Измерение расхода открытых потоков

Измерение расхода открытых потоков

Для измерения расхода воды в открытых каналах и потоках применяются гидрометрические щиты, каналы Вентури, измерительные водосливы, гидрометрические вертушки и другие устройства и способы измерения.

Необходимость измерения расхода открытых потоков возникает при испытаниях гидротурбин и мощных насосов, при определении дебита рек и оросительных сооружений и т. д. Во всех этих случаях мы имеем дело с громадными расходами воды.

Для некоторых случаев водоснабжения открытыми каналами, а также при испытаниях гидротурбин и контроле за их работой получил распространение способ измерения расхода воды с помощью гидрометрического щита. Этот способ легко осуществи и дает хорошие результаты, если при производстве строительных работ предусматривается выделение специального измерительного участка канала с гладкими стенками и дном и специальных приспособлений для крепления и продвижения щита.

Заключается этот способ измерения в следующем (рисунок 1 Гидрометрический щит).Гидрометрический

Легкая перегородка, выполненная по профилю канала, укрепляете вертикально на каретках, могущих перемещаться по направляющим. В исходном положении перегородка поднята и закреплен замком в поднятом положении. Перед началом измерения пер городка опускается в поток и под действием напора воды перемещается со скоростью потока по течению.

На контрольном участке АВ длиной L фиксируется секундомером за это время перегородка опишет объем, равный произведению площади сечения потока F на длину контрольного участка.

Надежные значения коэффициента а имеют водосливы с вертикальным порогом с острой верхней кромкой при правильном (без падения вдоль стенки порога) истечении через водослив. Это может быть обеспечено подводом воздуха под падающую струю.

Кроме прямоугольной, порог может иметь также трапецеидальную и треугольную формы.

Для правильного определения расхода с помощью измерительных водосливов должны быть выдержаны определенные требования. Основными являются следующие:

1) Перед подходом потока к водосливу и при истечении через водослив должна быть обеспечена равномерность потока.

2) В конце контрольного участка щит удерживается упором, а нижняя часть перегородки освобождается и удерживается потоком в наклонном положении.

Другим способом измерения расхода открытых потоков является способ измерения при помощи измерительных водосливов. Это способ находит применение при сооружении плотин и других аналогичных гидросооружений.

Устройство водослива показано на рисунке 2.Устройство

Выполняется прямой канал перед водосливом с гладкими дном и стенками, которые должны быть вертикальными и параллельными как перед водосливом, так и за ним.

1) Устойчивость потока, падающего с порога, достигается, как говорилось выше, подводом воздуха под падающую струю. Хороший доступ воздуха под струю возможен при условии, если порог водослива расположен достаточно высоко над уровнем воды за водосливом.

2) Порог водослива со стороны подхода воды должен иметь гладкую поверхность и достаточно острую и прямоугольную кромку, которая, кроме этого, должна быть горизонтальна и прямолинейна.

каналВ отдельных случаях для измерения расхода открытых потоков применяется (рисунок 3), который по принципу действия подобен соплу или трубе Вентури с той лишь разницей, что сечение потока в измерительной части канала изменяется с изменением расхода, в то время как сечение потока в закрытом трубопроводе остается постоянным независимо от расхода.

Так же как и для случая сужающих устройств, при совместном решении уравнений Бернулли и неразрывности струи может быть получена зависимость между расходом и перепадом давлений в сечениях / и //.

Нужно заметить, что потеря давления в канале Вентури меньше, чем на измерительных водосливах, поэтому канал Вентури может быть использован более широко. Кроме того, через канал Вентури поток проходит всем сечением, что позволяет измерять о ход загрязненной воды.

Рассмотренные способы измерения расхода требуют специальных, порой дорогостоящих сооружений, что не всегда возможно, особенно при больших сечениях каналов и рек. В этом случае широко применяется способ измерения расхода по средней скорости потока в определенном сечении. Для этой цели широко применяются гидрометрические вертушки (рисунок 4). гидрометрическая

При погружении в поток воды вертушка вращается со скоростью, пропорциональной скорости потока в месте измерения.