Un appareil pour mesurer l'eau qui coule. Instruments de mesure du débit de liquide

Histoire

Le premier compteur d'eau a été inventé par Carl Wilhelm Siemens en 1851. Le compteur avait une conception à palettes et transmettait la rotation de la roue au cadran via un mécanisme de comptage d'engrenages. Le début de l’utilisation des compteurs d’eau en Allemagne a été enregistré en 1858.

Principe d'opération

Le principe de fonctionnement des compteurs d'eau (mécaniques, tachymètre) est de compter le nombre de tours de la roue située à l'intérieur du compteur et tournant sous la pression du débit d'eau. Le mécanisme du compteur, responsable de l'exactitude des lectures, est situé dans une partie séparée, isolée de l'eau qui y pénètre.

Les compteurs d'eau, en fonction de leur principe de fonctionnement, peuvent être divisés en tachymètre (le fonctionnement est basé sur une turbine ou une roue placée dans le flux de liquide, qui est reliée à un mécanisme de comptage), vortex, ultrasonique, électromagnétique (utilisé dans l'industrie) - ils diffèrent du tachymètre par la présence d'appareils électroniques et l'absence de pièces mobiles. Selon leur conception, ils sont divisés en séparés et compacts. En fonction du nombre de canalisations desservies, les compteurs d'eau sont divisés en monocanal, double canal et multicanal.

Les compteurs d'eau froide standards fonctionnent à une température de 40 °C, les compteurs d'eau chaude fonctionnent à des températures allant jusqu'à 90 °C, le niveau de pression de l'eau à l'intérieur est de 1 MPa. Les compteurs d'eau sont utilisés pour mesurer la quantité d'eau consommée dans les appartements et les entreprises. Ainsi, en fonction de la puissance des systèmes de chauffage et d'adduction d'eau, il existe des compteurs individuels et industriels. Les compteurs d'eau affichent régulièrement des valeurs précises à des températures allant jusqu'à 60 °C et une humidité relative de l'air jusqu'à 98 %.

Variétés

Jet unique

Il s'agit d'un compteur d'eau monojet fonctionnant à sec, dont le principe de fonctionnement repose sur la mesure du nombre de tours de la roue tournant sous l'influence d'un seul débit d'eau dans la canalisation. La rotation de la roue est transmise au mécanisme de comptage via des accouplements magnétiques. Le mécanisme de comptage du compteur à sec est protégé de l'exposition à l'eau, ce qui garantit la stabilité à long terme des mesures.

Avantages :

• la conception de l'appareil offre une protection contre les champs magnétiques externes (protection antimagnétique du compteur d'eau) ;
• tous les appareils peuvent être équipés d'une sortie d'impulsions, qui permet de lire les relevés à distance (le module de sortie d'impulsions est installé à l'intérieur du boîtier du compteur d'eau).

Multijet

Ces compteurs diffèrent des compteurs à jet unique en ce que le débit d'eau est divisé en plusieurs jets avant d'atteindre la pale de la turbine. De ce fait, l’erreur de turbulence d’écoulement est considérablement réduite.

Avantages :

• coûts de main-d'œuvre minimes pour le démontage et l'installation lors de la vérification périodique (seule la partie supérieure facilement amovible du compteur d'eau est soumise à vérification) ;
• grâce à des manchons adaptateurs supplémentaires, le panneau avant du compteur est installé au niveau de la surface décorative (manchons adaptateurs de différentes tailles) ;
• tous les compteurs d'eau peuvent être équipés d'une sortie d'impulsion, qui permet de lire les lectures à distance (le module de sortie d'impulsion est installé à l'intérieur du boîtier du compteur d'eau).

Soupape

Le principe de fonctionnement de ce débitmètre sec est similaire à celui des appareils décrits ci-dessus : le flux d'eau via un canal spécial pénètre dans la chambre du débitmètre et est évacué plus loin dans le système d'alimentation en eau. La conception de l'appareil permet l'installation d'une vanne à l'intérieur du compteur, qui permet de couper l'eau. Pour cette fonction, le compteur est appelé « vanne »

Avantages :

• l'installation ne nécessite pas de travaux complexes et coûteux ;
• la partie indicatrice de l'appareil peut être tournée à 360° (sur trois plans) pour une lecture facile ;
• tous les appareils peuvent être équipés d'une sortie d'impulsions, qui permet de lire les lectures à distance (le module de sortie d'impulsions est installé à l'intérieur du corps de l'appareil).

Turbine (compteurs Woltmann)

Compteurs mécaniques pour mesurer la consommation d'eau froide ou chaude à partir d'un diamètre de 50 mm pour différents types de systèmes d'alimentation en eau, systèmes automatiques de surveillance, de régulation et de contrôle processus technologiques et d'autres domaines d'activité qui nécessitent un comptage de la consommation d'eau. Installé aux entrées des systèmes d'approvisionnement en eau entreprises industrielles, les bâtiments à plusieurs étages et dans le système d'approvisionnement en eau. Ces compteurs ont été mis en production pour la première fois en 1862, selon le principe de Woltmann.

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Voyez ce qu'est un « compteur d'eau » dans d'autres dictionnaires :

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Détecteur pour enregistrer la charge. chts, dans lesquels le rayonnement Cherenkov-Vavilov est utilisé. Lors du déplacement, chargez. particules dans un milieu avec une vitesse v supérieure à la vitesse de phase de la lumière c/n dans un milieu donné (n est l'indice de réfraction du milieu), la particule émet en ... ... Encyclopédie physique

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Ah, madame, pilote d'avion. Pilote militaire. Pilote naval. Test pilote. □ Un pilote doit connaître les propriétés de l'air, toutes ses inclinaisons et aléas, tout comme un bon marin connaît les propriétés de l'eau. Kaverin, Deux capitaines. ◊ cosmonaute pilote de rang URSS... Petit dictionnaire académique

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Classe 42e, 2.) BREVET HA INVENTION

DESCRIPTION d'un appareil de mesure de la quantité de liquide en écoulement, Au brevet de S. P. Skrylnikov, déclaré le 14 mars

1929 (certificat d'état n° 42688).

