Một thiết bị đo lượng nước chảy. Dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng

Trước khi khoan giếng trong khu vực, cần tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng về đất để xác định những nơi có độ sâu tầng chứa nước nhỏ nhất. Khi đặt hàng một dịch vụ chuyên nghiệp, những người thực hiện sẽ đảm nhận chức năng này, sử dụng nhiều phương tiện thăm dò địa chất khác nhau cho việc này. Việc tự mình tìm thấy tầng chứa nước không phải là điều dễ dàng nhưng hoàn toàn có thể thực hiện được nếu bạn sử dụng thiết bị tìm kiếm nước dưới lòng đất. Một thiết bị như vậy giúp đơn giản hóa đáng kể quy trình và cho phép bạn xác định với độ chính xác đủ cao một nơi thích hợp để khoan.

Khoan sớm hay muộn sẽ chạm tới tầng ngậm nước ở bất kỳ khu vực nào. Khi điều này xảy ra, sau 10 hoặc 100 mét, tùy thuộc vào mặt cắt địa chất của đất. Vì độ sâu khoan ảnh hưởng đến độ phức tạp và chi phí của nó, điều rất quan trọng là phải biết vị trí của nước ngầm trên khu vực trước khi bắt đầu công việc.

Mực nước dâng cao thường cách mặt đất vài mét. Tuy nhiên, nó không phù hợp để uống và hầu hết các nhu cầu của hộ gia đình vì nó đã bão hòa nước thải, có mức độ ô nhiễm cao.

Để biết thông tin của bạn. Một thiết bị tìm kiếm nước trong một khu vực có thể phản ứng với mực nước dâng cao giống như với các chân trời khác. Vì vậy, để xác định vị trí khoan chính xác, điều quan trọng là phải học cách phân tích dữ liệu thu được.

Ở độ sâu 10-40 m có các tầng chứa nước giữa các tầng, thường thích hợp cho việc uống và nấu ăn. Trong trường hợp này, đá không thấm nước là cát (đất sét), có tác dụng làm chậm sự xâm nhập của nước mặt. Thông thường, chủ sở hữu địa điểm tập trung vào đường chân trời đầy cát khi tự mình khoan giếng.

Sạch nhất là suối phun nước, nằm ở độ sâu 40 m, điều này làm cho việc tìm kiếm nước trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Với những mục đích như vậy, người ta sử dụng máy khoan thăm dò hoặc các dụng cụ chuyên dụng có thể phát hiện nước ở khoảng cách rất xa so với bề mặt trái đất.

Thiết bị tìm kiếm nước trên trang web

Việc sử dụng các công cụ đặc biệt để tìm kiếm nước ngầm cho phép bạn tìm được nơi tối ưu để khoan giếng trong một khoảng thời gian tương đối ngắn.

phong vũ biểu bằng sắt

Nếu có một vùng nước tự nhiên cách địa điểm không xa, thì có thể tìm thấy độ sâu của nguồn bằng phong vũ biểu aneroid - một thiết bị không chứa chất lỏng để đo áp suất khí quyển.

Được biết, cột thủy ngân 0,1 mm của phong vũ biểu tương ứng với độ cao chênh lệch 1 m, sau khi tìm hiểu số đọc của thiết bị trên bờ hồ chứa, cần phải so sánh với số liệu tại vị trí khoan dự kiến.

Ví dụ tính toán. Chỉ số phong vũ biểu tại nguồn nước tự nhiên là 740 mm và trực tiếp tại hiện trường – 738,4 mm. Sự khác biệt giữa các số đọc là 1,6 mm, nghĩa là độ sâu của giếng đối với tầng chứa nước này sẽ vào khoảng 16 m.

Thiết bị "Xung"

Dưới tác dụng của lực hút Mặt Trăng và lực hấp dẫn của Trái Đất, các tầng chứa nước có xu hướng nổi lên bề mặt, từ đó tạo ra áp lực giữa các lớp. Trong quá trình chuyển động của các vùng nước như vậy, một mạch nước suối được hình thành, đi qua các tảng đá, trở nên nhiễm điện và thu được các xung địa từ.

Thiết bị tìm kiếm nước Pulse, dễ dàng lắp ráp bằng tay của bạn, cho phép bạn ghi lại các rung động điện từ của tầng ngậm nước. Các điện cực dương và âm được nối đất ở độ sâu khoảng 10 cm và nối với vôn kế. Vị trí của mạch lò xo càng gần thì số chỉ của vôn kế càng cao.

Hấp dẫn. Trên dây dẫn áp suất mạnh, điện áp tăng lên nhiều lần so với số đọc ban đầu của thiết bị.

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị Pulse

Thiết bị "Thủy văn"

Công việc của "Hydroscope" liên quan đến việc đo âm thanh các tầng ngậm nước dựa trên hiệu ứng cộng hưởng từ hạt nhân của các proton nước trong từ trường Trái đất. Không giống như các phương tiện công nghệ tìm kiếm nước ngầm khác, thiết bị này không sử dụng dữ liệu gián tiếp mà là tín hiệu trực tiếp từ proton, giúp giảm thiểu sai số trong kết quả cuối cùng.

Các thành phần chính của Hydroscope là:

• ăng-ten hình tròn để truyền và nhận tín hiệu;
• máy phát điện xung;
• khối tụ điện kích thích cộng hưởng từ hạt nhân;
• bộ điều khiển để xử lý dữ liệu nhận được.

Thiết bị này thường được lắp đặt trên các phương tiện có khả năng xuyên quốc gia cao, chẳng hạn như GAZ-66 và được sử dụng để khảo sát địa chất của khu vực.

"Hydroscope" - một thiết bị chuyên nghiệp để tìm nước

Các phương pháp truyền thống để xác định tầng ngậm nước

Tìm kiếm nước bằng các dụng cụ chuyên dụng không phải là phương pháp duy nhất để phát hiện tầng ngậm nước tại khu vực này. Và mặc dù các phương pháp dân gian không phải lúc nào cũng cho kết quả có độ chính xác cao, nhưng vì không có khả năng khác nên đôi khi chúng giúp xác định được địa điểm thích hợp để khoan.

• Sử dụng gel silic

Silica gel thuộc loại chất có khả năng hấp thụ và giữ ẩm. Người ta đặt vào một thùng đất sét (nồi) chôn sâu khoảng 1 m, sau một ngày người ta đào thùng lên và cân. Silica gel hấp thụ càng nhiều độ ẩm thì tầng chứa nước càng gần. Để mở rộng khu vực tìm kiếm, bạn có thể sử dụng nhiều chậu đất sét giống hệt nhau với lượng silica gel tương đương.

• Quan sát thực vật

Kiến thức tốt về thực vật học sẽ giúp bạn hiểu được nguồn nước ở đâu trong khu vực. Thảm thực vật ưa ẩm mọc ở những nơi gần nguồn ngầm. Cũng cần tập trung vào cách cây liễu và bạch dương phát triển. Thông thường tán của những cây này dốc về phía mặt nước.

• Cảm xạ (cảm xạ)

Phương pháp này là một trong những phương pháp cổ xưa nhất để khám phá khu vực. Mặc dù thực tế là ngày nay độ tin cậy của cảm xạ bị nghi ngờ bởi hầu hết các chuyên gia, phương pháp này vẫn tiếp tục phổ biến trong việc xác định tĩnh mạch lò xo trên địa điểm.

Cảm xạ được nhiều người coi là một cách huyền bí để tìm kiếm nước ngầm.

Cần lưu ý rằng các phương pháp như vậy chỉ đưa ra ý tưởng gián tiếp về vị trí của tầng ngậm nước. Dữ liệu chính xác chỉ có thể thu được bằng cách khoan thăm dò hoặc các dụng cụ tìm nước phức tạp được sử dụng bởi các chuyên gia khoan giếng.

Video: cách tìm tầng ngậm nước

Yal) Yul (Ya,)g F o 8 f » f-s

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

Loại 42e, 2.) SÁNG CHẾ HÀ SÁNG CHẾ

MÔ TẢ THIẾT BỊ ĐO LƯỢNG CHẤT LỎNG CHUYỂN, Theo bằng sáng chế của S. P. Skrylnikov, nộp ngày 14 tháng 3

1929 (giấy chứng nhận số 42688).

Thiết bị được đề xuất thuộc về

r số lượng các thiết bị đo lượng chất lỏng đang chảy, trong đó sử dụng các ống cuộn được điều khiển bằng nam châm điện, có gắn đồng hồ đo điện trong mạch điện. Thiết bị này hoạt động bằng cách tuần tự truyền chất lỏng qua hai buồng - tiếp nhận và đo lường, với sự trợ giúp của thiết bị phao và ống cuộn, buồng này dâng lên nhờ lực hút của nam châm điện và đi xuống khi mạch điện bị đứt do trọng lực của chính nó. Tác giả tin rằng một thiết bị như vậy có thể tính đến lượng chất lỏng chảy ở tốc độ dòng chảy và áp suất nhỏ nhất một cách đáng tin cậy.

Bản vẽ thể hiện thiết bị theo mặt cắt dọc.

Chất lỏng được đổ vào buồng tiếp nhận 4 qua đường ống vào 1 qua các lỗ trên 18 ở ống chỉ 8 và trong thành của thiết bị. Khi khoang của buồng đo phía dưới trống rỗng, dòng điện từ nguồn 12 chạy theo cách này: qua một nam châm điện bổ sung 9, tiếp điểm 15 của phao dưới 7, tiếp điểm cố định 16, qua tiếp điểm 14 của phao trên 6, qua nam châm điện 10 và qua đồng hồ điện 11.

Cuộn dây 10 kéo ống 8 lên, ở vị trí nâng lên sẽ đóng đường tiến và dòng chất lỏng qua ống 1 và 2, tương ứng, giao tiếp qua các lỗ 18 và hốc 17, buồng tiếp nhận phía trên 4 của thiết bị với buồng đo phía dưới 5; Kết quả là ngăn cuối cùng sẽ chứa đầy chất lỏng đã đổ vào từ ngăn 4.

Cho đến khi khoang dưới đầy, ống cuộn luôn được nâng lên và chỉ có phao nổi 6, mở các tiếp điểm 14 và 16, sẽ ngắt dòng điện: khi đó ống cuộn 8 sẽ đi xuống và phao 7 sẽ đứt ra khỏi nam châm điện 9, sẽ nổi lên. Đồng thời, dòng chất lỏng qua đường ống 1 sẽ tiếp tục và chảy ra từ ống thoát 9 bên dưới: chu trình làm việc được lặp lại, mỗi lần nhận được một dấu ở bộ đếm điện từ 11 hoặc ở bộ đếm số od gắn vào đến ống chỉ.

Để điều chỉnh lượng chất lỏng chảy, người ta sử dụng pít tông thông thường số 8; siết chặt hoặc tháo vít làm thay đổi xương e 1 của buồng đo o.

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

1. Thiết bị đo lượng chất lỏng chảy, được trang bị một ống cuộn được điều khiển bằng nam châm điện nối với mạch công tơ điện, đặc trưng bởi công dụng trong mạch nam châm điện 10 trong số hai nằm bên trong buồng đo

""trong, Hydrogr. Uyr. Ăn BA!. S và R;, b:: „l.:::. inar: d, alayan Gl, A và irylistva. ở các độ cao khác nhau của phao b, 7, 1 có trang bị cồng chiêng đỡ 24, 16, trong đó phao dưới 7 làm bằng vật liệu từ tính, nằm trong quả cầu hút của một nam châm điện bổ sung đặt ở bên dưới và nằm trong mạch điện của phao. cùng một nam châm điện 10. 9, 2. Hình thức thi hành án được mô tả tại và. 1 dụng cụ đo lường, ứng dụng khác nhau, để thay đổi!

