muur. Speciale afvoerkanalen omvatten trapeziumvormige en parabolische secties. Deze profielen zorgen voor een constante stroom of een direct proportionele afhankelijkheid van de stroom en de druk.

In afb. 10.48 toont de hoofdafmetingen van de stuw. De drempel (of top) van een stuw is de onderkant van de stuwuitsparing. De drempellengte L wordt gemeten als de afstand tussen de zijwanden van de sleuf (zie Fig. 10.48). Bij een rechthoekig gedeelte is de lengte van de drempel gelijk aan de breedte van de stuwuitsparing. Bij een stuw met een driehoekige doorsnede benadert de drempellengte nul. Statische hoogte bij de stuw h - 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 de afname van het vrije oppervlak al vóór de stuw begint .

De waterstroom die door de stuw stroomt, wordt een vlakke stroom achter de stuw genoemd. Bij voldoende stroming en verschil tussen de top van de stuw en de horizon in het staartwater communiceert de ruimte onder de stroom met de atmosfeer. Zo'n stroom wordt vrij of niet-overstroomd genoemd. De grootte van de druk voor een vrije stroom wordt bepaald door een aantal factoren, waaronder de scherpte van de stuwrand, de dikte van de rand, enz. Er is vastgesteld dat deze waarde in het bereik van 1 tot 3 cm moet liggen. (ASME, 1959). Als de afstand tussen de top van de drempel en de horizon stroomafwaarts van de stuw onvoldoende is, wordt de ruimte onder de straal geïsoleerd van de atmosfeer en blijft de straal aan de wand van de stuw kleven. Zo'n straalvliegtuig wordt vastgelopen of ondergedompeld genoemd.

Als de lengte van de stuw kleiner is dan de breedte van het kanaal Lk (zie Fig. 10.48), wordt een dergelijke stuw een stuw met zijdelingse compressie genoemd, en de stroom die door deze stuw stroomt, wordt een gecomprimeerde stroom genoemd. Bij een gecomprimeerde stroom wordt de bewegingsrichting gemeten van vloeistofdeeltjes van de extreme stroomlijnen die vanaf de zijwanden van het kanaal naar de stuwuitsnijding stromen. In dit opzicht treedt, wanneer vloeistof door de stuw stroomt, zijdelingse vervorming van de platte straal onmiddellijk achter de stuw op, oftewel “stroomcompressie”. Omdat stroomcompressie wordt weerspiegeld in het debiet, wordt er in de berekeningen rekening mee gehouden door een passende correctie. Het is mogelijk ervoor te zorgen dat de vloeiende extreme stroomlijnen geen compressie van de dwarsdoorsnede van de stroming veroorzaken. Dit is mogelijk op voorwaarde dat het verschil tussen de kanaalbreedte Lc en de drempellengte Lw minimaal 4 keer groter is dan de maximale waarde van de verwachte druk. Wiskundig gezien kan deze voorwaarde worden uitgedrukt door de volgende formule:

De formule voor het theoretische debiet voor een stuw met een rechthoekige dwarsdoorsnede kan worden verkregen door het elementaire debiet van de vloeistof door het elementaire platform van de stuw te vinden en deze op te tellen over het dwarsdoorsnedeoppervlak van de stroom:
waarbij Qt het theoretische debiet is, m/s; L w - drempellengte, m; g - versnelling van de zwaartekracht (9,8 m/s 2); h - druk bij de overlaat, m.

De vervorming van de dwarsdoorsnede van de stroming 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 het debiet en de verhouding is

waarbij Qd en Qt de werkelijke en theoretische stroomsnelheden zijn.

De werkstroomformule voor een stuw met een rechthoekige dwarsdoorsnede neemt dus de vorm aan

Omdat het werkelijke debiet altijd kleiner is dan de theoretische waarde, is de stroomcoëfficiënt C altijd kleiner dan 1, meestal kleiner dan 0,7 (ASME, 1959). De waarden van stroomcoëfficiënten voor stuwen met een rechthoekige dwarsdoorsnede met open randen worden getoond in Fig. 10.49. Deze coëfficiënten kunnen worden gebruikt voor berekeningen, waarbij rekening wordt gehouden met de meetfout binnen ±3%.