L'appareil proposé appartient à

r le nombre de ces appareils de mesure de la quantité de liquide en écoulement, dans lesquels sont utilisés des distributeurs à tiroir commandés par un électro-aimant, avec inclusion dans le circuit des compteurs électriques. Le dispositif fonctionne en faisant passer séquentiellement du liquide à travers deux chambres - les chambres de réception et de mesure, à l'aide d'un dispositif à flotteur et d'une bobine, qui monte par l'attraction d'un électro-aimant et retombe avec une rupture de chaîne due à sa propre gravité. L'auteur estime qu'un tel dispositif peut prendre en compte de manière fiable la quantité de liquide qui s'écoule aux débits et pressions les plus bas.

Le dessin montre l'appareil dans une coupe verticale.

Le liquide est versé dans la chambre de réception 4 à travers la canalisation d'entrée 1 à travers les trous supérieurs 18 de la bobine 8 et dans les parois de l'appareil. Lorsque la cavité de la chambre de mesure inférieure est vidée, le courant électrique issu de la source 12 circule ainsi : par un électro-aimant supplémentaire 9, contact 15 du flotteur inférieur 7, contacts fixes 16, par contact 14 du flotteur supérieur 6, à travers l'électro-aimant 10 et à travers le compteur électrique 11.

La bobine 10 remonte le tiroir 8 qui, en position relevée, ferme l'avance et l'écoulement du liquide à travers les canalisations 1 et 2 respectivement, communiquant en même temps par les trous 18 et l'évidement 17 avec la chambre supérieure de réception 4 du dispositif. avec la chambre de mesure inférieure 5 ; En conséquence, la dernière chambre sera remplie du liquide qui s'y est déversé depuis la chambre 4.

Jusqu'à ce que la chambre inférieure soit complètement remplie, le tiroir reste tout le temps relevé, et seul le flotteur flottant 6, ouvrant les contacts 14 et 16, interrompra le courant : alors le tiroir 8 descendra, et le flotteur 7, se détachant de l'électroaimant 9, va flotter. Dans le même temps, l'écoulement du liquide à travers la canalisation 1 reprendra et s'écoulera par la canalisation de sortie 9 ci-dessous : le cycle de travail se répète, recevant à chaque fois une marque dans le compteur électromagnétique 11 ou dans le compteur du nombre de doses attachées. à la bobine.

Pour réguler la quantité de liquide s'écoulant, un piston conventionnel 8 est utilisé ; serrage ou dévissage qui modifie en conséquence l'os e 1 de la chambre de mesure o.

Brevet antérieur.

1. Un dispositif de mesure de la quantité de liquide en écoulement, équipé d'un tiroir commandé par un électro-aimant connecté au circuit du compteur électrique, caractérisé par l'utilisation dans le circuit électro-aimant 10 de deux situés à l'intérieur de la chambre de mesure

""dans, Hydrogr. Uyr. Manger BA!. S et R;,ъ::„l.:::.inar:d, alayan Gl, A et feuillage. à différentes hauteurs des flotteurs b, 7, 1 équipés de gongs de support 24, 16, dont le flotteur inférieur 7, en matériau magnétique, est dans la sphère d'attraction d'un électro-aimant supplémentaire situé en dessous et inclus dans le circuit du même électro-aimant 10. 9, 2. Forme de mise en œuvre décrite en i. 1 instrument de mesure, d'application différente, pour le changement !

F de la capacité de la chambre, le piston de commande habituel 8.

3. Forme d'exécution de l'appareil de mesure décrit aux paragraphes 1 et 2. caractérisé en ce qu'il est entre les entrées. l'ouverture de la chambre de mesure et en dessous. La canalisation d'alimentation 1 comprend la chambre de réception 4, qui communique avec cette dernière par un canal de dérivation séparé - le tiroir en position basse de cette dernière.

L'eau des installations aquacoles passe généralement par des canalisations fermées ou des canaux ouverts, et les volumes d'eau sont assez importants. Le coût de l'approvisionnement en eau dépend directement du volume de fluide déplacé et de la pression totale du système créée par les pompes. Pour éviter tout mouvement inutile de l'eau, il est nécessaire de savoir exactement quelle quantité d'eau s'écoule dans les canalisations et quelle quantité d'eau doit s'écouler. Diverses méthodes permettant de déterminer le débit d’eau sont décrites ci-dessous.

Différents appareils de mesure de débit peuvent être classés selon différents critères. Ce livre adopte la classification suivante des appareils pour mesure directe: débitmètres à pression différentielle variable ; débitmètres à pression différentielle constante; différents débitmètres ; compteurs pour mesurer le débit dans les canaux ouverts.

Appareils pour la mesure directe du débit

Compteurs de volume. Pour les mesures de volume directes, des compteurs volumétriques sont utilisés. Sur la base du principe de mesure, ils peuvent être divisés en deux groupes : dans les compteurs du premier groupe, le liquide entrant est mesuré en doses séparées de poids égal ; dans les compteurs du deuxième groupe - en doses séparées égales en volume. Le nombre de doses déplacées par le compteur sur une certaine période de temps est additionné. Sur la base des données obtenues, la consommation est déterminée. Ainsi, la quantité de liquide traversant un compteur fonctionnant selon le principe volumétrique est calculée à l'aide de la formule

où Q est la quantité de liquide passée à travers le compteur en une minute ; V est le volume de la chambre de mesure du compteur ; n est le nombre de doses déplacées par le compteur par minute.

Si le compteur fonctionne selon le principe du poids, le débit massique est déterminé par la formule

Un compteur volumétrique à chambres basculantes, fonctionnant sur le principe du comptage de doses pondérales (Fig. 10.20), est constitué de deux chambres situées l'une au dessus de l'autre, l'arrivée d'eau étant située au dessus de la chambre supérieure. Le liquide pénètre dans le compteur, remplit la chambre supérieure et commence à s'écouler dans la chambre inférieure. Le remplissage de la chambre inférieure se poursuit jusqu'à ce que le centre de gravité se déplace tellement que la chambre perd l'équilibre et bascule. En même temps, l’eau accumulée est évacuée. Après avoir été complètement vidé, le compteur revient à sa position d'origine. Lors du basculement, la chambre supérieure se remplit d'eau et l'alimente en eau vers la chambre inférieure lorsque celle-ci reprend sa position initiale.