Dung tích buồng Ф o, pít tông điều chỉnh thông thường 8.

3. Hình thức thực hiện của thiết bị đo được mô tả tại khoản 1 và 2. khác nhau ở điểm đó giữa các lần nạp. mở buồng đo và bên dưới. Đường ống cung cấp 1 bao gồm buồng tiếp nhận 4, giao tiếp với buồng tiếp nhận 4 thông qua một kênh rẽ nhánh riêng - ống chỉ ở vị trí thấp hơn của buồng tiếp nhận.

Nước trong các cơ sở nuôi trồng thủy sản thường được dẫn qua đường ống kín hoặc kênh hở và lượng nước khá đáng kể. Chi phí cấp nước trực tiếp phụ thuộc vào khối lượng chất lỏng được di chuyển và tổng áp suất hệ thống do máy bơm tạo ra. Để tránh sự di chuyển không cần thiết của nước, cần biết chính xác lượng nước chảy qua đường ống và lượng nước nên chảy. Dưới đây là các phương pháp khác nhau để xác định lưu lượng nước.

Các thiết bị đo lưu lượng khác nhau có thể được phân loại theo các tiêu chí khác nhau. Cuốn sách này áp dụng cách phân loại thiết bị sau để đo trực tiếp: đồng hồ đo lưu lượng chênh lệch áp suất thay đổi; đồng hồ đo lưu lượng chênh lệch áp suất không đổi; đồng hồ đo lưu lượng khác nhau; mét để đo lưu lượng trong các kênh mở.

Thiết bị đo dòng chảy trực tiếp

Thiết bị đơn giản nhất để đo trực tiếp dòng chất lỏng là bình đo có đồng hồ bấm giờ. Trước khi đổ đầy bình đo, dòng chảy trong đường ống hoặc kênh hở phải ổn định; quá trình này mất vài giây sau khi mở van. Sử dụng đồng hồ bấm giờ, đặt thời gian cần thiết để đổ đầy bình đo. Dựa trên dữ liệu thu được, tốc độ dòng chất lỏng được xác định. Mặc dù đơn giản nhưng phương pháp được mô tả vẫn cung cấp độ chính xác đo khá chấp nhận được. Tuy nhiên, mức độ sai số khi đo thể tích chất lỏng đi vào sẽ phụ thuộc vào thể tích của bể đo và tốc độ dòng chảy tương đối. Vì vậy, nếu một bình 10 lít chứa đầy nước chảy với tốc độ 200 l/phút thì nó sẽ đầy rất nhanh, do đó việc đo tốc độ dòng chảy trong khoảng thời gian rất ngắn có thể dẫn đến sai số khi bật đồng hồ bấm giờ và tắt. Đồng thời, nếu tốc độ dòng chất lỏng nhỏ so với thể tích của bình đo thì thời gian đổ đầy của nó sẽ lâu hơn. Khi đó tỷ lệ thời gian bị mất để bật và tắt đồng hồ bấm giờ sẽ nhỏ so với thời gian cần thiết để đổ đầy bình đo. Trong trường hợp này, sai số đo sẽ giảm.

Máy đo thể tích. Để đo thể tích trực tiếp, máy đếm thể tích được sử dụng. Dựa trên nguyên tắc đo, chúng có thể được chia thành hai nhóm: trong đồng hồ của nhóm thứ nhất, chất lỏng đi vào được đo theo các liều riêng biệt có trọng lượng bằng nhau; trong quầy của nhóm thứ hai - với liều riêng biệt bằng nhau về thể tích. Số lượng liều được quầy đếm thay thế trong một khoảng thời gian nhất định được tóm tắt. Dựa trên dữ liệu thu được, mức tiêu thụ được xác định. Như vậy, lượng chất lỏng đi qua đồng hồ đo hoạt động theo nguyên lý thể tích được tính theo công thức

trong đó Q là lượng chất lỏng đi qua đồng hồ trong một phút; V là thể tích buồng đo của đồng hồ; n là số liều bị máy đếm dịch chuyển trong một phút.

Nếu đồng hồ hoạt động theo nguyên lý trọng lượng thì lưu lượng khối lượng được xác định theo công thức

W là khối lượng chất lỏng chảy qua đồng hồ trong một phút; γ - trọng lượng riêng của chất lỏng; Q và n giống như trong công thức trước.

Một máy đo thể tích có buồng nghiêng, hoạt động theo nguyên lý đếm liều lượng (Hình 10.20), gồm hai buồng nằm chồng lên nhau, với đầu nước vào nằm phía trên khoang trên. Chất lỏng đi vào đồng hồ, lấp đầy khoang trên và bắt đầu chảy vào khoang dưới. Việc lấp đầy khoang dưới tiếp tục cho đến khi trọng tâm dịch chuyển quá nhiều khiến khoang mất thăng bằng và lật nhào. Đồng thời, nước tích tụ được rút hết. Sau khi làm trống hoàn toàn, bộ đếm sẽ trở về vị trí ban đầu. Trong quá trình lật, khoang trên chứa đầy nước và cung cấp nước cho khoang dưới khi khoang dưới giữ vị trí ban đầu.

Đồng hồ đo piston (Hình 10.21) thuộc loại đồng hồ đo thể tích có sự dịch chuyển cưỡng bức của chất lỏng và hoạt động như sau. Nước đi qua cửa vào vào buồng nằm bên phải piston. Pít-tông bắt đầu di chuyển sang trái, di chuyển chất lỏng tích tụ trong buồng nằm ở bên trái của pít-tông. Trước khi đến vị trí cực bên trái, piston di chuyển van qua đó chất lỏng chảy vào khoang nằm bên trái piston, đồng thời lỗ nối khoang này với đầu ra của thiết bị đóng lại. Khi áp lực nước tác động lên phía bên trái của piston, nó sẽ di chuyển sang bên phải, đẩy nước từ khoang bên phải qua cổng thoát ra bên ngoài. Trước khi đạt đến vị trí cực bên phải, pít-tông di chuyển van ống sang phải, dẫn đến việc mở một lỗ nối ống dẫn vào với buồng bên phải. Trong một chu kỳ hoạt động, piston sẽ đẩy một lượng chất lỏng nhất định ra khỏi thiết bị. Số lượng chuyển động của piston được tổng hợp bằng cơ cấu đếm và lượng chất lỏng đi qua thiết bị được xác định bằng cách nhân số chu kỳ với thể tích chất lỏng dịch chuyển trong một chu kỳ hoạt động của piston. Trong công nghiệp, đồng hồ đo được sử dụng không phải với một mà với một số piston thực hiện chuyển động tịnh tiến, đảm bảo vận hành trơn tru hơn. Độ chính xác của số đọc của thiết bị phụ thuộc vào lượng rò rỉ chất lỏng giữa thành buồng đo và bộ phận làm việc. Sự rò rỉ này có ảnh hưởng lớn đến sai số đọc của đồng hồ. Nếu loại bỏ điều này, máy đo thể tích có piston hình trụ hoạt động với độ chính xác cao, sai số có thể chỉ từ 0,2-0,3% (Eckman, 1950). Vì loại máy đo này hoạt động theo nguyên tắc đo thể tích nên mật độ và độ nhớt của chất lỏng hầu như không ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Đồng hồ có piston chuyển động tịnh tiến được sử dụng trong nhiều hệ thống cấp nước khác nhau với tốc độ dòng chảy lớn từ 37 đến 3785 l/phút. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi các yêu cầu đặc biệt của chất lỏng, không được ăn mòn hoặc quá nhớt (Eckman, 1950).

Bộ đếm có piston đĩa. Để đo lượng chất lỏng chảy qua hệ thống, bộ đếm có đĩa| piston (Hình 10.22). Việc sử dụng rộng rãi các đồng hồ này làm đồng hồ nước được giải thích bởi sự đơn giản về thiết kế, nhỏ gọn và chi phí tương đối thấp. Ở giữa quầy, một quả bóng được lắp vào một ổ hình cầu, trên đó cố định một đĩa phẳng. Trong quá trình hoạt động của bộ đếm, quả bóng và đĩa lắc lư theo hình cầu xung quanh một tâm hình học chung, nhưng không quay. Dưới tác dụng của áp suất của chất lỏng đi qua đầu vào vào thiết bị, đĩa sẽ hạ xuống hoặc tăng lên tùy theo vị trí của nó so với ống dẫn vào.Khi chất lỏng chảy qua buồng đo, mặt phẳng của đĩa sẽ di chuyển dọc theo thành và quả bóng cùng với đĩa quay tại chỗ của nó. Dưới tác động của sự chênh lệch áp suất ở ống vào và ống ra, nước chảy quanh quả bóng cùng với đĩa và dẫn đến ống thoát. Khi quả bóng di chuyển, phần nhô ra ở phần trên của nó di chuyển dọc theo bề mặt của hình nón, đỉnh của nó trùng với tâm của quả bóng. Vì các đường ống vào và ra được ngăn cách bằng một vách ngăn (không được hiển thị trong Hình 10.22), nước phải chảy qua đường ống vào và xung quanh quả bóng, luôn ở dưới đĩa. Trục của đĩa điều khiển một cơ chế đếm ghi lại số chuyển động của quả bóng và đĩa. Con số này nhân với thể tích chất lỏng bị dịch chuyển trong mỗi chu kỳ, cho phép chúng ta xác định thể tích chất lỏng đã đi qua thiết bị. Máy đo được mô tả có thể hoạt động ở bất kỳ áp suất và nhiệt độ nào của môi trường đo. Tuy nhiên, mật độ và độ nhớt của chất lỏng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo, vì chất lỏng có thể rò rỉ qua các khe hở trong các thiết bị có thiết kế này. Ở tốc độ dòng chảy từ 55 đến 1890 l/phút, sai số tương đối của đồng hồ đo với đĩa dao động! thường không vượt quá 1%.

Bộ đếm quay có lưỡi thẳng. Sơ đồ nguyên lý của máy đếm quay có lưỡi thẳng được thể hiện trên hình. 23/10. Bộ phận chính của thiết bị là một rôto được lắp lệch tâm trong vỏ, được trang bị các cánh quạt. Khi rôto quay, các cánh quạt dưới tác dụng của lò xo luôn được ép vào bề mặt bên trong của vỏ. Chảy qua đồng hồ, chất lỏng ép lên các cánh quạt và làm rôto quay, từ đó chưng cất chất lỏng vào ống thoát. Số vòng quay của rôto được cố định và xác định thể tích chất lỏng đi qua bộ đếm. Mật độ và độ nhớt của chất lỏng không ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo của máy đếm quay, vì thiết kế này được đặc trưng bởi sự rò rỉ tối thiểu của chất được đo. Sai số đo tương đối của máy đếm quay có "lưỡi thẳng" không vượt quá 0,2-0,3%.

Lưu lượng kế chênh lệch áp suất thay đổi

Trong số các thiết bị được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy, đồng hồ đo được sử dụng rộng rãi, hoạt động của thiết bị này dựa trên phép đo độ giảm áp suất thay đổi. Đồng hồ đo lưu lượng như vậy đo chênh lệch áp suất được tạo ra trong thiết bị hạn chế được lắp đặt trong đường ống và chuyển nó thành tốc độ dòng chảy. Sơ đồ dòng chảy của chất lỏng qua một phần bị thu hẹp được thể hiện trong hình. 24/10. Theo phương trình Bernoulli (10.3), khi tốc độ dòng chảy tăng, áp suất tĩnh của chất lỏng trong đường ống giảm, với điều kiện Z 1 \u003d Z 2 (phần 1 và 2; xem Hình 10.24).
trong đó Z 1 và Z 2 là độ cao san lấp mặt bằng tại các điểm 1 và 2; P 1 và P 2 - áp suất tĩnh theo tiết diện) và 2; γ 1 và γ 2 là trọng lượng riêng của chất lỏng ở tiết 1 và tiết 2; v 1 và v 2 - vận tốc dòng chảy tại đoạn 1 và 2; g là gia tốc trọng trường.