Deze meetmethode heeft, indien toegepast op een rechthoekige stuw, twee beperkingen. Ten eerste: als de stroomsnelheid te hoog is, begint de drukwaarde aanzienlijk weerspiegeld te worden in de toename van de stroomsnelheid. Daarom moet de drukwaarde gemeten bij de overlaat worden gecorrigeerd voor de dynamische drukwaarde v 2 /2g (v is de stroomsnelheid in het kanaal), die wordt opgeteld bij de druk bij de overlaat. Ten tweede moet de drempellengte van een rechthoekige stuw minimaal 15 cm bedragen (ASME, 1959). Bij kleinere waarden van de drempellengte wordt vermenging van instromende zijstroomlijnen met elkaar waargenomen. Wanneer de stroomsnelheden te laag zijn, waardoor het moeilijk is om vloeistof vrijelijk te laten overstromen in stuwen met een rechthoekige doorsnede met een drempellengte van 15 cm, verdient het de voorkeur om stuwen met een driehoekige doorsnede te gebruiken, die in dergelijke gevallen betere resultaten opleveren .

De stroomformule die voor praktische berekeningen wordt gebruikt, wordt verkregen uit vergelijking (10.27), waarbij rekening wordt gehouden 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; L w - drempellengte, m; h - hoofd, m.

Vergelijking (10.29) is de basisformule voor de stroming voor een stuw met een rechthoekige dwarsdoorsnede, verkregen zonder rekening te houden met de laterale compressie van de straaldoorsnede (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 overlaatdrempel aan elke zijde 0,1 uur kleiner is dan de werkelijke lengte. Voor een overlaat met zijdelingse compressie in twee richtingen is de effectieve drempellengte Lw dus 0,2 uur kleiner dan de werkelijke drempellengte. De laatste voorwaarde wordt geïntroduceerd in de stroomformule (10.29), die er nu in zijn definitieve vorm als volgt uit zal zien:

In tabel 10.1 toont de debieten afhankelijk van de druk voor stuwen met een rechthoekige dwarsdoorsnede met verschillende effectieve drempellengtes.

Trapeziumvormige stuwen. De trapeziumvormige dwarsdoorsnedevorm voorgesteld door Cipoletti met een zijhelling van 1:4 zorgt voor stuwen met tweezijdige laterale compressie een direct proportioneel verband tussen de lengte van de drempel en de stroomsnelheid (Fig. 10.50). De aspectverhouding is zo gekozen dat een lichte uitzetting van de stuwuitsparing naarmate de hoogte van de vulling toeneemt, de stromingsverliezen compenseert die worden veroorzaakt door de zijdelingse compressie van de straal. De correctie voor laterale compressie van de straal kan dus worden uitgesloten van de stroomsnelheidsformule. Dit is het belangrijkste voordeel van de trapeziumvormige stuw Chipolet-ti, die het wijdverbreide gebruik ervan bepaalt. Het debiet voor de Cipoletti-stuw wordt berekend met behulp van de volgende formule:
In tabel 10.2 toont de debieten afhankelijk van de druk en de lengte van de drempel voor de Chipoletti-overlaat.

Stuw met een driehoekige dwarsdoorsnede en een rechte hoek aan de top. Wanneer het waterpeil in het kanaal laag is, wordt aanbevolen stuwen met een driehoekige doorsnede te gebruiken, omdat stuwen met een rechthoekige of trapeziumvormige doorsnede in dit geval niet de noodzakelijke meetnauwkeurigheid bieden. Bovendien zijn stuwen met een driehoekige doorsnede (Fig. 10.51) handig voor het meten van stromen met variabele stroomsnelheden, omdat hun drempellengte praktisch nul benadert en bij lage stroomsnelheden omstandigheden worden gecreëerd om de vrije vloeistofstroom door de vloeistof te handhaven. stuw. Het dwarsdoorsnedeoppervlak van de stuw is een variabele grootheid en is een functie van het product van de druk en de breedte van het vrije oppervlak van het water op de stuw. Deze omstandigheid maakt het mogelijk om een ​​stuw met een driehoekige dwarsdoorsnede te gebruiken om stromingen te meten met debieten die over een groot bereik variëren.