Un compteur à piston (Fig. 10.21) appartient aux compteurs volumétriques à déplacement forcé de liquide et fonctionne comme suit. L'eau pénètre par l'entrée dans la chambre située à droite du piston. Le piston commence à se déplacer vers la gauche, déplaçant le liquide accumulé dans la chambre située à gauche du piston. Avant d'atteindre la position extrême gauche, le piston déplace la vanne par laquelle le liquide s'écoule dans la chambre située à gauche du piston, en même temps se ferme le trou reliant cette chambre à la sortie de l'appareil. Lorsque la pression de l'eau agit désormais sur le côté gauche du piston, elle se déplace vers la droite, déplaçant l'eau de la chambre droite via l'orifice de sortie vers l'extérieur. Avant d'atteindre sa position extrême droite, le piston déplace le distributeur vers la droite, entraînant l'ouverture d'un trou reliant le tuyau d'entrée à la chambre droite. Au cours d'un cycle de fonctionnement, le piston déplace un certain volume de liquide de l'appareil. Le nombre de mouvements du piston est additionné par un mécanisme de comptage, et la quantité de liquide traversant le dispositif est déterminée en multipliant le nombre de cycles par le volume de liquide déplacé au cours d'un cycle de fonctionnement du piston. Dans l'industrie, les compteurs ne sont pas utilisés avec un, mais avec plusieurs pistons qui effectuent un mouvement alternatif, ce qui garantit un fonctionnement plus fluide. La précision des lectures de l'instrument dépend de la quantité de fuite de liquide entre la paroi de la chambre de mesure et l'élément de travail. Cette fuite a un impact important sur l’erreur de lecture du compteur. Si cela est éliminé, les compteurs volumétriques à pistons cylindriques fonctionnent avec une grande précision, l'erreur pouvant être aussi faible que 0,2 à 0,3 % (Eckman, 1950). Les compteurs de ce type fonctionnant sur le principe de la mesure de volume, la densité et la viscosité du liquide n'ont pratiquement aucun effet sur la précision des mesures. Les compteurs à pistons mobiles alternatifs sont utilisés dans divers systèmes d'alimentation en eau avec des débits massiques de 37 à 3785 l/min. Cependant, leur utilisation est limitée par les exigences particulières du fluide, qui ne doit pas être corrosif ou trop visqueux (Eckman, 1950).

Compteur à piston à disque. Pour mesurer la quantité de liquide circulant dans un système, les compteurs avec disk| piston (Fig. 10.22). L'utilisation généralisée de ces compteurs comme compteurs d'eau s'explique par leur simplicité de conception, leur compacité et leur coût relativement faible. Au centre du compteur, une bille est installée dans une douille sphérique, sur laquelle est fixé un disque plat. Pendant le fonctionnement du compteur, la bille et le disque oscillent dans une douille sphérique autour d'un centre géométrique commun, mais ne tournent pas. Sous l'influence de la pression du liquide entrant par l'entrée de l'appareil, le disque s'abaisse ou monte selon sa position par rapport au tuyau d'entrée. Lorsque le liquide s'écoule dans la chambre du compteur, le plan du disque se déplace le long des parois et la balle, avec le disque, tourne sur son siège. Sous l'influence de la différence de pression dans les tuyaux d'entrée et de sortie, l'eau s'écoule autour de la boule avec le disque et est dirigée vers le tuyau de sortie. Au fur et à mesure que la balle se déplace, la saillie sur sa partie supérieure se déplace le long de la surface du cône dont le sommet coïncide avec le centre de la balle. Étant donné que les tuyaux d'entrée et de sortie sont séparés par une cloison (non représentée sur la Fig. 10.22), l'eau doit s'écouler à travers le tuyau d'entrée et autour de la boule, en restant à tout moment sous le disque. L'axe du disque entraîne un mécanisme de comptage qui enregistre le nombre de mouvements de la balle et du disque. Ce nombre, multiplié par le volume de liquide déplacé par cycle, permet de déterminer le volume de liquide ayant traversé l'appareil. Les compteurs décrits peuvent fonctionner à n'importe quelle pression et température du fluide mesuré. Cependant, la densité et la viscosité du liquide peuvent affecter la précision des lectures, car des fuites de liquide à travers les interstices sont possibles dans les appareils de cette conception. Aux débits de 55 à 1890 l/min, l'erreur relative des compteurs à disque oscillant ! ne dépasse généralement pas 1 %.

Compteur rotatif à lames droites. Diagramme schématique Un compteur rotatif à lames droites est illustré à la Fig. 10.23. L'élément principal de l'appareil est un rotor installé de manière excentrique dans le boîtier, équipé de pales. Lorsque le rotor tourne, les pales sous l'action de ressorts restent toujours plaquées contre la surface intérieure du boîtier. En circulant à travers le compteur, le liquide appuie sur les pales et fait tourner le rotor, ce qui entraîne le liquide vers le tuyau de sortie. La vitesse du rotor est fixe et détermine le volume de liquide traversant le compteur. La densité et la viscosité du liquide n'affectent pas la précision de mesure des compteurs rotatifs, car cette conception se caractérise par une fuite minimale de la substance mesurée. L'erreur de mesure relative des compteurs rotatifs à lames droites ne dépasse pas 0,2-0,3 %.