Sử dụng phương trình Bernoulli và phương trình phản lực liên tục, có thể thiết lập mối quan hệ toán học giữa tốc độ dòng chảy của chất lỏng không nén được và độ giảm áp suất:

Giả sử đường ống nằm ngang và Z 1 = Z 2 , phương trình này có dạng sau:
Đối với chất lỏng không nén được, chúng ta có thể giả sử γ 1 = γ 2, a A 1 v 1 = A 2 v 2.
Thay biểu thức (10.6) vào phương trình (10.5), sau khi biến đổi ta thu được
Giải phương trình (10.7) cho v 2, ta thu được
Giải chung của phương trình phản lực liên tục và (10.8) cho biểu thức sau:
Đối với một bộ đếm cụ thể, các đại lượng A 1 và A 2 có những ý nghĩa nhất định; Do đó, để thuận tiện, chúng tôi xác định hằng số M - mô đun của thiết bị hạn chế:
Ngoài ra, để có được công thức dòng làm việc, hai hệ số nữa được đưa vào - hệ số dòng C cho một thiết bị hạn chế nhất định và hệ số dòng K.
trong đó Q d là giá trị thực của lưu lượng chất lỏng chảy qua thiết bị; Q id - tốc độ dòng lý thuyết (không tổn thất) của chất lỏng đi qua đồng hồ.

Hệ số lưu lượng C có tính đến sự mất lưu lượng chất lỏng trong đồng hồ và hệ số lưu lượng K là tích của C và M:

Nếu sử dụng vòi phun Venturi làm thiết bị lỗ thì các giá trị của hệ số C và M thường được lấy để tính toán, khi tính toán các màng ngăn và vòi phun thông thường thì sử dụng hệ số K (Eckman, 1950). Như vậy, công thức tính toán thực tế của các thiết bị hạn chế như sau:
Các loại thiết bị lỗ sau đây được sử dụng trong đồng hồ đo lưu lượng vi sai biến thiên: Vòi Venturi; vòi phun bình thường; màng ngăn bình thường; phần ống cong và hình vòng; ống pitot.

Vòi phun Venturi. Trong bộ lễ phục. Hình 10.25 thể hiện vòi Venturi kiểu Herschel. Đầu phun Venturi tiêu chuẩn bao gồm phần đầu vào thuôn nhọn L 1, phần giữa, được gọi là cổ họng, L 2 với mặt cắt ngang tối thiểu và phần đầu ra mở rộng trơn tru L 3. Cấu hình của các bộ phận đầu vào và đầu ra của vòi được chọn sao cho tổn thất áp suất là tối thiểu. Vì chất lỏng chảy qua cổ vòi với tốc độ tối đa nên áp suất tĩnh ở phần bị hạn chế sẽ nhỏ hơn áp suất trước khi bị co lại. Việc lựa chọn các giá trị áp suất được thực hiện ở khu vực có độ giãn nở lớn nhất của phần đầu vào của vòi phun và ở cổ. Độ giảm áp đo được được chuyển đổi thành tốc độ dòng chảy bằng phương trình (10.13).

Biết đường kính của đường ống nơi lắp đặt vòi Venturi và đường kính của cổ vòi phun, có thể tính được giá trị của hằng số M. Hệ số dòng C thường được lấy từ bảng hoặc đồ thị (Hình 10.26) và hệ số dòng chảy được xác định là hàm của số Reynolds. Với số Reynolds đủ lớn, bắt đầu từ giá trị 2,5·10 5, hệ số dòng sẽ trở thành! Vĩnh viễn. Các giá trị C nằm trên đường liền nét. Các đường cong chấm giới hạn phạm vi giá trị C. Hệ số dòng chảy được xác định cho các vòi lắp đặt trong đường ống có đường kính từ 5,08 cm trở lên và giá trị p trong khoảng 0,3-0,75 (β là tỷ lệ diện tích các lỗ của cổ vòi Venturi và đường ống). Thật không may, có rất ít dữ liệu về số Reynolds thấp và đối với đường ống có đường kính nhỏ hơn 5,08 cm. Tuy nhiên, đây không phải là trở ngại cho việc sử dụng rộng rãi đồng hồ đo lưu lượng Venturi và các đồng hồ đo lưu lượng áp suất thay đổi khác, vì phương pháp lý thuyết là được sử dụng cực kỳ hiếm trong công nghệ đo lưu lượng. Thông thường trong thực tế, áp suất được đo bằng máy đo áp suất và tốc độ dòng chảy tương ứng với từng chênh lệch áp suất được xác định bằng phép đo thể tích trực tiếp hoặc bằng thiết bị đo được hiệu chuẩn trước khác. Bằng cách này, các điểm sẽ thu được để vẽ biểu đồ giảm áp suất theo tốc độ dòng chảy. Khi đo lưu lượng, chỉ cần xác định chênh lệch áp suất và sử dụng biểu đồ để tìm giá trị lưu lượng tương ứng là đủ.

Đầu phun thông thường. Trong bộ lễ phục. Hình 10.27 thể hiện sơ đồ nguyên lý của hai vòi phun thông thường. Các vòi phun thông thường, như vòi phun Venturi, hoạt động theo nguyên tắc đo chênh lệch áp suất thay đổi. Do tỷ lệ đường kính đầu vào và đầu ra của vòi phun thông thường lớn hơn nên chúng gây ra tổn thất áp suất lớn hơn so với vòi phun Venturi do nhiễu loạn tăng đáng kể. Tuy nhiên, vòi phun thông thường có ưu điểm hơn vòi phun Venturi ở chỗ chúng cần ít không gian hơn và có thể lắp đặt giữa các mặt bích đường ống.

Thông thường, áp suất được lấy từ các vòi phun thông thường tại ba điểm. Khi lấy áp suất bằng các lỗ riêng biệt trên đường ống (xem Hình 10.28), điểm lấy áp suất cao được đặt cách đầu vào vòi phun một khoảng bằng một đường kính đường ống và điểm lấy áp suất thấp được lấy phía trên đầu ra của vòi phun. ở khoảng cách bằng một đường kính đường ống tính từ lỗ đầu vòi phun đối với vòi phun có tỷ lệ β cao (β>0,25) hoặc ở khoảng cách bằng một đường kính rưỡi của họng vòi phun tính từ đầu vào vòi phun đối với vòi phun có tỷ lệ β thấp ( β
Trong một vòi phun bình thường như trong hình. 10.29, các lỗ lấy áp được khoan ở cổ vòi phun. Áp suất cao được lấy mẫu tại một điểm cách đầu vào vòi phun một khoảng bằng một đường kính đường ống. Một lỗ để lấy mẫu áp suất thấp được khoan trên thành cổ vòi phun ở khoảng cách 0,15 đường kính cổ tính từ đầu ra của vòi phun. Phương pháp lấy mẫu áp suất này cho phép bạn kiểm soát áp suất thực tế bên trong buồng vòi phun. Các lỗ được khoan ở cổ vòi phun rất hữu ích nếu vòi phun tiếp xúc với khí quyển.

Trong bộ lễ phục. Hình 10.30 thể hiện hai phương pháp chọn áp suất từ ​​thiết bị hạn chế tại điểm nối của mặt bích vòi phun và bề mặt bên trong của đường ống. Trong sơ đồ ở trên cùng của Hình. Hình 10.30 cho thấy một buồng hình khuyên thông với khoang bên trong của đường ống thông qua một khe hình khuyên (chiều rộng không quá 0,02D) hoặc một số lỗ phân bố đều xung quanh chu vi của đường ống. Sự sắp xếp các buồng hình khuyên này cho phép các lỗ để khoan các ống xung trực tiếp xuyên qua thành đường ống. Phương pháp thứ hai (xem phần dưới của Hình 10.30) là các lỗ dành cho ống xung được khoan ở một góc với vòi áp suất. Kích thước; các lỗ và góc nghiêng được chọn sao cho đường kính phần dẫn vào của lỗ sau khi hoàn thiện không vượt quá 0,02 đường kính trong của mặt bích.

Phương pháp lấy mẫu áp suất thông qua các lỗ khoan ở cổ vòi phun tương đối hiếm khi được sử dụng, điều này được giải thích là do sự phức tạp của việc đặt các ống nối giữa buồng áp suất thấp và đồng hồ đo chênh áp. Ngoài ra, các phép đo như vậy đặt ra yêu cầu cao về độ sạch của bề mặt lỗ lấy áp, vì tốc độ dòng chảy đạt giá trị tối đa trong chúng và độ nhám nhỏ nhất có thể dẫn đến sai số đáng kể trong phép đo áp suất. Phương pháp lấy mẫu áp suất sử dụng các ống xung được lắp đặt ở một góc có đặc điểm là có sai số lớn nhất so với các phương pháp khác được xem xét. Ngoài ra, trong trường hợp này chiều dài trục của lỗ đóng một vai trò quan trọng. Cách đơn giản nhất là lắp đặt các ống xung đi qua các lỗ trên đường ống. Phương pháp lựa chọn này: áp lực thường được sử dụng nhất trong thực hành kỹ thuật.

Để xác định tốc độ dòng chảy, công thức (10.14) được sử dụng.

Hệ số tiêu thụ C được xác định từ đồ thị ở hình 2. 31/10. Đồ thị được xây dựng cho các đường ống có đường kính trên 5,08 cm và vòi phun thông thường, mặt cắt của phần đầu vào được hình thành bởi các cung tròn có bán kính lớn. Trong các phép đo trong phòng thí nghiệm, áp suất được lấy mẫu bằng cách sử dụng ống xung qua các lỗ được khoan trên thành đường ống. Hệ số K được tính theo công thức (10.12).

Phương pháp lý thuyết để xác định tốc độ dòng chảy sử dụng công thức (10.14) rất hiếm khi được sử dụng. Việc hiệu chuẩn các vòi phun thông thường trên băng thử được thực hiện theo cách tương tự như việc hiệu chuẩn các vòi phun Venturi.

Khẩu độ bình thường. Cơ hoành bình thường là một đĩa phẳng, mỏng có lỗ mở đồng tâm. Đường kính của đường ống lắp màng ngăn phải lớn hơn đường kính lỗ màng ngăn (Hình 10.32). Dòng chất lỏng đi qua đường ống đi vào màng ngăn, làm thu hẹp mặt cắt ngang của nó. Vì tốc độ dòng chảy trong màng ngăn lớn hơn trong đường ống nên áp suất tĩnh ở phần bị hạn chế sẽ nhỏ hơn áp suất trong đường ống phía trước màng ngăn. Sự chênh lệch áp suất này có thể được chuyển đổi thành vận tốc hoặc tốc độ dòng chảy của chất lỏng.

Màng ngăn có sẵn ở các loại đồng tâm, lệch tâm và phân đoạn. Trong màng ngăn đồng tâm, trục của màng ngăn và lỗ đường ống trùng nhau. Trong màng lệch tâm, trục của đồng hồ trùng với đường kính của đường ống - Đoạn và lệch tâm là một đoạn của đường tròn có đường kính xấp xỉ bằng đường kính của đường ống. Các màng chắn phân đoạn và lệch tâm chỉ được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt đòi hỏi các điều kiện đặc biệt (ví dụ: thoát nước hoàn toàn trong đường ống), do đó các màng chắn này không được thảo luận dưới đây.