Stromingsformule voor een stuw met een driehoekige doorsnede en een rechte hoek aan de top

Het debiet afhankelijk van de druk voor afvoerkanalen met dit profiel vindt u in de tabel. 10.3.

Installatie van stuwen. De stuw kan worden geïnstalleerd als barrière voor de stroming van een bestaand kanaal of worden geplaatst in een speciale stuwkast, een kort gedeelte van het kanaal (Fig. 10.52). De afmetingen van afvoerboxen voor verschillende soorten en ontwerpen van overlaatopeningen bedoeld voor het meten van debieten van verschillende afmetingen worden gegeven in de tabel. 10.4. Als de afmetingen van de drainageboxen nauwkeurig aangehouden worden, bieden ze, mits goed onderhoud, een hoge meetnauwkeurigheid.

Onderhoud van de stuw. De meetnauwkeurigheid van stuwen onder laboratoriumomstandigheden wordt gekenmerkt door een fout van minder dan 1%. In de praktijk bedraagt ​​de meetfout, mits correct aangelegd en goed onderhouden, de meetfout niet meer dan 5%. Tijdens bedrijf hopen zich afzettingen op op de stuwwand aan de kant van de stroominlaat, wat de aard van de stroomuitstroom beïnvloedt; deze afzettingen moeten periodiek worden verwijderd. Alle bovenstaande formules voor de stroming van de overlaat zijn afgeleid met de veronderstelling dat de druk bij de overlaat gelijk is aan een derde van de stroomdiepte bij de nadering van de overlaat. Overmatige erosie van de kanaalbodem achter de overlaat leidt tot een schending van de juiste installatie van de overlaat. Om dit te voorkomen wordt aanbevolen materialen te gebruiken die niet gevoelig zijn voor de destructieve effecten van water.

Voor- en nadelen van stuwen. De belangrijkste voordelen van stuwen zijn: hoge meetnauwkeurigheid; eenvoud van ontwerp en minimaal onderhoud; kleine mechanische onzuiverheden kunnen gemakkelijk door de stuw dringen zonder de stroomsnelheid te beïnvloeden; lange levensduur.

Overlaatkanalen 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 gebeurt; vermindering van de meetnauwkeurigheid wanneer de vorm van de kanaalbodem vóór de overlaat verandert of wanneer er sprake is van een aanzienlijke ophoping van sediment.

Meting van de stromingsdiepte. Om debieten te bepalen met behulp van stuwen en debietmeetbakken is het noodzakelijk om de diepte van de stroming te bepalen. Deze wordt gemeten op een afstand van minimaal 4 uur vanaf de voorwand van de stuw, d.w.z. voordat het maaiveldniveau begint te dalen. Meestal wordt een haakdieptemeter gebruikt om de diepte te meten, omdat dit apparaat zeer nauwkeurig is. De dieptemeterhaak (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 de vaste diepte-indicator beweegt, geeft de diepte op het meetpunt aan. Op grotere diepten moet u een aanpassing van dit apparaat gebruiken, met het kenmerk dat de diepte-indicator op zijn beurt is uitgerust met een nonius, waarmee u de nauwkeurigheid van de metingen kunt vergroten.