Débitmètres à pression différentielle variable

A l'aide de l'équation de Bernoulli et de l'équation de continuité du jet, il est possible d'établir une relation mathématique entre le débit d'un fluide incompressible et la perte de charge :

Le coefficient de débit C prend en compte la perte de débit de liquide dans le compteur, et le coefficient de débit K est le produit de C et M :

Buses Venturi. En figue. 10.25 montre une tuyère Venturi de type Herschel. Une buse Venturi standard se compose d'une partie d'entrée effilée L 1, d'une partie médiane, appelée col, L 2 avec une section transversale minimale et d'une partie de sortie à expansion douce L 3. Le profil des parties d'entrée et de sortie de la buse est choisi de manière à ce que les pertes de charge soient minimes. Étant donné que le liquide s'écoule à travers le col de la buse à vitesse maximale, la pression statique dans la section rétrécie sera inférieure à la pression avant le rétrécissement. La sélection des valeurs de pression est effectuée dans la zone de plus grande expansion de la partie d'entrée de la buse et dans le col. La chute de pression mesurée est convertie en débits à l'aide de l'équation (10.13).

Connaissant le diamètre de la canalisation dans laquelle la buse Venturi est installée et le diamètre du col de la buse, il est possible de calculer la valeur de la constante M. Le coefficient de débit C est généralement tiré de tableaux ou de graphiques (Fig. 10.26), et le le coefficient de débit est déterminé en fonction du nombre de Reynolds. Pour des nombres de Reynolds suffisamment grands, à partir d'une valeur de 2,5·10 5, le coefficient d'écoulement devient ! permanent. Les valeurs C se trouvent sur la ligne continue. Les courbes en pointillés limitent la plage des valeurs C. Les coefficients de débit sont déterminés pour les buses installées dans des tuyaux d'un diamètre de 5,08 cm ou plus, et les valeurs p sont comprises entre 0,3 et 0,75 (β est le rapport des surfaces des ouvertures du col de la buse Venturi et de la canalisation). Malheureusement, très peu de données sont disponibles pour les faibles nombres de Reynolds et pour les tuyaux de diamètre inférieur à 5,08 cm, ce qui n'empêche pas l'utilisation généralisée des débitmètres Venturi et autres débitmètres à pression variable, comme dans la technologie de mesure de débit. méthode théorique utilisé extrêmement rarement. Généralement en pratique, la pression est mesurée par un manomètre, et le débit correspondant à chaque différence de pression est déterminé soit par mesure directe du volume, soit par une autre méthode pré-calibrée. instrument de mesure. De cette manière, des points sont obtenus pour tracer la chute de pression en fonction du débit. Lors de la mesure du débit, il suffit de déterminer la différence de pression et d'utiliser le graphique pour trouver la valeur de débit correspondante.

Buses normales. En figue. La figure 10.27 montre des diagrammes schématiques de deux buses normales. Les buses normales, comme les buses Venturi, fonctionnent sur le principe de la mesure d'une pression différentielle variable. Étant donné que le rapport entre les diamètres d'entrée et de sortie des buses normales est plus grand, elles provoquent une perte de pression plus importante que les buses Venturi en raison de l'augmentation significative des turbulences. Cependant, les buses normales ont un avantage sur les buses Venturi dans la mesure où elles nécessitent moins d'espace et ils peuvent être installés entre les brides du pipeline.

Généralement, la pression est prélevée sur des buses normales en trois points. Lors de la prise de pression à l'aide de trous séparés dans la canalisation (voir Fig. 10.28), le point de prise haute pression est espacé de l'entrée de la buse à une distance égale à un diamètre de canalisation, et le point de prise basse pression est placé au-dessus de la sortie de la buse. à une distance d'un diamètre de conduite des ouvertures de buse d'entrée pour les buses à rapport β élevé (β>0,25) ou à une distance d'un diamètre et demi du col de la buse à l'entrée de la buse pour les buses à faible rapport β ( β
Dans une buse normale illustrée à la Fig. 10.29, des trous de prise de pression sont percés dans le col de la buse. Haute pression est prélevé en un point éloigné de l'entrée de la buse à une distance égale à un diamètre de canalisation. Un trou pour l'échantillonnage à basse pression est percé dans la paroi du col de la buse à une distance de 0,15 du diamètre du col à partir de la sortie de la buse. Cette méthode d'échantillonnage de pression vous permet de contrôler la pression réelle à l'intérieur de la chambre de la buse. Les trous percés dans le col de la buse sont utiles si la buse est exposée à l'atmosphère.

En figue. La figure 10.30 montre deux méthodes de sélection de la pression à partir d'un dispositif de restriction à la jonction de la bride de la buse et de la surface intérieure du pipeline. Dans le diagramme en haut de la Fig. La figure 10.30 montre une chambre annulaire communiquant avec la cavité interne du pipeline par une fente annulaire (largeur ne dépassant pas 0,02D) ou plusieurs trous uniformément répartis sur la circonférence du pipeline. Cette disposition des chambres annulaires permet de percer des trous pour les tubes d'impulsion directement à travers la paroi du pipeline. La deuxième méthode (voir le bas de la figure 10.30) consiste à percer les trous pour les tubes d'impulsion en biais par rapport à la prise de pression. Dimensions; les trous et l'angle d'inclinaison sont choisis de manière à ce que le diamètre de la partie d'entrée du trou après finition ne dépasse pas 0,02 du diamètre interne de la bride.

La méthode de prélèvement de pression à travers des trous percés dans le col de la buse est relativement rarement utilisée, ce qui s'explique par la complexité de la pose des canalisations de liaison entre la chambre basse pression et le manomètre différentiel. De plus, de telles mesures imposent des exigences élevées en matière de propreté de la surface des trous de prise de pression, car la vitesse d'écoulement y atteint sa valeur maximale et la moindre rugosité peut conduire à des erreurs importantes dans les mesures de pression. La méthode d'échantillonnage sous pression utilisant des tubes à impulsion installés en angle se caractérise par la plus grande erreur par rapport aux autres méthodes considérées. De plus, dans ce cas, la longueur axiale du trou joue un rôle important. La plupart d'une manière simple est l'installation de tubes à impulsion passés à travers des trous dans le pipeline. C'est cette méthode de sélection : la pression qui est la plus souvent utilisée dans la pratique de l'ingénierie.

Pour déterminer le débit, la formule (10.14) est utilisée.

La méthode théorique de détermination du débit à l'aide de la formule (10.14) est très rarement utilisée. L'étalonnage des buses normales sur banc d'essai s'effectue de la même manière que l'étalonnage des buses Venturi.