Có năm cách khác nhau để giảm áp lực từ màng ngăn thông thường.

1. Ống xung được cung cấp thông qua mặt bích. Trong trường hợp này, trục của đầu ra mặt bích ở phía áp suất cao phải ở khoảng cách 2,54 cm so với bề mặt trước của màng ngăn và trục của đầu ra mặt bích ở phía áp suất thấp phải ở khoảng cách 2,54 cm. cm tính từ bề mặt đối diện của màng ngăn (xem phần dưới cùng Hình 10.32).

2. Áp suất được lấy tại các điểm cách màng ngăn một khoảng bằng một đường kính và một nửa đường kính của đường ống. Ở phía áp suất cao, khoảng cách giữa trục của ống xung và bề mặt trước của màng ngăn phải bằng một đường kính của đường ống và ở phía áp suất thấp - một nửa đường kính của đường ống từ cùng một bề mặt của cơ hoành. Những khoảng cách này không đổi đối với tất cả các giá trị (xem phần trên của Hình 10.32).

3. Ống xung được đưa đến phần thu hẹp dòng chảy ở khoảng cách ngắn nhất tính từ mặt sau của màng ngăn. Huyết áp cao được chọn ở con gái; cách mặt trước của màng ngăn một khoảng bằng 1/2-2 đường kính của đường ống; Thông thường khoảng cách này được lấy bằng một đường kính của đường ống. Để chọn áp suất thấp, ống xung được đưa vào đoạn dòng chảy bị thu hẹp tại điểm có áp suất tối thiểu; bản chất của sự thay đổi áp suất tĩnh phía sau màng ngăn được thể hiện bằng các đường cong trong hình. 10.33.

4. Các ống xung được đưa đến giao diện giữa đường ống và màng ngăn. Áp suất được lấy cả trước và sau màng ngăn, tại điểm nối của thành trong của đường ống với đĩa màng. Các tùy chọn để kết nối ống xung với phương pháp đo này được hiển thị trong Hình. 10h30. Đối với tất cả các loại thiết bị thu hẹp, các tùy chọn này đều giống nhau.

5. Ống xung lắp đặt dọc theo đường ống. Trong trường hợp này, áp suất được đo tại các điểm ở cả hai phía của màng ngăn nơi dòng chảy ổn định. Trên thực tế, đây là cách xác định mức độ tổn thất áp suất không thể phục hồi trong màng ngăn. Áp suất được lấy ở khoảng cách 272 đường kính đường ống trước và 8 đường kính đường ống sau mặt trước của màng ngăn. Phương pháp lựa chọn áp suất này tương đối hiếm khi được sử dụng, vì độ giảm áp đo được trong trường hợp này phản ánh những thay đổi trong dòng chảy ở mức độ thấp hơn so với các phương pháp được liệt kê khác. Do đó có sai số lớn trong kết quả đo trong quá trình đo.

Công thức tính lưu lượng cho màng ngăn đồng tâm như sau:

Các giá trị của hệ số K cho tất cả các phương pháp lựa chọn áp suất (không bao gồm phương pháp lựa chọn sử dụng các lỗ riêng lẻ trên đường ống) và cho đường kính đường ống từ 3,81 đến 40,64 cm đã thu được bằng thực nghiệm (tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ, 1959). ). Sự phụ thuộc của hệ số K vào số Reynolds và tỷ số đường kính của đường kính danh nghĩa của đường ống là 5,08 cm được thể hiện trong Hình 2. 10.34.

Mối quan hệ giữa Q và P 1 -P 2 đối với màng ngăn hoạt động trong các điều kiện cụ thể có thể được xác định trên bàn thử nghiệm sử dụng thiết bị đo thể tích trực tiếp khác, như mô tả ở trên đối với vòi Venturi. Đồ thị thu được trong quá trình hiệu chuẩn; Sự phụ thuộc của chênh lệch áp suất P 1 -P 2 vào tốc độ dòng Q được sử dụng cho các phép đo thực tế.

Phân tích so sánh vòi phun Venturi, vòi phun thông thường và màng ngăn. Trong bộ lễ phục. 10.35-10.37 thể hiện đường cong phân bố áp suất tĩnh được xây dựng từ dữ liệu thực nghiệm khi lắp đặt các vòi phun thông thường, vòi phun Venturi và các màng chắn thông thường trong đường ống. Sự giảm áp suất lớn nhất có thể nhận thấy được đối với màng ngăn, mức tối thiểu đối với vòi Venturi và mức trung bình đối với vòi phun thông thường. Áp suất giảm càng lớn thì tổn thất năng lượng liên quan đến sự hình thành xoáy và ma sát của dòng chảy với thành đường ống càng lớn. Do đó, tổn thất áp suất không thể phục hồi trong vòi Venturi nhỏ hơn đáng kể so với vòi phun và màng ngăn. Trong bộ lễ phục. Hình 10.38 cho thấy đường cong tổn thất áp suất đối với các thiết bị lỗ thông thường, được biểu thị bằng phần trăm giảm áp suất, tùy thuộc vào β, tỷ lệ đường kính của cổ vòi phun hoặc lỗ mở màng ngăn và đường ống. Như người ta mong đợi, đối với tất cả các loại thiết bị tiết lưu, β càng lớn thì tổn thất áp suất càng nhỏ, vì khi β tăng, tốc độ dòng chảy và dòng chảy rối giảm. Các biểu đồ đã cho cũng cho thấy rằng tổn thất áp suất trong vòi Venturi nhỏ hơn đáng kể so với trong vòi phun hoặc màng ngăn, tức là; Ưu điểm chính của vòi Venturi.

Vòi phun Venturi được đặc trưng bởi độ chính xác đo cao và không yêu cầu hiệu chuẩn thường xuyên, như vòi phun hoặc màng ngăn thông thường, vì chúng có khả năng chống mài mòn cao hơn, điều này đặc biệt quan trọng khi làm việc với chất lỏng có chứa tạp chất cơ học. Tuy nhiên, vòi phun Venturi yêu cầu không gian lắp đặt lớn hơn đáng kể và đắt hơn. Về mặt chi phí, khả năng chống mài mòn, tính chất phân bố áp suất tĩnh và chiều dài cần thiết của đoạn thẳng của đường ống, vòi phun thông thường chiếm vị trí trung gian giữa vòi phun Venturi và màng ngăn. Một điều kiện quan trọng để đạt được kết quả tốt cũng là việc lắp đặt cẩn thận các vòi phun thông thường trong đường ống. Màng ngăn tương đối dễ lắp đặt và không yêu cầu ống thẳng có chiều dài lớn nhưng chúng nhanh mòn và cần hiệu chuẩn thường xuyên. Do độ bền cơ học thấp nên chúng thường bị hỏng do áp suất thay đổi đột ngột. Đồng thời, màng chắn rẻ hơn tất cả các thiết bị thu hẹp được xem xét, điều này dẫn đến việc chúng được sử dụng rộng rãi.

Máy đo lưu lượng ly tâm. Các phần đường cong của đường ống, trong đó tác động của lực ly tâm trong dòng chất lỏng thể hiện, cũng có thể được sử dụng để đo lưu lượng. Dưới tác dụng của lực ly tâm, dòng chảy bị ép về phía thành ngoài của tiết diện cong nên áp lực lên thành ngoài của tiết diện cong sẽ lớn hơn áp suất lên thành trong. Chênh lệch áp suất đo được tại hai điểm cắt ngang có thể được chuyển đổi thành giá trị vận tốc. Trong bộ lễ phục. 10.39 và 10.40 thể hiện sơ đồ các đồng hồ đo lưu lượng hoạt động theo nguyên tắc này. Một trong số chúng được làm trên ống góc của đường ống, và ống còn lại là ống hình vòng. Đồng hồ đo lưu lượng góc đã trở nên phổ biến hơn vì dễ chế tạo hơn, không bao giờ bị tắc và có thể hoạt động trong thời gian dài mà không cần hiệu chuẩn lại với độ chính xác cần thiết. Điều thứ hai được giải thích là do khả năng chống mài mòn của đồng hồ đo lưu lượng góc tăng lên. Các ống xung để lấy mẫu áp suất được đặt dọc theo trục đối xứng chung của các phần cong của thành ngoài và thành trong của ống góc (xem Hình 10.39).

Ống pitot. Đồng hồ đo lưu lượng hoạt động theo nguyên lý đo độ giảm áp suất thay đổi cũng bao gồm các ống pitot. Theo quy định, chúng được sử dụng khi đo lưu lượng khí, nhưng ống pitot cũng có thể được sử dụng khi đo lưu lượng chất lỏng. Ống pitot bao gồm hai buồng (Hình 10.41) - bên trong và bên ngoài. Đầu hở của khoang bên trong hướng về phía dòng chất được đo; Có một lỗ ở khoang ngoài, trục của nó vuông góc với hướng của dòng chuyển động. Áp suất trong khoang trong của ống pitot là tổng áp suất dòng tĩnh và động (áp suất tổng); Ở buồng ngoài, chỉ đo áp suất tĩnh. Chênh lệch áp suất đo được trong hai buồng thực chất là do áp suất dòng động và có liên quan đến tốc độ dòng chảy.

Về mặt toán học, áp suất tổng P t là tổng của áp suất động P d và áp suất tĩnh P S:

Áp suất động tương đương với động năng của dòng chuyển động. Theo các định luật cơ học, động năng của dòng FE có thể biểu diễn bằng phương trình sau:
trong đó m là khối lượng; v - tốc độ dòng chảy.

Khối lượng và trọng lượng có liên quan như sau:

trong đó W - trọng lượng; g là gia tốc trọng trường.

Sau khi thực hiện các phép biến đổi đơn giản, chúng ta có được

Viết lại phương trình (10.19) cho thể tích đơn vị, ta thu được
trong đó γ là trọng lượng riêng của chất lỏng.

Động năng của dòng chảy tương đương với áp suất động. Do đó, phương trình (10.16) có thể được viết như sau:

Giải phương trình này cho v sẽ cho
Tốc độ dòng chảy được xác định bằng phương trình (10.22) và phương trình tính liên tục của dòng chảy.

Thông thường, ống Pitot được làm bằng đường kính nhỏ nhằm loại bỏ ảnh hưởng của tính không đồng nhất của môi trường được đo càng nhiều càng tốt. Các ống pitot đo vận tốc tại bất kỳ điểm nào trên mặt cắt ngang của dòng chảy, và tốc độ dòng chảy thay đổi trên mặt cắt ngang, do đó vận tốc dòng chảy trung bình được xác định, thường bằng khoảng 0,83 vận tốc tối đa (Beckwith và Buck, 1961). Ống Pitot được lắp đặt dọc theo trục của đường ống và vận tốc dòng chảy được đo ở chính giữa đoạn ống. Nhân giá trị này với 0,83 (hệ số hiệu chỉnh), sẽ thu được vận tốc dòng chảy trung bình, được thay thế vào phương trình liên tục. Giải hệ phương trình sẽ cho ra tốc độ dòng chảy.

Các ống pitot phải được lắp đặt ngược dòng chuyển động để chúng phản ứng với áp suất động. Góc giữa trục của dòng chuyển động và trục của ống pitot (góc lệch) phải bằng 0, nếu không sẽ xảy ra sai số nghiêm trọng.

Các thiết bị đo lưu lượng chênh lệch áp suất thay đổi đã được thảo luận ở trên đối với các chất lỏng không nén được như nước ngọt hoặc nước mặn. Tất cả chúng cũng có thể được sử dụng để đo môi trường có thể nén được, chẳng hạn như không khí, nhưng trong trường hợp này, hệ số hiệu chỉnh được đưa vào công thức dòng làm việc có tính đến ảnh hưởng của khả năng nén khi không khí đi qua thiết bị co thắt. Việc xem xét chất lỏng chịu nén không phải là nhiệm vụ của tác giả nên độc giả quan tâm đến vấn đề này có thể tham khảo công trình “Flowmeters” do Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ xuất bản. Lý thuyết và ứng dụng" (1959).