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

Omdat in kanalen met stuwen of bakken de vloeistof continu in beweging is, is het bij het meten van diepte vaak aan te raden speciale kamers te gebruiken waarin de vloeistof zich bevindt. De stilkamer is een stuk pijp of doos die door een gat is verbonden met een bewegende stroom. In de kalmeringskamer stijgt het water tot een niveau dat overeenkomt met de diepte van de stroming. Het kleine oppervlak in de stilkamer is onbeweeglijk, waardoor diepte met hoge nauwkeurigheid kan worden gemeten. Deze meetmethode geeft goede resultaten als de oppervlakte binnen de stille kamer ongeveer 100 maal de oppervlakte is van de opening die deze kamer verbindt met de bewegende stroom (Israelsen en Hansen, 1962).

Bediening van stuwen. De breedte van de goot en de diepte van de goot vóór de overlaat of in de drainagekast moeten voldoende zijn om ervoor te zorgen dat de stroomsnelheid bij de nadering van de overlaat niet groter is dan 15 cm/s. De afvoerkast wordt zo geïnstalleerd dat de hartlijn evenwijdig is aan de stromingsrichting. De overlaat is strikt verticaal geïnstalleerd met een scherpe rand naar de overstromende stroom gericht. De afstand tussen de onderrand van de stuwuitsparing en de bodem van het kanaal moet binnen 2-Зh zijn, en voor overlaten met bilaterale zijdelingse samendrukking moet de afstand van de zijkant van de stuwuitsparing tot de zijwand van het kanaal kleiner zijn. gelijk aan minimaal 2A. Om goede resultaten te verkrijgen is het noodzakelijk dat de waterdiepte boven de stuwkam minimaal 5 cm bedraagt. Bij stuwen met rechthoekige en trapeziumvormige doorsneden mag de waarde van h niet groter zijn dan een derde van de drempellengte. Afhankelijk van het type vallende straal worden verschillende methoden voor het bepalen van de stroming gebruikt. De waterstroom achter de stuw zal onder alle stromingsomstandigheden als een vrije stroom verschijnen, tenzij de stuw specifiek is ontworpen om een ​​overstroomde stroom te produceren. De schaal van de dieptemeter moet zo worden afgesteld dat de nulmarkering ervan samenvalt met het drempelniveau. Dit kan gedaan worden met behulp van een timmermanswaterpas of waterpas. Bij het exploiteren van overlaten is het noodzakelijk om de toestand van de kanaalbodem na de overlaat te bewaken en de oorspronkelijke vorm ervan te behouden.

Waterdoseerbakken. Parshell-goten. De methode voor het meten van debiet met de watermeterbakken van Parshell is gebaseerd op het meten van de hoeveelheid water die door een vernauwd gedeelte van het kanaal stroomt, terwijl de statische druk gedeeltelijk overgaat in dynamische druk. De Parshell-goot verkleint de dwarsdoorsnede van de stroming in horizontale richting, terwijl er tegelijkertijd een schuin gedeelte aan de onderkant van de goot aanwezig is (Fig. 10.53). De statische opvoerhoogte wordt gemeten in stillingkamers A en B. Onder vrije stromingsomstandigheden (d.w.z. wanneer de statische opvoerhoogte in kamer B 60% of minder bedraagt ​​van de statische opvoerhoogte in kamer A), kunnen goede resultaten worden verkregen door het meten van de statische opvoerhoogte. hoofd alleen in kamer A 10.5 toont de stroomsnelheden voor verschillende waarden van de statische druk in kamer A onder de voorwaarde van vrije vloeistofstroom in de Parshell-watermetergoot. Als de druk in de onderste kamer B 70% of meer bedraagt, zal dit de meetresultaten in de bovenste kamer vertekenen. Tegelijkertijd is het mogelijk om zelfs bij overstromingswaarden tot 90% een vrij hoge nauwkeurigheid te bereiken als de statische hoogte in beide kamers L en B wordt gemeten en er een correctie wordt aangebracht op de waarde verkregen in kamer A. De correctiewaarden worden gepubliceerd in speciale tabellen (Israelsen en Hausen, 1962).