Ouvertures normales. Un diaphragme normal est un disque mince et plat avec une ouverture concentrique. Le diamètre de la canalisation dans laquelle le diaphragme est installé doit être supérieur au diamètre du trou du diaphragme (Fig. 10.32). Le flux de fluide traversant le pipeline pénètre dans le diaphragme, ce qui rétrécit sa section transversale. Étant donné que la vitesse d'écoulement dans le diaphragme est supérieure à celle dans la canalisation, la pression statique dans la section rétrécie sera inférieure à la pression dans la canalisation devant le diaphragme. Cette différence de pression peut être convertie en vitesse ou en débits du fluide qui s'écoule.

Les diaphragmes sont disponibles en types concentriques, excentriques et segmentaires. Dans les diaphragmes concentriques, les axes des trous du diaphragme et du pipeline coïncident. Dans les diaphragmes excentriques, l'axe du compteur est le même que le diamètre du pipeline. - Segmentaire et excentrique sont un segment de cercle d'environ le même diamètre que le diamètre du pipeline. Les diaphragmes segmentaires et excentriques ne sont utilisés que dans des circonstances particulières nécessitant des conditions particulières (par exemple, drainage complet du pipeline), c'est pourquoi ces diaphragmes ne sont pas abordés ci-dessous.

Il existe cinq manières différentes d’extraire la pression des diaphragmes normaux.

1. Les tubes d'impulsion sont alimentés par des brides. Dans ce cas, l'axe de la sortie de la bride côté haute pression doit être à une distance de 2,54 cm de la surface avant de la membrane, et l'axe de la sortie de la bride côté basse pression doit être à une distance de 2,54 cm. cm de la surface opposée du diaphragme (voir partie inférieure Fig. 10.32).

2. La pression est prise en des points espacés du diaphragme à des distances égales à un diamètre et à la moitié du diamètre du pipeline. Du côté haute pression, la distance entre l'axe du tube d'impulsion et la surface avant du diaphragme doit être égale à un diamètre du pipeline, et du côté basse pression - la moitié du diamètre du pipeline à partir de la même surface de le diaphragme. Ces distances restent constantes pour toutes les valeurs (voir haut de la Fig. 10.32).

3. Le tube d'impulsion est amené vers la section d'écoulement rétrécie à la distance la plus courte de la surface inverse du diaphragme. L'hypertension artérielle est sélectionnée chez la fille ; espacé de la surface avant du diaphragme à une distance égale à 1/2-2 des diamètres du pipeline ; Habituellement, cette distance est prise égale à un diamètre du pipeline. Pour sélectionner une basse pression, le tube d'impulsion est inséré dans la section d'écoulement rétrécie au point de pression minimale ; la nature du changement de pression statique derrière le diaphragme est exprimée par les courbes représentées sur la Fig. 10.33.

4. Les tubes d'impulsion sont amenés à l'interface entre le pipeline et le diaphragme. La pression est prise avant et après le diaphragme, à la jonction de la paroi interne de la canalisation avec le disque du diaphragme. Les options de connexion des tubes à impulsion avec cette méthode de mesure sont illustrées à la Fig. 10h30. Pour tous les types de dispositifs de rétrécissement, ces options sont les mêmes.

5. Tubes à impulsion installés le long du pipeline. Dans ce cas, la pression est mesurée aux points des deux côtés du diaphragme où le débit est constant. En fait, c'est ainsi que l'on détermine l'ampleur de la perte de charge non récupérable dans la membrane. Les pressions sont prises à une distance de 272 diamètres de canalisation avant et de 8 diamètres de canalisation après la surface avant du diaphragme. Cette méthode de sélection de pression est relativement rarement utilisée, car la chute de pression mesurée dans ce cas reflète dans une moindre mesure les changements de débit par rapport aux autres méthodes répertoriées. D'où la grande erreur de lecture lors des mesures.

La formule de calcul du débit pour les membranes concentriques est la suivante :

La relation entre Q et P 1 -P 2 pour un diaphragme fonctionnant dans des conditions spécifiques peut être déterminée sur un banc d'essai en utilisant un autre appareil de mesure directe du volume, comme décrit ci-dessus pour une buse Venturi. Le graphique obtenu lors de l'étalonnage ; La dépendance de la différence de pression P 1 -P 2 sur le débit Q est utilisée pour des mesures pratiques.

Analyse comparative des buses Venturi, des buses normales et des diaphragmes. En figue. 10.35-10.37 montrent les courbes de distribution de pression statique construites à partir de données expérimentales lorsque des buses normales, des buses Venturi et des diaphragmes normaux sont installés dans le pipeline. La plus grande chute de pression est perceptible pour la membrane, la minimale pour la buse Venturi et la moyenne pour la buse normale. Plus la chute de pression est importante, plus la perte d'énergie associée à la formation de vortex et au frottement de l'écoulement contre les parois du pipeline est importante. Ainsi, la perte de pression non récupérable dans une buse Venturi est nettement inférieure à celle des buses et des diaphragmes. En figue. La figure 10.38 montre les courbes de perte de charge pour les dispositifs à orifice normal, exprimées en pourcentage de la perte de charge, en fonction de β, le rapport des diamètres du col de la buse ou de l'ouverture du diaphragme et de la canalisation. Comme on pouvait s'y attendre, pour tous les types de dispositifs à orifice, plus β est élevé, plus la perte de pression est faible, car à mesure que β augmente, la vitesse d'écoulement et les turbulences diminuent. Les graphiques donnés montrent également que la perte de pression dans une buse Venturi est nettement inférieure à celle des buses ou des diaphragmes, ce qui est : Le principal avantage de la buse Venturi.