Lưu lượng kế chênh lệch áp suất không đổi

Theo phương trình (10.13), độ giảm áp đo được tại bộ hạn chế tỷ lệ với bình phương của dòng chảy qua lỗ của bộ hạn chế đó. Phương pháp này khá thuận tiện, nhưng nó đòi hỏi nhiều loại đồng hồ đo áp suất chênh lệch để đo áp suất ở các bậc khác nhau tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy đo được, không phải lúc nào cũng có thể cung cấp đủ độ chính xác, đặc biệt trong trường hợp đo tốc độ dòng chảy thấp.

Đồng hồ đo lưu lượng quay. Thiết bị hoạt động theo nguyên lý đo lưu lượng ở chênh lệch áp suất không đổi bao gồm đồng hồ đo lưu lượng dạng quay. Trong trường hợp này, tiết diện của dòng chảy có thể thay đổi và độ giảm áp suất không đổi ở mọi tốc độ dòng chảy. Theo phương pháp truyền số đọc, thông số hiển thị trong Hình. 10.42, đề cập đến thông số đo trực tiếp trên thang đo tuyến tính. Thiết bị này bao gồm một ống trong suốt hình nón mở rộng thẳng đứng và một “phao” di chuyển tự do trong đó. Vì mật độ của vật liệu “phao” lớn hơn mật độ của chất lỏng nên cái tên “phao” là tùy ý. Ống thiết bị phải được lắp đặt theo chiều dọc. Dòng chất được đo đi qua phần đầu vào hẹp của ống và đi từ dưới lên trên. Phao chịu tác dụng của hai lực: trọng lực và lực nâng do dòng chảy gây ra. Phao nổi lên cho đến khi các lực này cân bằng. Kể từ thời điểm này, chiếc phao lơ lửng ở một độ cao nhất định. Một thang đo được áp dụng trên bề mặt của ống, cho phép bạn xác định vị trí chính xác của phao so với điểm bắt đầu của thang đo. Vì chiều cao của phao là thước đo lưu lượng nên thang đo có thể được hiệu chuẩn trực tiếp bằng lít trên phút hoặc các đơn vị lưu lượng khác, nhưng phương pháp được sử dụng phổ biến hơn là hiệu chỉnh thang đo theo đơn vị không thứ nguyên từ 0 đến 100, được chuyển đổi thành giá trị lưu lượng thực tế bằng cách sử dụng đường cong hiệu chuẩn.

Về mặt toán học, tốc độ dòng chảy của chất lỏng đi qua thông số kế có thể được biểu thị như sau (Schoenborn và Colburn, 1939):

trong đó Q là lưu lượng thể tích, cm/s; A - diện tích mặt cắt ngang, cm; C - hệ số dòng chảy; V - thể tích, cm; g - gia tốc trọng trường, cm/s; ρ - mật độ, g/cm3.

Chỉ số 1 đề cập đến chất lỏng, chỉ số 2 đề cập đến phao.

Giá trị của hệ số lưu lượng C phải được xác định bằng thực nghiệm đối với chất lỏng hoặc khí cụ thể mà lưu lượng kế sẽ hoạt động. Việc hiệu chuẩn lưu lượng kế có thể được thực hiện trên lưu lượng kế thử nghiệm bằng phép đo trực tiếp tốc độ dòng chảy hoặc sử dụng lưu lượng kế đã hiệu chuẩn khác, như mô tả ở trên đối với vòi phun Venturi. Đường cong hiệu chuẩn được xây dựng thể hiện sự phụ thuộc của các giá trị chiều cao của vị trí phao, được quan sát trên thang đo thông số, vào tốc độ dòng chảy trong giới hạn đo được yêu cầu. Thông thường đối với thông số thông số, sự phụ thuộc này được biểu thị bằng Tiếp theo, vị trí của phao được xác định trên thang đo của thiết bị và sử dụng các đường cong hiệu chuẩn để thiết lập giá trị tốc độ dòng chảy tương ứng.

Một điều kiện cần thiết để có được các phép đo đáng tin cậy là việc lắp đặt thông số theo chiều dọc nghiêm ngặt. Thông số quay không thể được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng có hàm lượng tạp chất cơ học cao, đặc biệt là kích thước lớn, cũng như đối với chất lỏng đục. Dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao rất đắt tiền. Tuy nhiên, lưu lượng kế có nhiều ưu điểm hơn các lưu lượng kế khác. Chúng bao gồm: sự tiện lợi của thang đo tuyến tính bao trùm toàn bộ phạm vi đo của thiết bị và mức giảm áp suất không đổi trên tất cả các tốc độ dòng chảy. Giới hạn đo của thiết bị rất dễ thay đổi, chỉ cần lấy một ống hoặc phao khác là đủ. Đặc biệt, thông số quay rất thuận tiện cho việc đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng ăn mòn, chẳng hạn như nước muối, vì các bề mặt tiếp xúc với chất được đo có thể được làm bằng bất kỳ vật liệu nào, chẳng hạn như thủy tinh, nhựa, v.v. Phao được chế tạo hoặc hoàn toàn bằng kim loại hoặc phủ một lớp nhựa bên trên. Việc sử dụng vật liệu chống ăn mòn làm tăng giá thành của thiết bị. Bạn có thể theo dõi dòng chảy trong khi làm việc.

Lưu lượng kế piston ngâm

Lưu lượng kế chênh lệch áp suất không đổi bao gồm lưu lượng kế có piston chìm. Khi thiết bị hoạt động (Hình 10.43), chất lỏng đi vào dưới piston và đẩy nó lên. Trong thành xi lanh, bên trong mà piston chuyển động, có các rãnh, rãnh hoặc các lỗ khác. Tổng diện tích các lỗ do piston mở ra khi nó di chuyển lên trên dưới tác động của áp suất tăng trong hệ thống phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy: tốc độ dòng chảy càng lớn thì tổng diện tích của các lỗ thoát càng lớn và piston càng lên cao. Thiết bị này được cung cấp cùng với các thiết bị cơ hoặc điện để ghi lại chiều cao của lực nâng piston. Lưu lượng kế có piston chìm thường được hiệu chuẩn cục bộ.

Đồng hồ đo lưu lượng đặc biệt

Máy đo gió dây nóng. Thiết bị này là một đoạn dây làm bằng vật liệu dẫn điện và được nối với nguồn năng lượng điện; Khi có dòng điện chạy qua thì dây nóng lên. Có hai phiên bản của thiết bị này: máy đo gió dây nóng có dòng điện không đổi và máy đo gió dây nóng có nhiệt độ không đổi. Trong trường hợp đầu tiên, cường độ dòng điện là một giá trị không đổi. Khi đo tốc độ dòng chảy của chất được đo, nhiệt độ của dây thay đổi và kéo theo đó là điện trở của nó. Như vậy, điện trở của dây tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy. Trong máy đo gió nhiệt độ không đổi, nhiệt độ của dây được duy trì không đổi do thay đổi giá trị hiện tại, trong trường hợp này là giá trị thay đổi và dùng làm tiêu chí để thay đổi tốc độ dòng chảy (tốc độ dòng chảy).

Phương pháp đo lưu lượng bằng máy đo gió dây nóng khá thuận tiện và cho độ chính xác đo cao. Tuy nhiên, phạm vi của nó bị hạn chế do dây nóng rất mỏng manh. Máy đo gió nhiệt dạng dây chủ yếu dùng để đo lưu lượng khí và chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt để đo lưu lượng chất lỏng.

Đồng hồ đo lưu lượng tuabin. Thiết bị này bao gồm một tuabin hoặc cánh quạt và một thiết bị đếm chuyển đổi tần số quay của tuabin thành xung (Hình 10.44). Tần số quay của tuabin tỷ lệ thuận với tốc độ của dòng chảy đo được, do các cánh quạt được lắp trên thân nó ở một góc nhất định với trục quay và trục quay của tuabin trùng với hướng của dòng chảy. Hình 10.45 thể hiện một thiết kế công nghiệp với bộ điều chỉnh dòng chảy dạng ống và thiết bị điện từ nhận biết chuyển động quay của tuabin.Thiết bị này phù hợp để đo tốc độ dòng chảy trong đường ống có đường kính lớn, kênh hở, sông và cũng để đo tốc độ dòng chảy trong đại dương và hồ.Có rất nhiều loại máy đo lưu lượng tuabin, từ loại dụng cụ dạng cốc được các nhà khí tượng học sử dụng để xác định tốc độ gió, đến ví dụ trong Hình 10.45. Khi đo dòng chảy trong các kênh hở, sông, hồ và đại dương, một sự điều chỉnh của thiết bị này Mẫu được sử dụng được trang bị một tấm gắn cứng vào bề mặt ngoài của đồng hồ đo lưu lượng song song với trục quay của tuabin.Mục đích của thiết bị đơn giản này là giữ đồng hồ đo lưu lượng ở một vị trí nhất định khi trục của vòng quay của tuabin song song với dòng chảy. Dưới tác động của dòng chảy, tấm quay liên tục, cố gắng chiếm một vị trí mà lực cản của nó đối với dòng chảy sẽ là ít nhất.

Đồng hồ đo lưu lượng tuabin được sử dụng rộng rãi để đo trong điều kiện không cố định, vì tuy cung cấp đủ độ chính xác cho phép đo nhưng chúng có độ bền cơ học, dễ sử dụng và không yêu cầu dụng cụ ghi phức tạp. Ưu điểm của thiết bị này cũng bao gồm chi phí thấp. Sai số đo của thiết bị công nghiệp không vượt quá 0,5% giới hạn đo trên.

Lưu lượng kế điện từ Nguyên lý của lưu lượng kế điện từ (Hình 10.46) là một môi trường chuyển động, ít nhất phải có độ dẫn điện tối thiểu, được coi như một chất dẫn chuyển động trong từ trường. Đường ống được lắp đặt trong từ trường sao cho hướng dòng chảy vuông góc với các đường sức từ. Lực điện động cảm ứng trong chất lỏng có hướng vuông góc với đường sức từ và dòng chất lỏng. EMF được đo bằng hai điện cực, hướng tín hiệu nhận được đến một thiết bị đo hiệu điện thế.

Theo định luật Faraday, độ lớn của lực điện động cảm ứng

trong đó E là suất điện động cảm ứng, V; B - cảm ứng từ trường, V·s/cm 2 ; L - chiều dài dây dẫn, cm; v - tốc độ của dây dẫn, cm/s.

Vì bản thân môi trường được coi là một chất dẫn chuyển động nên lực điện động sinh ra trong chất lỏng tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy.

Có hai sửa đổi chính của lưu lượng kế điện từ. Ở một trong số đó, chất lỏng có độ dẫn điện thấp được truyền qua đường ống làm bằng thủy tinh, nhựa hoặc vật liệu không dẫn điện khác. Các điện cực được gắn vào thành đường ống và tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Các thiết bị loại này tạo ra tín hiệu yếu cần khuếch đại. Tùy chọn thứ hai, không giống như tùy chọn thứ nhất, liên quan đến việc đặt các điện cực lên thành ngoài của đường ống, được làm bằng vật liệu dẫn điện. Chất lỏng trong trường hợp này cũng phải có độ dẫn điện cao (ví dụ: kim loại lỏng) - điều kiện cần thiết cho hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng loại này. Trong hệ thống này không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa chất lỏng và các điện cực. Việc sử dụng thiết bị không yêu cầu trang bị lại đường ống hiện có và không gây ra bất kỳ khó khăn kỹ thuật nào trong quá trình lắp đặt. Thông thường, tín hiệu đầu ra của đồng hồ đo lưu lượng như vậy lớn hơn; độ dẫn điện của chất lỏng đo được càng cao và có thể được truyền trực tiếp đến thiết bị ghi mà không cần khuếch đại trước.