Waterdoseerbakken kunnen veel problemen oplossen die zich voordoen bij het gebruik van overlaten. Door de vloeistofsnelheid in de hals van de bak te verhogen, wordt de vorming van afzettingen aanzienlijk geëlimineerd. Waterdoseerbakken passeren gemakkelijker verschillende onzuiverheden in de stroom. Bij gebruik van watermeetgoten heeft de aard van de stromingsbeweging bovenstrooms een relatief zwakke invloed op de resultaten van het meten van stroming of druk. Trays hebben het voordeel ten opzichte van stuwen omdat ze aanzienlijk minder drukverlies in het systeem veroorzaken. Tegelijkertijd vereist het gebruik van waterdoseerbakken speciale maatregelen om aarden kanalen tegen vernietiging te beschermen. Bovendien zijn waterdoseerbakken, vergeleken met afvoerkanalen, complexer en duurder om te vervaardigen.

Verschillende factoren beïnvloeden de nauwkeurigheid van een gootmeting, waaronder de juiste selectie en installatie, het onderhoudsniveau en de nauwkeurigheid van de statische hoogtemeting. Bij het kiezen van een waterdoseerbak bepaalt u de grootte ervan, afhankelijk van de specifieke gebruiksomstandigheden. Bij het oplossen van dit probleem worden de maximale en minimale stroomsnelheden en het maximaal toelaatbare verlies aan statische druk gespecificeerd, wat 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 kanaalwand). De stroombeweging moet voldoen aan de eis van vrije vloeistofstroom.

Voorbeeld 10.1. Een Parshell-goot selecteren. Selecteer een watermeterbak voor een stroom met een debiet in het bereik van 0,2 tot 1,5 m 3 /s, op voorwaarde dat het maximale drukverlies 18 cm bedraagt ​​en de aard van de stroom voldoet aan de eis van vrije vloeistofstroom. De maximaal toegestane diepte in het kanaal bedraagt ​​60 cm.

Oplossing. Omdat de maximaal toegestane stromingsdiepte vóór de watermeetgoot 60 cm bedraagt, mag het statische verval h a gemeten in dit deel van de stroming volgens de tabel niet groter zijn dan 60 cm. 10.5 kan worden vastgesteld dat bij een opvoerhoogte van 60 cm of minder en een debiet van 1,5 m/s een watermeterbak met een nekbreedte van minimaal 180 cm nodig is.

Het is raadzaam om de vrije vloeistofstroom te behouden. Om dit te doen is het noodzakelijk dat de mate van overstroming van de onderste kamer niet groter is dan 60% van de overstroming van de bovenste kamer; met andere woorden, het drukverlies moet minimaal 40% bedragen van de statische druk ha, gemeten in de stroomopwaartse richting. Vanwege de hydraulische helling van het kanaal en de eisen die aan het wateroppervlak worden gesteld, mag het maximale drukverlies niet groter zijn dan 18 cm. Het is noodzakelijk om te controleren of de breedte van de hals van de geselecteerde watermeterbak voldoende is om een ​​vrije doorstroming te garanderen vloeistof- en drukverlies binnen de gespecificeerde waarde (18 cm).

Hieronder staan ​​de waarden van de breedte van de hals van de watermetergoot afhankelijk van de waarde van de statische hoogte in stroomopwaarts voor het maximale debiet (1,5 m 3 /s).

Drukverlies onder vrije stroomomstandigheden

Bij een drukverlies van 18 cm of minder en een gegeven debiet zal de breedte van de hals van de watermeterbak dus 240 cm zijn.

De waterdiepte gemeten in de bovenste kamer voor de geselecteerde watermeterbak mag niet groter zijn dan 60 cm. De drempelhoogte zal daarom gelijk zijn aan 60 cm - drukverlies bij maximaal debiet = drempelhoogte;

60-16,8=43,2 cm vanaf de onderste markering van de lade.

Het is wenselijk om in de bovenstaart van het kanaal een vrijboord te hebben. Soms wordt daartoe de hoogte van de drempel verlaagd, maar de drempel mag niet te veel verlaagd worden, omdat dit kan leiden tot verstoring van de vrije vloeistofstroom.