Les buses Venturi se caractérisent par une grande précision de mesure et ne nécessitent pas d'étalonnage fréquent, comme les buses ou les diaphragmes conventionnels, car elles sont plus résistantes à l'usure, ce qui est particulièrement important lorsque l'on travaille avec des liquides contenant des impuretés mécaniques. Cependant, les buses Venturi nécessitent beaucoup plus d'espace d'installation et sont plus chères. En termes de coût, de résistance à l'usure, de nature de la répartition de la pression statique et de longueur requise de la section droite du pipeline, les buses normales occupent une place intermédiaire entre les buses Venturi et les diaphragmes. Une condition importante pour obtenir de bons résultats est également l’installation minutieuse des buses normales dans les canalisations. Les diaphragmes sont relativement faciles à installer et ne nécessitent pas une grande longueur de tuyau droit, mais ils s'usent rapidement et nécessitent un étalonnage fréquent. En raison de leur faible résistance mécanique, ils échouent souvent en raison de changements brusques de pression. Dans le même temps, les diaphragmes sont moins chers que tous les dispositifs de rétrécissement considérés, ce qui a conduit à leur utilisation généralisée.

Débitmètres centrifuges. Les sections curvilignes du pipeline, dans lesquelles se manifeste l'action des forces centrifuges dans l'écoulement du fluide, peuvent également être utilisées pour mesurer le débit. Sous l'influence des forces centrifuges, le flux est poussé vers la paroi extérieure de la section courbe ; par conséquent, la pression sur la paroi extérieure de la section courbe sera plus grande que sur la paroi intérieure. La différence de pression mesurée en deux points de section transversale peut être convertie en valeurs de vitesse. En figue. 10.39 et 10.40 montrent schématiquement des débitmètres fonctionnant selon ce principe. L'un d'eux est réalisé sur le tuyau d'angle du pipeline et l'autre est un tube en forme de boucle. Le débitmètre angulaire est devenu plus répandu car il est plus facile à fabriquer, ne se bouche jamais et peut fonctionner longtemps sans réétalonnage avec la précision requise. Cette dernière s'explique par la résistance accrue à l'usure du débitmètre angulaire. Les tubes à impulsions pour l'échantillonnage sous pression sont situés le long de l'axe de symétrie commun des sections courbes des parois extérieure et intérieure du tuyau d'angle (voir Fig. 10.39).

Tubes de Pitot. Les débitmètres fonctionnant sur le principe de mesure d'une chute de pression variable comprennent également des tubes de Pitot. En règle générale, ils sont utilisés pour mesurer le débit de gaz, mais les tubes de Pitot peuvent également être utilisés pour mesurer le débit de liquide. Le tube de Pitot se compose de deux chambres (Fig. 10.41) - interne et externe. L'extrémité ouverte de la chambre intérieure fait face au flux de la substance mesurée ; Il y a un trou dans la chambre extérieure dont l'axe est perpendiculaire à la direction du flux en mouvement. La pression dans la chambre interne du tube de Pitot est la somme des pressions d'écoulement statique et dynamique (pression totale) ; Dans la chambre extérieure, seule la pression statique est mesurée. La différence de pression mesurée dans les deux chambres est en réalité due à la pression d'écoulement dynamique et est liée à la vitesse d'écoulement.

Mathématiquement, la pression totale P t est la somme de la pression dynamique P d et de la pression statique P S :

La masse et le poids sont liés comme suit :

Après avoir effectué des transformations simples, on obtient

L'énergie cinétique de l'écoulement est équivalente à la pression dynamique. Par conséquent, l’équation (10.16) peut s’écrire comme suit :

Typiquement, les tubes de Pitot sont réalisés en petit diamètre afin d'éliminer autant que possible l'influence de l'inhomogénéité du milieu mesuré. Les tubes de Pitot mesurent la vitesse en un point d'une section d'écoulement et la vitesse d'écoulement varie à travers la section, de sorte que la vitesse d'écoulement moyenne est déterminée, qui est généralement environ 0,83 fois la vitesse maximale (Beckwith et Buck, 1961). Un tube de Pitot est installé le long de l'axe du pipeline et la vitesse d'écoulement au centre de la section est mesurée. En multipliant cette valeur par 0,83 (facteur de correction), on obtient la vitesse moyenne d'écoulement, qui est substituée dans l'équation de continuité. La résolution du système d’équations donne le débit.

Les tubes de Pitot doivent être installés à contre-courant du flux en mouvement afin qu'ils répondent à la pression dynamique. L'angle entre l'axe du flux en mouvement et l'axe du tube de Pitot (angle de déviation) doit être nul, sinon des erreurs importantes se produiront.

Nous avons évoqué ci-dessus des dispositifs de mesure de débit utilisant une différence de pression variable par rapport à des liquides incompressibles comme par exemple l'eau douce ou salée. Tous peuvent également être utilisés pour mesurer des milieux compressibles, tels que l'air, mais dans ce cas, un facteur de correction est introduit dans la formule du débit de travail, en tenant compte de l'effet de compressibilité lorsque l'air passe à travers le dispositif de restriction. La considération des fluides compressibles dépassait le cadre de l'auteur, les lecteurs intéressés par ce sujet pourront donc se référer à l'ouvrage publié par l'American Society of Mechanical Engineers, Flow Meters. Théorie et application" (1959).

Débitmètres à pression différentielle constante

Débitmètre rotatif. Les appareils fonctionnant sur le principe de mesure du débit à une différence de pression constante comprennent un débitmètre rotatif. Dans ce cas, la section transversale du flux est variable et la perte de charge reste constante à tous les débits. Selon la méthode de transmission des lectures, le rotamètre illustré à la Fig. 10.42, fait référence aux rotamètres à lecture directe sur une échelle linéaire. Le dispositif se compose d’un tube transparent vertical à expansion conique et d’un « flotteur » qui s’y déplace librement. Étant donné que la densité du matériau « flotteur » est supérieure à la densité du liquide, le nom « flotteur » est arbitraire. Le tube de l'appareil doit être installé strictement verticalement. Le flux de la substance mesurée pénètre par la section d'entrée étroite du tube et passe de bas en haut. Le flotteur est soumis à deux forces : sa gravité et la force de levage provoquée par l'écoulement. Le flotteur monte jusqu'à ce que ces forces soient équilibrées. A partir de ce moment, le flotteur plane à une certaine hauteur. Une échelle est appliquée sur la surface du tube, permettant de déterminer la position exacte du flotteur par rapport au début de l'échelle. Puisque la hauteur du flotteur est une mesure de débit, l'échelle peut être étalonnée directement en litres par minute ou en d'autres unités de débit, mais la méthode la plus couramment utilisée consiste à étalonner l'échelle en unités sans dimension de 0 à 100, qui sont converties en valeurs de débit réelles à l'aide de courbes d'étalonnage.