Nhược điểm chính của lưu lượng kế điện từ các loại là giá thành cao. Tuy nhiên, nhược điểm này được bù đắp bằng độ tin cậy của thiết bị không có bộ phận chuyển động. Độ chính xác đo được cung cấp bởi lưu lượng kế loại này khá cao.

Máy đo lưu lượng siêu âm. Những lưu lượng kế này sử dụng rung động siêu âm ở tần số 100 Hz (Beckwith và Buck, 1961). Các phần tử áp điện hoặc từ giảo được gắn trên đường ống với khoảng cách vài cm, một phần đóng vai trò là bộ phát siêu âm, phần còn lại là bộ thu. Sóng siêu âm truyền qua chất lỏng với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào hướng của âm thanh và dòng chất lỏng giống nhau hay ngược chiều nhau. Độ lệch pha giữa các dao động đến từ máy thu được cảm biến ghi lại tỷ lệ thuận với tốc độ chất lỏng. Độ nhạy của mạch có thể được tăng lên bằng cách tự động thay thế chức năng của một cặp phần tử áp điện bằng các phần tử đối diện. Những thay đổi nhanh chóng theo chu kỳ trong các chức năng của cặp bộ phát và bộ thu (lên tới 10 lần mỗi giây) mang lại khả năng đo sự lệch pha của các dao động siêu âm được định hướng đồng thời dọc theo dòng chảy và ngược lại với nó. dao động siêu âm được tăng gấp đôi so với mạch chính cho cùng tốc độ dòng chảy.

Đo lưu lượng kênh mở

Để đo dòng chảy trong các kênh hở, người ta sử dụng các loại đập và thiết kế khác nhau, máng đo nước và đồng hồ tua-bin. Nguyên lý hoạt động và thiết kế của đồng hồ tuabin đã được mô tả ở trên. Trong thực tế, khi đo lưu lượng chất lỏng, các giá trị vận tốc được lấy tại các điểm khác nhau trên mặt cắt dòng chảy, theo cả chiều ngang và chiều dọc, và thu được biểu đồ vận tốc dọc theo mặt cắt dòng chảy. Phương pháp đo này cung cấp độ chính xác cần thiết. Thông thường, vận tốc tại các điểm khác nhau của mặt cắt ngang không bằng nhau, do đó tốc độ dòng chảy thực tế được xác định theo một trong hai cách: bằng cách tích phân hoặc bằng cách tính vận tốc dòng chảy trung bình và nhân giá trị thu được với mặt cắt ngang. khu vực của dòng chảy.

Đập tràn. Vật cản đặt trên đường dẫn nước tràn qua được gọi là đập nước. Nó có thể có nhiều hình dạng khác nhau. Trong bộ lễ phục. Hình 10.47 thể hiện một trong các đập tràn. Vì đập chỉ được sử dụng riêng cho các kênh hở nên chúng chỉ có thể được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng. Hầu hết các đập trong thực hành kỹ thuật đều được sử dụng để đo tốc độ dòng nước và chỉ một số ít trong số đó, thường là trong điều kiện phòng thí nghiệm, được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy của các chất lỏng khác.

Các loại và kiểu dáng của đập rất đa dạng. Đập có cạnh sắc (tức là đập có tấm kim loại có cạnh sắc được gia cố dọc theo chu vi của phần cắt) được chia thành đập hình chữ nhật, hình tam giác (hình chữ V), hình tròn và mặt cắt ngang đặc biệt dựa trên hình dạng của lỗ mở trong tường. Đập tràn đặc biệt bao gồm các mặt cắt hình thang và parabol. Những cấu hình này đảm bảo dòng chảy không đổi hoặc sự phụ thuộc tỷ lệ trực tiếp của dòng chảy vào áp suất.

Trong bộ lễ phục. Hình 10.48 thể hiện các kích thước chính của đập. Ngưỡng (hoặc đỉnh) của đập là mặt dưới của phần cắt ra của đập. Chiều dài ngưỡng L được đo bằng khoảng cách giữa các thành bên của khe (xem Hình 10.48). Đối với tiết diện hình chữ nhật, chiều dài ngưỡng bằng chiều rộng phần cắt đập. Trong đập có mặt cắt hình tam giác, chiều dài ngưỡng tiến tới bằng không. Cột áp tĩnh tại đập h - khoảng cách từ đỉnh đập đến mức cao nhất của mặt tự do của nước, được đo phía trên đập (xem Hình 10.48), do sự giảm bề mặt tự do bắt đầu ngay cả trước khi đập .

Dòng nước chảy qua đập gọi là dòng chảy phẳng sau đập. Với đủ dòng chảy và sự chênh lệch giữa đỉnh đập và đường chân trời ở hạ lưu, không gian dưới dòng chảy giao tiếp với khí quyển. Một luồng như vậy được gọi là tự do hoặc không bị ngập. Độ lớn của áp suất đối với dòng tự do được xác định bởi một số yếu tố, bao gồm độ sắc nét của cạnh đập, độ dày của sườn núi, v.v. Người ta đã xác định rằng giá trị này phải nằm trong khoảng từ 1 đến 3 cm (ASME, 1959). Nếu khoảng cách giữa đỉnh ngưỡng và đường chân trời ở hạ lưu đập không đủ thì không gian dưới tia bị cô lập với khí quyển và tia phun dính vào thành đập. Một máy bay phản lực như vậy được gọi là bị mắc kẹt hoặc chìm.

Nếu chiều dài của đập nhỏ hơn chiều rộng của kênh L k (xem Hình 10.48), thì đập như vậy được gọi là đập có nén ngang và dòng chảy đi qua đập này được gọi là dòng nén. Trong một dòng chảy bị nén, hướng chuyển động của các hạt chất lỏng của các dòng cực kỳ chảy đến phần cắt đập từ các thành bên của kênh được đo. Về vấn đề này, khi chất lỏng chảy qua đập, biến dạng ngang của tia phẳng xảy ra ngay sau đập, hay còn gọi là “sự nén dòng chảy”. Do nén dòng chảy được phản ánh trong tốc độ dòng chảy nên nó được tính đến trong tính toán bằng một hiệu chỉnh thích hợp. Có thể đảm bảo rằng các dòng chảy cực kỳ hợp lý không tạo ra sự nén lên mặt cắt ngang của dòng chảy. Điều này có thể thực hiện được với điều kiện là chênh lệch giữa độ rộng kênh L c và độ dài ngưỡng L w lớn hơn ít nhất 4 lần so với giá trị tối đa của áp suất dự kiến. Về mặt toán học, điều kiện này có thể được biểu thị bằng công thức sau:

Công thức tính tốc độ dòng lý thuyết cho đập có mặt cắt ngang hình chữ nhật có thể thu được bằng cách tìm tốc độ dòng cơ bản của chất lỏng qua bệ cơ bản của đập và tính tổng trên diện tích mặt cắt ngang của dòng chảy:
Q t là lưu lượng lý thuyết, m/s; L w - chiều dài ngưỡng, m; g - gia tốc trọng trường (9,8 m/s 2); h - áp lực tại tràn, m.

Biến dạng của mặt cắt ngang của dòng chảy trong mặt phẳng thẳng đứng và một số yếu tố khác được tính đến bằng hệ số không thứ nguyên C được đưa vào công thức xác định giá trị lý thuyết của lưu lượng và là tỷ số

trong đó Q d và Q t là tốc độ dòng chảy thực tế và lý thuyết.

Như vậy, công thức dòng chảy làm việc của đập có tiết diện hình chữ nhật có dạng

Do tốc độ dòng chảy thực tế luôn nhỏ hơn giá trị lý thuyết nên hệ số dòng chảy C luôn nhỏ hơn 1, thường nhỏ hơn 0,7 (ASME, 1959). Giá trị hệ số dòng chảy đối với đập tràn có tiết diện hình chữ nhật hở mép được thể hiện trên Hình 2. 10:49. Các hệ số này có thể được lấy để tính toán có tính đến sai số đo trong phạm vi ±3%.

Phương pháp đo này khi áp dụng cho đập hình chữ nhật có hai hạn chế. Thứ nhất: nếu tốc độ dòng chảy quá cao, giá trị áp suất bắt đầu phản ánh đáng kể sự gia tăng vận tốc dòng chảy, do đó, giá trị áp suất đo được tại tràn phải hiệu chỉnh về giá trị áp suất động v 2 /2g (v là lưu lượng vận tốc trong kênh), được thêm vào áp lực tại đập tràn. Thứ hai, chiều dài ngưỡng cửa của đập hình chữ nhật phải ít nhất là 15 cm (ASME, 1959). Ở các giá trị nhỏ hơn của độ dài ngưỡng, người ta quan sát thấy sự trộn lẫn các dòng dòng điện bên với nhau. Khi tốc độ dòng chảy quá thấp, gây khó khăn cho việc chất lỏng tràn tự do vào đập tràn có mặt cắt ngang hình chữ nhật có chiều dài ngưỡng 15 cm, tốt nhất nên sử dụng đập tràn có mặt cắt ngang hình tam giác, trong những trường hợp như vậy sẽ mang lại kết quả tốt hơn. .

Công thức dòng chảy được sử dụng để tính toán thực tế được lấy từ phương trình (10.27) có tính đến hệ số C, bao gồm các hằng số (2/3 và √ 2g):

Trong hệ đơn vị SI, phương trình (10.28) có dạng
trong đó Q là tốc độ dòng chảy, m 3 / s; L w - chiều dài ngưỡng, m; h - đầu, m.

Phương trình (10.29) là công thức dòng chảy cơ bản cho đập có mặt cắt ngang hình chữ nhật, thu được mà không tính đến lực nén ngang của mặt cắt ngang tia (nghĩa là, với điều kiện là chiều dài ngưỡng bằng với chiều rộng của kênh ). Trong thực tế kỹ thuật, để hiệu chỉnh hệ số này người ta giả định chiều dài hiệu dụng ngưỡng tràn nhỏ hơn chiều dài thực tế mỗi bên 0,1h. Như vậy, đối với đập tràn chịu nén ngang hai chiều thì chiều dài ngưỡng hữu hiệu L w nhỏ hơn chiều dài ngưỡng thực tế là 0,2h. Điều kiện cuối cùng được đưa vào công thức luồng (10.29), bây giờ ở dạng cuối cùng sẽ trông như thế này:

Trong bảng Hình 10.1 thể hiện lưu lượng phụ thuộc vào áp suất đối với đập tràn có mặt cắt hình chữ nhật có chiều dài ngưỡng hữu hiệu khác nhau.

Đập hình thang. Hình dạng mặt cắt ngang hình thang do Cipoletti đề xuất với độ dốc cạnh 1:4 mang lại cho đập chịu nén ngang hai chiều một mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa chiều dài ngưỡng và tốc độ dòng chảy (Hình 10.50). Tỷ lệ khung hình được chọn sao cho sự giãn nở nhẹ của phần cắt đập khi chiều cao phần lấp đầy của nó tăng lên sẽ bù đắp cho tổn thất dòng chảy do lực nén ngang của tia. Do đó, việc hiệu chỉnh lực nén ngang của tia có thể được loại trừ khỏi công thức dòng chảy. Đây là ưu điểm chính của đập hình thang Chipolet-ti, quyết định việc sử dụng rộng rãi nó. Tốc độ dòng chảy của đập Cipoletti được tính theo công thức sau:
Trong bảng Hình 10.2 thể hiện tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào áp suất và chiều dài ngưỡng của đập tràn Chipoletti.