Parshell waterdoseerbakken met standaardafmetingen worden door de industrie geproduceerd. Ze zijn meestal gemaakt van glasvezel of andere soortgelijke materialen. Soms moet er echter lokaal een Parshell-goot gemaakt worden. In tabel 10.6 en in afb. 10.54 en 10.55 tonen alle standaard maten Parshell watermeetgoten. Ze kunnen gemaakt zijn van beton, baksteen, hout, metaal of andere materialen. Bij het construeren van trays moet bijzondere aandacht worden besteed aan het behouden van de basisafmetingen.

De fout in de werking van Parshell-watermeetgoten bedraagt ​​niet meer dan 5%. Deze kan waarschijnlijk worden verminderd door zorgvuldiger te kalibreren of door de nauwkeurigheid van drukmetingen te vergroten. 5% is echter een volledig aanvaardbare fout voor metingen die worden uitgevoerd bij bedrijven voor het kweken van waterorganismen.

Watermeetbakken met trapeziumvormige doorsnede. Het schematische diagram van een watermeetgoot van dit type wordt getoond in Fig. 10.56. De bak is een kunstmatig versmald deel van het kanaal met een trapeziumvormige dwarsdoorsnede en een vlakke bodem. Als gevolg van de vernauwing van de dwarsdoorsnede van de stroming neemt de snelheid in deze sectie toe. Het drukverlies in een watermeterbak is recht evenredig met de snelheid van de stromende substantie, daarom kan het drukverlies dienen als maatstaf voor de stroming.

Indicaties voor een dergelijke peilgoot zijn niet afhankelijk van de toestand van het wateroppervlak bij de nadering ervan. Dit maakt het mogelijk om debieten te meten die sterk fluctueren met relatief weinig drukverlies. In tegenstelling tot waterdoseerbakken met rechthoekige doorsnede vereisen waterdoseerbakken met trapeziumvormige doorsnede geen hoge productieprecisie. Tegelijkertijd is de meetnauwkeurigheid van waterdoseerbakken met trapeziumvormige dwarsdoorsnede iets lager, wat wordt verklaard door de relatief kleine drukval. Het belangrijkste voordeel van dit type watermeter is dat de vorm van de dwarsdoorsnede samenvalt met de basisvorm van de dwarsdoorsnede van de meeste open kanalen.

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

waarbij Q het debiet is; C is de stroomcoëfficiënt, waarbij rekening wordt gehouden met de geometrie van het bakontwerp; A is het dwarsdoorsnedeoppervlak van de bak vanaf de stroominlaatzijde; g is de versnelling van de zwaartekracht; h 1 - druk voor de watermeterbak; h 2 - druk in de hals van de lade.

Coëfficiënt C is afhankelijk van het type stromende vloeistof, de geometrische vorm van de watermeetbak, de snelheid en diepte van de stroming. In dit opzicht heeft formule (10.33) een beperkte praktische toepassing. Waterdoseerbakken met trapeziumvormige doorsnede moeten individueel worden gekalibreerd voor specifieke toepassingsomstandigheden.