Mathématiquement, le débit de fluide traversant un rotamètre peut être exprimé comme suit (Schoenborn et Colburn, 1939) :

L'indice 1 fait référence au liquide, l'indice 2 au flotteur.

La valeur du coefficient de débit C doit être déterminée expérimentalement pour le liquide ou le gaz spécifique avec lequel le rotamètre fonctionnera. L'étalonnage des rotamètres peut être effectué sur un débitmètre d'essai avec mesure directe du débit ou à l'aide d'un autre débitmètre calibré, comme décrit ci-dessus pour la buse Venturi. Construite, la courbe d'étalonnage représente la dépendance des valeurs de hauteur de la position du flotteur, observées sur l'échelle du rotamètre, sur les débits dans les limites de mesure requises. Habituellement pour les rotamètres, cette dépendance est exprimée par une ligne droite. Ensuite, la position du flotteur est déterminée sur l'échelle de l'instrument et, à l'aide des courbes d'étalonnage, la valeur de débit correspondante est réglée.

Une condition nécessaire pour obtenir des mesures fiables est l’installation strictement verticale du rotamètre. Les rotamètres ne peuvent pas être utilisés pour mesurer le débit de liquides à forte teneur en impuretés mécaniques, notamment les plus grosses, ou de liquides opaques. Les instruments permettant de mesurer le débit de liquides à haute température et pression sont très coûteux. Cependant, les rotamètres présentent de nombreux avantages par rapport aux autres débitmètres. Ceux-ci incluent : la commodité d'une échelle linéaire couvrant toute la plage de mesure de l'appareil et la constance de la chute de pression à tous les débits. Il est facile de modifier les limites de mesure de l'appareil, pour ce faire, il suffit de prendre un autre tube ou flotteur. Les rotamètres sont particulièrement utiles pour mesurer le débit de liquides corrosifs, comme l'eau salée, puisque les surfaces en contact avec la substance mesurée peuvent être constituées de n'importe quel matériau, comme le verre, le plastique, etc. Le flotteur est soit entièrement constitué de - en métal ou recouvert d'une coque en plastique sur le dessus. L'utilisation de matériaux résistant à la corrosion augmente le coût de l'appareil. Vous pouvez surveiller le flux pendant que vous travaillez.

Débitmètre à piston immergé

Débitmètres spéciaux

La méthode de mesure du débit avec des anémomètres à fil chaud est très pratique et offre une précision de mesure élevée. Sa portée est cependant limitée en raison de l’extrême fragilité du fil chauffé. Les anémomètres thermiques à fil sont principalement destinés à mesurer le débit de gaz et ne sont utilisés que dans des cas exceptionnels pour mesurer le débit de liquides.

Débitmètres à turbine. Le dispositif comprend une turbine ou une hélice et un dispositif de comptage qui convertit la fréquence de rotation de la turbine en impulsions (Fig. 10.44). La fréquence de rotation de la turbine est proportionnelle à la vitesse du flux mesuré, puisque les pales sont installées sur son corps à un certain angle par rapport à l'axe de rotation, et l'axe de rotation de la turbine coïncide avec la direction du flux. La figure 10.45 montre une conception industrielle avec des redresseurs de flux tubulaires et des dispositifs électromagnétiques qui perçoivent la rotation de la turbine. Cet appareil est adapté à la mesure des débits dans les pipelines de grand diamètre, les canaux ouverts, les rivières, ainsi qu'à la mesure de la vitesse des courants dans les océans et Il existe de nombreuses variétés de débitmètres à turbine, depuis les instruments à coupelles utilisés par les météorologues pour déterminer la vitesse du vent, jusqu'à l'exemple illustré à la figure 10.45. Lors de la mesure des débits dans des canaux ouverts, des rivières, des lacs et des océans, une modification de ce On utilise un échantillon équipé d'une plaque fixée rigidement à la surface extérieure du débitmètre parallèle à l'axe de rotation de la turbine. Le but de ce dispositif simple est de maintenir le débitmètre dans une certaine position lorsque l'axe de la rotation de la turbine est parallèle à l'écoulement. Sous l'influence du flux, la plaque tourne tout le temps, essayant de prendre une position dans laquelle sa résistance au flux sera la moindre.

Les débitmètres à turbine sont largement utilisés pour les mesures dans des conditions non stationnaires, car, tout en offrant une précision de mesure suffisante, ils sont mécaniquement durables, faciles à utiliser et ne nécessitent pas d'instruments d'enregistrement complexes. Les avantages de cet appareil incluent également son faible coût. L'erreur de mesure des appareils industriels ne dépasse pas 0,5 % de la limite de mesure supérieure.

Débitmètres électromagnétiques Le principe des débitmètres électromagnétiques (Fig. 10.46) est qu'un milieu en mouvement, qui doit avoir au moins une conductivité électrique minimale, est considéré comme un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique. Le pipeline est installé dans un champ magnétique de sorte que la direction du flux soit perpendiculaire aux lignes du champ magnétique. La force électromotrice induite dans un liquide est dirigée perpendiculairement aux lignes de champ magnétique et à l'écoulement du fluide. La FEM est mesurée par deux électrodes qui dirigent le signal reçu vers un appareil qui mesure la différence de potentiel.

Selon la loi de Faraday, l'ampleur de la force électromotrice induite

Puisque le milieu lui-même est considéré comme un conducteur en mouvement, la force électromotrice induite dans le fluide est proportionnelle à la vitesse d'écoulement.