Đập có mặt cắt hình tam giác, đỉnh đập vuông góc. Khi mực nước trong kênh xuống thấp, nên sử dụng đập tràn có mặt cắt hình tam giác, vì trong trường hợp này đập tràn có mặt cắt hình chữ nhật hoặc hình thang không mang lại độ chính xác đo cần thiết. Ngoài ra, đập có mặt cắt ngang hình tam giác (Hình 10.51) thuận tiện cho việc đo dòng chảy có tốc độ dòng chảy thay đổi, vì chiều dài ngưỡng của chúng thực tế gần bằng 0 và ở tốc độ dòng chảy thấp, các điều kiện được tạo ra để duy trì dòng chất lỏng tự do qua đập. Diện tích mặt cắt ngang của đập là một đại lượng thay đổi và là hàm của tích của áp suất và chiều rộng của bề mặt tự do của nước trên đập. Trường hợp này cho phép sử dụng đập có mặt cắt hình tam giác để đo dòng chảy có tốc độ dòng chảy thay đổi trong phạm vi rộng.

Công thức dòng chảy cho đập có mặt cắt hình tam giác vuông góc ở đỉnh đập

Lưu lượng phụ thuộc vào áp suất đối với đập tràn loại này được cho trong bảng. 10.3.

Lắp đặt đập. Đập có thể được lắp đặt như một rào cản đối với dòng chảy của kênh hiện có hoặc được đặt trong hộp đập đặc biệt, là một đoạn ngắn của kênh (Hình 10.52). Kích thước của hộp thoát nước cho các loại khác nhau và thiết kế đập tràn dùng để đo tốc độ dòng chảy có kích thước khác nhau được đưa ra trong Bảng. 10.4. Nếu kích thước của hộp thoát nước được duy trì chính xác thì chúng sẽ mang lại độ chính xác đo cao nếu được bảo trì thích hợp.

Bảo trì đập. Độ chính xác đo được cung cấp bởi đập trong điều kiện phòng thí nghiệm được đặc trưng bởi sai số dưới 1%. Trong thực tế, với điều kiện đập tràn được lắp đặt đúng cách và được bảo trì đúng cách thì sai số đo không vượt quá 5%. Trong quá trình vận hành, cặn tích tụ trên thành đập ở phía cửa vào dòng chảy, ảnh hưởng đến tính chất của dòng chảy ra; những khoản tiền gửi này phải được loại bỏ định kỳ. Tất cả các công thức tính dòng chảy tràn trên đều được suy ra với giả định rằng áp suất tại đập tràn bằng 1/3 độ sâu dòng chảy tại điểm tiếp cận đập tràn. Lòng kênh phía sau đập tràn bị xói mòn quá mức dẫn đến vi phạm việc lắp đặt đập tràn đúng cách. Để ngăn chặn điều này, nên sử dụng những vật liệu không dễ bị ảnh hưởng bởi tác động phá hủy của nước.

Ưu điểm và nhược điểm của đập. Ưu điểm chính của đập bao gồm: độ chính xác đo cao; đơn giản về thiết kế và bảo trì tối thiểu; các tạp chất cơ học nhỏ có thể dễ dàng đi qua đập mà không ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy; cuộc sống phục vụ lâu dài.

Tràn tràn có những nhược điểm chính sau: tổn thất áp suất đáng kể trong hệ thống; khả năng tắc nghẽn với các tạp chất lớn, ảnh hưởng đến đặc tính tiêu thụ và cần phải làm sạch, thường được thực hiện thủ công; giảm độ chính xác của phép đo khi hình dạng lòng kênh trước đập tràn thay đổi hoặc khi có sự tích tụ trầm tích đáng kể.

Đo độ sâu dòng chảy. Để xác định lưu lượng bằng đập tràn và khay đo lưu lượng cần xác định độ sâu của dòng chảy. Nó được đo ở khoảng cách ít nhất 4h tính từ thành trước của đập, tức là trước khi mực nước bề mặt bắt đầu giảm. Thông thường, máy đo độ sâu móc được sử dụng để đo độ sâu vì thiết bị này có độ chính xác cao. Móc đo độ sâu (tốt nhất là có hình nón cùn), nối với thang đo chuyển động, được nhấc lên khỏi mặt nước cho đến khi đầu cuối của nó nổi lên trên mặt nước. Thang đo di chuyển dọc theo chỉ báo độ sâu cố định sẽ hiển thị độ sâu tại điểm đo. Ở độ sâu lớn hơn, bạn nên sử dụng một sửa đổi của thiết bị này, đặc điểm là chỉ báo độ sâu được trang bị một vernier, cho phép bạn tăng độ chính xác của phép đo.

Có một số loại máy đo độ sâu khác, cả loại có khả năng đọc trực tiếp và loại hoạt động cùng với các thiết bị ghi. Bộ đo bao gồm cảm biến đo mức - phao thông thường hoặc thiết bị nhạy cảm với sự thay đổi áp suất, thang đo chỉ báo hoặc máy ghi và cơ chế đồng hồ (đối với thiết bị loại ghi). Cảm biến mức đã được mô tả chi tiết ở trên.

Vì trong các kênh có đập hoặc khay chất lỏng chuyển động liên tục nên khi đo độ sâu thường nên sử dụng các buồng đặc biệt trong đó chất lỏng sẽ ở trạng thái nghỉ. Buồng tĩnh là một đoạn ống hoặc hộp được nối bằng một lỗ với dòng chảy đang chuyển động. Bên trong buồng làm dịu, nước dâng lên đến mức tương ứng với độ sâu của dòng chảy. Diện tích bề mặt nhỏ chứa trong buồng tĩnh lặng cố định, cho phép đo độ sâu với độ chính xác cao. Phương pháp đo này cho kết quả tốt nếu diện tích bề mặt bên trong buồng tĩnh hóa xấp xỉ 100 lần diện tích lỗ mở nối buồng này với dòng chuyển động (Israelsen và Hansen, 1962).

Vận hành đập. Chiều rộng kênh và chiều sâu kênh trước tràn hoặc trong hộp thoát nước phải đảm bảo tốc độ dòng chảy khi tiếp cận tràn không vượt quá 15 cm/s. Hộp thoát nước được lắp đặt sao cho đường tâm của nó song song với hướng dòng chảy. Đập tràn được lắp đặt nghiêm ngặt theo phương thẳng đứng có cạnh sắc hướng về phía dòng chảy tràn. Khoảng cách giữa mép dưới của phần cắt đập và đáy kênh phải trong khoảng 2-Зh, và đối với đập tràn chịu nén ngang hai bên, khoảng cách từ mép bên của phần cắt đập đến thành bên của kênh phải là ít nhất bằng 2A. Để đạt kết quả tốt, độ sâu nước phía trên đỉnh đập ít nhất là 5 cm, đối với đập tràn có tiết diện hình chữ nhật và hình thang, giá trị h không được vượt quá 1/3 chiều dài ngưỡng. Tùy thuộc vào loại tia rơi, các phương pháp xác định dòng chảy khác nhau được sử dụng. Dòng nước phía sau đập sẽ xuất hiện dưới dạng dòng chảy tự do trong mọi điều kiện dòng chảy trừ khi đập được thiết kế đặc biệt để tạo ra dòng nước ngập. Thang đo độ sâu phải được điều chỉnh sao cho vạch 0 của nó trùng với mức ngưỡng. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng trình độ hoặc trình độ của thợ mộc. Khi vận hành đập tràn cần theo dõi tình trạng lòng kênh sau tràn và giữ nguyên hình dạng ban đầu.

Các khay đựng nước. Ống khói vỏ sò. Phương pháp đo lưu lượng bằng khay đồng hồ nước của Parshell dựa trên việc đo lượng nước chảy qua một đoạn kênh bị thu hẹp, trong khi áp suất tĩnh một phần chuyển thành áp suất động. Máng Parshell làm giảm tiết diện dòng chảy theo phương ngang, đồng thời có phần dốc ở đáy máng (Hình 10.53). Cột áp tĩnh được đo trong buồng tĩnh A và B. Trong điều kiện dòng chảy tự do (tức là khi cột áp tĩnh trong buồng B bằng 60% hoặc ít hơn cột áp tĩnh trong buồng A), có thể thu được kết quả tốt bằng cách đo cột áp tĩnh. đầu chỉ ở buồng A. Trong bảng 10.5 cho thấy tốc độ dòng chảy đối với các giá trị áp suất tĩnh khác nhau trong buồng A trong điều kiện chất lỏng chảy tự do trong máng đồng hồ nước Parshell. Nếu áp suất ở khoang dưới B từ 70% trở lên sẽ làm sai lệch kết quả đo ở khoang trên. Đồng thời, có thể đạt được độ chính xác khá cao ngay cả với giá trị ngập lên tới 90% nếu áp suất tĩnh được đo ở cả hai buồng L và B và thực hiện hiệu chỉnh theo giá trị thu được trong buồng A. Các giá trị hiệu chỉnh được công bố trong các bảng đặc biệt (Israelsen và Hausen, 1962).

Khay đo nước có thể giải quyết được nhiều vấn đề phát sinh khi sử dụng đập tràn. Việc tăng vận tốc chất lỏng ở cổ khay giúp loại bỏ đáng kể sự hình thành cặn. Khay định lượng nước dễ dàng vượt qua các tạp chất khác nhau có trong dòng chảy. Trong trường hợp sử dụng máng đo nước, bản chất chuyển động dòng chảy ở thượng lưu có ảnh hưởng tương đối yếu đến kết quả đo lưu lượng hoặc áp suất. Các khay có lợi thế hơn đập ở chỗ chúng gây ra tổn thất áp suất trong hệ thống ít hơn đáng kể. Đồng thời, việc sử dụng khay đo nước đòi hỏi phải có biện pháp đặc biệt để bảo vệ kênh đất khỏi bị phá hủy. Ngoài ra, so với đập tràn, khay đo nước phức tạp hơn và đắt tiền hơn khi sản xuất.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo máng, bao gồm lựa chọn và lắp đặt phù hợp, mức độ bảo trì và độ chính xác của phép đo cột nước tĩnh. Việc chọn khay đo nước bao gồm việc xác định kích thước của nó tùy thuộc vào điều kiện sử dụng cụ thể. Khi giải quyết vấn đề này, tốc độ dòng chảy tối đa và tối thiểu cũng như tổn thất cột nước tĩnh tối đa cho phép được xác định, đây là hàm của độ dốc thủy lực của kênh và chiều cao mạn khô (tức là khoảng cách từ mực nước đến mép trên). của tường kênh). Chuyển động của dòng chảy phải đáp ứng yêu cầu về dòng chảy tự do của chất lỏng.

Ví dụ 10.1. Lựa chọn máng Parshell. Chọn khay đồng hồ nước cho dòng chảy có tốc độ dòng chảy trong khoảng từ 0,2 đến 1,5 m 3 /s, với điều kiện tổn thất áp suất tối đa là 18 cm và tính chất của dòng chảy đáp ứng yêu cầu về dòng chảy tự do của chất lỏng. Độ sâu tối đa cho phép trong kênh là 60 cm.

Giải pháp. Vì độ sâu dòng chảy tối đa cho phép ở phía trước máng đo nước là 60 cm nên cột nước tĩnh ha đo được ở đoạn dòng chảy này không thể vượt quá 60 cm, theo bảng. 10.5 có thể thấy rằng với cột nước từ 60 cm trở xuống và tốc độ dòng chảy 1,5 m/s thì cần có khay đồng hồ nước có chiều rộng cổ ít nhất là 180 cm.