Referenties

• ASME - Amerikaanse Vereniging van Mechanische Ingenieurs (1959). Instrumenten en apparaten. Deel 5, Meting van de kwaliteit van materialen. Hoofdstuk 4, Flowmeting. Aanvulling op ASME-vermogenstestcodes.
• Beckwith, TG en N. Lewis Buck (1961). Mechanische metingen. Addb zoon-Wesley, Reading, Mass.
• Christiansen, JE (1935). Water meten voor irrigatie. California AgrL cultureel Experiment Station Bulletin 588.
• Eckman. Donald P. (1950). Industriële instrumentatie. Wiley, New York.
• Engineering Field Manual voor natuurbehoudspraktijken (1969). ONS. Ministerie van Landbouw, Bodembeschermingsdienst, Washington, DC
• Fluid Meters, Their Theory and Application, 5e editie (1959) Rapport 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 waterbehoudtechniek, 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.
• Koning, 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, NJ
• Parshall, RL (1950). Water meten in irrigatiekanalen met Parshall-goten en kleine stuwen. ONS. Ministerie van Landbouw, Circulaire nr. 843 Washington, DC
• Robinson, AR (1959). Trapeziumvormige meetgoten voor het bepalen van lozingen in steile kortstondige stromen. Colorado State University Research Foundation, sectie Civiele Techniek. Fort Collins.
• Robinson, AR (1968). Trapeziumvormige goten voor het meten van de stroming in irrigatiekanalen. Publicatie van de Agricultural Research Service ARS 41-140, Washington, D.C.
• Robinson, AR en AR Chamberlain (1960). Trapeziumvormige goten voor flowmeting in open kanalen. Transacties van de American Society of Agricultural Engineers 3 (2): 120-124.
• Schoenborn, EM en AP Colburn (1939). Het stroommechanisme 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 Boerenbulletin 813.

WATERMETER

een apparaat voor het meten van de hoeveelheid geleverd of verbruikt water. Voor watertoevoersystemen worden de volgende gebruikt: 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 de meest nauwkeurige boekhouding, maar ze zijn omslachtig; 2) hoge snelheid, gebaseerd op het principe dat de hoeveelheid water die in een buis stroomt evenredig is aan de bewegingssnelheid; 3) Venturi- en membraanwatermeters, waarvan de werking is gebaseerd op het feit dat de hoeveelheid stromend water evenredig is met het drukverschil in de brede en vernauwde delen van het apparaat. Bij spoorwegen Op het gebied van watervoorziening zijn de hogesnelheidswatermeters van Voltmann de meest voorkomende, geïnstalleerd in pompstations, en 'vaan'-meters - op het distributienetwerk, in de buurt van waterverzamelpunten. V. Voltman bestaat uit een celluloid pinwheel 1, in de behuizing geplaatst 2, transmissiemechanisme 3 en teller 4. V. wordt in rechte delen van de watertoevoer gestoken. Terwijl water door de pijpleiding beweegt, draait de draaitafel en elke omwenteling komt overeen met een bepaald volume stromend water. De rotatie van de draaitafel wordt doorgegeven aan een telmechanisme, dat de hoeveelheid water weergeeft die door de watermeter stroomt. De "vaan" V. verschilt van de V. Voltman doordat hij in plaats van een draaitafel een gevleugeld wiel heeft en de beweging van water loodrecht op de as van het wiel is gericht.

• - een apparaat voor het meten van de hoeveelheid geleverd of verbruikt water. Voor watertoevoersystemen worden de volgende 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 water die op elk punt in het watervoorzieningsnetwerk wordt verbruikt. Watermetersystemen, die zeer talrijk zijn, vallen in twee categorieën, afhankelijk van de methode om water in te brengen...

  Encyclopedisch woordenboek van Brockhaus en Euphron

• -; pl. reservoir(s)....

  Spellingwoordenboek van de Russische taal

• - waterlichaam,...
• - sluis-reservoir/r,...

  Samen. Afzonderlijk. Met koppelteken. Woordenboek-naslagwerk

• - WATERMETER, echtgenoot. 1. Een apparaat dat het waterniveau op een bepaalde plaats weergeeft. apparaat. 2...

  Ozhegovs verklarend woordenboek

• - WATERMETER, watermeter, echtgenoot. ...

  Ushakovs verklarend woordenboek

• Verklarend woordenboek door Efremova

• - watermeter I m. Een apparaat voor het meten van het waterniveau of debiet. II m. Een klein insect in de orde van insecten met een dun lichaam en lange poten, dat zich snel door water kan bewegen; waterstrider...

  Verklarend woordenboek door Efremova

• - ...

  Spellingwoordenboek-naslagwerk

• - ...