Đó là khuyến khích để duy trì dòng chất lỏng tự do. Để làm được điều này, cần đảm bảo mức độ ngập của khoang dưới không vượt quá 60% mức ngập của khoang trên; nói cách khác, tổn thất cột nước ít nhất phải bằng 40% cột áp tĩnh ha đo được ở thượng nguồn. Do độ dốc thủy lực của kênh và yêu cầu về mặt nước nên tổn thất áp suất tối đa không được vượt quá 18 cm, cần kiểm tra xem chiều rộng cổ của khay đồng hồ nước đã chọn có đủ để đảm bảo dòng chảy tự do của kênh hay không. tổn thất chất lỏng và áp suất trong giá trị quy định (18 cm ).

Dưới đây là các giá trị chiều rộng cổ máng đồng hồ nước tùy thuộc vào giá trị cột nước tĩnh ở thượng lưu đối với tốc độ dòng chảy tối đa (1,5 m 3 /s).

Mất đầu trong điều kiện dòng chảy tự do

Như vậy, với tổn thất cột áp từ 18 cm trở xuống và lưu lượng dòng chảy cho trước thì chiều rộng cổ khay đồng hồ nước sẽ là 240 cm.

Độ sâu nước đo ở ngăn trên của khay đồng hồ nước đã chọn không được vượt quá 60 cm, do đó chiều cao ngưỡng sẽ bằng 60 cm - tổn thất áp suất ở lưu lượng tối đa = chiều cao ngưỡng;

60-16,8 \u003d 43,2 cm tính từ điểm đáy của đáy khay.

Điều mong muốn là có một tấm ván khô ở thượng nguồn của kênh. Đôi khi chiều cao của ngưỡng bị giảm vì điều này, nhưng không nên hạ ngưỡng quá nhiều, vì điều này có thể dẫn đến sự gián đoạn dòng chảy tự do của chất lỏng.

Ngành sản xuất khay đo nước Parshell với kích thước tiêu chuẩn. Chúng thường được làm bằng sợi thủy tinh hoặc các vật liệu tương tự khác. Tuy nhiên, đôi khi máng Parshell cần được sản xuất tại địa phương. Trong bảng 10.6 và trong hình. 10.54 và 10.55 thể hiện tất cả các kích thước tiêu chuẩn của máng đo nước Parshell. Chúng có thể được làm bằng bê tông, gạch, gỗ, kim loại hoặc các vật liệu khác. Khi xây dựng các khay, phải đặc biệt chú ý đến việc duy trì các kích thước cơ bản.

Sai số trong hoạt động của máng đo nước Parshell không vượt quá 5%. Nó có thể được giảm bớt bằng cách hiệu chuẩn cẩn thận hơn hoặc bằng cách tăng độ chính xác của phép đo áp suất. Tuy nhiên, 5% là sai số hoàn toàn có thể chấp nhận được đối với các phép đo được thực hiện tại các doanh nghiệp nuôi trồng thủy sản.

Khay đo nước có mặt cắt hình thang. Sơ đồ của máng đo nước loại này được thể hiện trong hình. 10,56. Khay là một phần kênh được thu hẹp nhân tạo với mặt cắt hình thang và đáy phẳng. Do mặt cắt ngang của dòng chảy bị thu hẹp, tốc độ của nó trong đoạn này tăng lên. Sự mất áp suất trong khay đồng hồ nước tỷ lệ thuận với tốc độ của chất chảy, do đó, sự mất áp suất có thể dùng làm thước đo lưu lượng.

Các chỉ dẫn cho loại máng đo nước này không phụ thuộc vào trạng thái của mặt nước khi tiếp cận nó. Điều này giúp có thể đo tốc độ dòng chảy dao động rộng rãi với tổn thất áp suất tương đối ít. Khác với khay định lượng nước có mặt cắt hình chữ nhật, khay định lượng nước có mặt cắt hình thang không yêu cầu độ chính xác chế tạo cao. Đồng thời, độ chính xác đo của khay đo nước có mặt cắt ngang hình thang có phần thấp hơn, điều này được giải thích là do độ sụt áp tương đối nhỏ. Ưu điểm chính của loại đồng hồ nước này là hình dạng mặt cắt ngang trùng với hình dạng mặt cắt cơ bản của hầu hết các kênh hở.

Tốc độ dòng chảy của máng hình thang được xác định theo công thức (Robinson và Chamberlain, 1960)

trong đó Q là tốc độ dòng chảy; C là hệ số dòng chảy, có tính đến hình dạng của thiết kế khay; A là diện tích mặt cắt ngang của khay tính từ phía cửa dòng chảy vào; g là gia tốc trọng trường; h 1 - áp suất trước khay đồng hồ nước; h 2 - áp suất ở cổ khay.

Hệ số C phụ thuộc vào loại chất lỏng chảy, hình dạng hình học của khay đo nước, tốc độ và độ sâu của dòng chảy. Về vấn đề này, công thức (10.33) có ứng dụng thực tế hạn chế. Khay định lượng nước có mặt cắt ngang hình thang phải được hiệu chuẩn riêng cho từng điều kiện ứng dụng cụ thể.

Thư mục

• ASME - Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ (1959). Dụng cụ và thiết bị. Phần 5, Đo lường chất lượng vật liệu. Chương 4, Đo lưu lượng. Bổ sung cho Mã kiểm tra năng lượng ASME.
• Beckwith, T. G. và N. Lewis Buck (1961). Các phép đo cơ học. Addb son-Wesley, Reading, Thánh lễ.
• Christiansen, J. E. (1935). Đo nước để tưới. Bản tin Trạm Thí nghiệm Văn hóa California Agr L 588.
• Eckman. Donald P. (1950). Thiết bị đo công nghiệp. Wiley, New York.
• Cẩm nang kỹ thuật hiện trường về thực hành bảo tồn (1969). CHÚNG TA. Bộ Nông nghiệp, Dịch vụ Bảo tồn Đất, Washington, D.C.
• Đồng hồ đo chất lỏng, lý thuyết và ứng dụng của chúng, ấn bản thứ 5 (1959) Báo cáo của Ủy ban nghiên cứu về đồng hồ đo chất lỏng của Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ. Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ, New York.
• Điên cuồng. Richard K., Glenn O. Schwab, Talcott W. Edminster, và Kenneth K. Barnes (1962). Kỹ thuật bảo tồn đất và nước, in lần thứ 3. Wiley, New York.
• Fribance, Austin E. (1962). Nguyên tắc cơ bản của thiết bị công nghiệp. McGraw-Hill, New York.
• Israelsen. Orson W. và Vaughn E. Hansen (1962). Nguyên tắc và thực hành tưới tiêu. Wiley, New York.
• King, Horace W., Chester O. Wisler và James G. Woodburn (1948). Môn thủy lực. Wiley, New York.
• Norton, Harry N. (1969). Sổ tay đầu dò cho hệ thống đo lường điện tử. Prentice-Hall, Vách đá Englewood, N.J.
• Parshall, R. L. (1950). Đo nước trong kênh tưới tiêu bằng máng Parshall và đập tràn nhỏ. CHÚNG TA. Sở Nông nghiệp, Thông tư số 843 Washington, D.C.
• Robinson, A. R. (1959). Máng đo hình thang để xác định lưu lượng trong dòng chảy phù du dốc. Quỹ nghiên cứu của Đại học bang Colorado, Bộ phận Kỹ thuật Xây dựng. Pháo đài Collins.
• Robinson, A. R. (1968). Máng hình thang để đo dòng chảy trong kênh tưới tiêu. Ấn phẩm Dịch vụ Nghiên cứu Nông nghiệp ARS 41-140, Washington, D.C.
• Robinson, A. R. và A. R. Chamberlain (1960). Máng hình thang để đo lưu lượng kênh hở. Giao dịch của Hiệp hội Kỹ sư Nông nghiệp Hoa Kỳ 3 (2): 120-124.
• Schoenborn, E. M. và A. P. Colburn (1939). Cơ chế dòng chảy và hiệu suất của thông số quay. Giao dịch của Viện Kỹ sư Hóa học Hoa Kỳ 35 (3): 359.
• Streeter, Victor L. (1962). Cơ học chất lỏng. McGraw-Hill, New York.
• CHÚNG TA. Bản tin 813 của Bộ Nông nghiệp.

THƯỚC ĐO NƯỚC

một thiết bị để đo lượng nước cung cấp hoặc tiêu thụ Đối với hệ thống cấp nước, các thông số sau được sử dụng: 1) thể tích, đo lượng nước chảy bằng cách luân phiên đổ đầy một thể tích nhất định và ghi lại số lần đổ đầy (Đồng hồ nước Fraget); những V. này đưa ra cách hạch toán chính xác nhất, nhưng chúng cồng kềnh; 2) tốc độ cao, được xây dựng trên nguyên tắc lượng nước chảy trong đường ống tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động của nó; 3) Đồng hồ đo nước Venturi và màng ngăn, hoạt động dựa trên thực tế là lượng nước chảy tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất ở các phần rộng và hẹp của thiết bị. Trong đường sắt Trong nguồn cung cấp nước, phổ biến nhất là đồng hồ đo nước tốc độ cao Voltmann, được lắp đặt trong các trạm bơm và đồng hồ “cánh quạt” - trên mạng lưới phân phối, gần các điểm thu gom nước. V. Voltman bao gồm một chong chóng celluloid 1, đặt trong cơ thể 2, cơ chế lây truyền 3 và truy cập 4. V. được đưa vào các đoạn thẳng của nguồn cấp nước. Khi nước di chuyển qua đường ống, bàn xoay sẽ quay và mỗi vòng quay tương ứng với một lượng nước chảy nhất định. Chuyển động quay của bàn xoay được truyền tới cơ cấu đếm, hiển thị lượng nước đi qua đồng hồ nước. “Cánh” V. khác với V. Voltman ở chỗ thay vì bàn xoay, nó có một bánh xe có cánh và chuyển động của nước hướng vuông góc với trục của bánh xe.

• - thiết bị đo lượng nước cung cấp hoặc tiêu thụ. Đối với hệ thống cấp nước, những điều sau đây được sử dụng: 1) thể tích, đo lượng nước chảy bằng cách luân phiên đổ đầy một thể tích nhất định và...

  Từ điển đường sắt kỹ thuật

• - một công cụ để xác định lượng nước tiêu thụ tại bất kỳ điểm nào trong mạng lưới cấp nước. Hệ thống đồng hồ nước rất nhiều, được chia thành hai loại tùy theo phương pháp đưa nước vào...

  Từ điển bách khoa của Brockhaus và Euphron

• - ; làm ơn. hồ chứa/ry‚ R....

  Từ điển chính tả của tiếng Nga

• - vùng nước,...
• - hồ chứa nước/r,...

  Cùng nhau. Riêng biệt. Có gạch nối. Sách tham khảo từ điển

• - ĐỒNG HỒ NƯỚC chồng ơi. 1. Thiết bị hiển thị mực nước ở một nơi nhất định. thiết bị. 2...

  Từ điển giải thích của Ozhegov

• - Đồng hồ nước, đồng hồ nước, chồng. ...

  Từ điển giải thích của Ushakov

• Từ điển giải thích của Efremova

• - đồng hồ nước I m. Là thiết bị đo mực nước hoặc lưu lượng nước. Tôi là tôi. Một loài côn trùng nhỏ thuộc bộ bọ có thân hình gầy và đôi chân dài, có khả năng di chuyển nhanh trong nước; nhện nước...

  Từ điển giải thích của Efremova

• - ...

  Sách tham khảo từ điển chính tả

• - ...