Il existe deux modifications principales du débitmètre électromagnétique. Dans l'un d'eux, un liquide à faible conductivité électrique passe à travers un pipeline en verre, en plastique ou en un autre matériau non conducteur. Les électrodes sont montées dans les parois du pipeline et sont en contact direct avec le liquide. Les appareils de ce type produisent un signal faible qui nécessite une amplification. La deuxième option, contrairement à la première, consiste à placer des électrodes sur la paroi extérieure du pipeline, qui est constituée d'un matériau électriquement conducteur. Le liquide dans ce cas doit également avoir une conductivité électrique élevée (par exemple, du métal liquide) - une condition nécessaire au fonctionnement des débitmètres de ce type. Dans ce système, il n'y a pas de contact direct entre le liquide et les électrodes. L'utilisation de l'appareil ne nécessite pas de rééquipement de la canalisation existante et ne pose aucune difficulté technique lors de l'installation. Généralement, le signal de sortie d'un tel débitmètre est plus grand ; plus la conductivité électrique du liquide mesuré est élevée, et peut être transmise directement au dispositif d'enregistrement sans amplification préalable.

Le principal inconvénient des débitmètres électromagnétiques de tous types est leur coût élevé. Cependant, cet inconvénient est compensé par la fiabilité de l'appareil, qui ne comporte aucune pièce mobile. La précision de mesure fournie par les débitmètres de ce type est assez élevée.

Débitmètres à ultrasons. Ces débitmètres utilisent des vibrations ultrasoniques à une fréquence de 100 Hz (Beckwith et Buck, 1961). Des éléments piézoélectriques ou magnétostrictifs sont montés sur la canalisation à intervalles de plusieurs centimètres, l'un servant d'émetteur d'ultrasons, l'autre de récepteur. Les ondes ultrasoniques se propagent à travers un liquide à des vitesses différentes selon que les directions du son et de l'écoulement du liquide sont identiques ou opposées. La différence de phase entre les oscillations provenant des récepteurs enregistrées par le capteur est proportionnelle à la vitesse du fluide. La sensibilité du circuit peut être augmentée en remplaçant automatiquement les fonctions d'une paire d'éléments piézoélectriques par des fonctions opposées. Des changements périodiques rapides dans les fonctions de la paire émetteur-récepteur (jusqu'à 10 fois par seconde) permettent de mesurer le déphasage des oscillations ultrasonores dirigées simultanément le long du flux et contre celui-ci. L'impulsion de sortie de la différence des fréquences de les oscillations ultrasonores sont doublées par rapport au circuit principal pour un même débit.

Mesure de débit en canal ouvert

Déversoirs. Un obstacle placé sur le chemin d’écoulement par lequel l’eau déborde est appelé déversoir. Il peut avoir une découpe de différentes formes. En figue. La figure 10.47 montre l'un des déversoirs. Étant donné que les déversoirs sont utilisés exclusivement dans des canaux ouverts, ils ne peuvent être utilisés que pour mesurer le débit de liquides. La plupart des déversoirs dans la pratique de l'ingénierie sont utilisés pour mesurer les débits d'eau, et seuls quelques-uns d'entre eux, généralement dans des conditions de laboratoire, sont utilisés pour mesurer les débits d'autres liquides.

Les types et conceptions de déversoirs sont très divers. Déversoirs à arête vive (c'est-à-dire déversoirs dont le périmètre est renforcé une tôle avec une arête vive) selon la forme de la découpe, les trous dans le mur sont divisés en déversoirs de sections rectangulaires, triangulaires (en forme de V), rondes et spéciales. Les déversoirs spéciaux comprennent des sections trapézoïdales et paraboliques. Ces profils garantissent un débit constant ou une dépendance directement proportionnelle du débit à la pression.

En figue. 10.48 montre les principales dimensions du déversoir. Le seuil (ou crête) d'un déversoir est la face inférieure de la découpe du déversoir. La longueur seuil L est mesurée comme la distance entre les parois latérales de la fente (voir Fig. 10.48). Pour une section rectangulaire, la longueur du seuil est égale à la largeur de la découpe du déversoir. Dans un déversoir à section triangulaire, la longueur seuil s’approche de zéro. Pression statique sur le déversoir h - distance entre la crête du déversoir et plus haut niveau surface libre de l'eau, mesurée au-dessus du seuil (voir Fig. 10.48), car la diminution de la surface libre commence avant même le seuil.

Le débit d’eau traversant le déversoir est appelé un ruisseau plat derrière le déversoir. Avec un débit suffisant et un écart entre la crête du seuil et l'horizon en aval, l'espace sous le cours d'eau communique avec l'atmosphère. Un tel flux est dit libre ou non inondé. L'ampleur de la pression pour un écoulement libre est déterminée par un certain nombre de facteurs, notamment la netteté du bord du déversoir, l'épaisseur de la crête, etc. Il a été établi que cette valeur doit être comprise entre 1 et 3 cm. (ASME, 1959). Si la distance entre la crête du seuil et l'horizon en aval du seuil est insuffisante, l'espace sous le jet est isolé de l'atmosphère, et le jet se colle à la paroi du seuil. Un tel jet est dit bloqué ou immergé.

Si la longueur du déversoir est inférieure à la largeur du canal L k (voir Fig. 10.48), un tel déversoir est appelé déversoir à compression latérale, et le flux traversant ce déversoir est appelé flux comprimé. Dans un écoulement comprimé, la direction du mouvement des particules fluides des lignes de courant extrêmes s'écoulant vers la découpe du déversoir depuis les parois latérales du canal est mesurée. À cet égard, lorsque le liquide s'écoule à travers le déversoir, une déformation latérale du jet plat se produit immédiatement derrière le déversoir, ou « compression du flux ». La compression du débit se répercutant sur le débit, elle est prise en compte dans les calculs par une correction appropriée. Il est possible de garantir que les lignes de courant extrêmes ne créent pas de compression de la section transversale de l'écoulement. Ceci est possible à condition que la différence entre la largeur du canal Lc et la longueur seuil Lw soit au moins 4 fois supérieure à la valeur maximale de la pression attendue. Mathématiquement, cette condition peut être exprimée par la formule suivante :

La déformation de la section transversale du flux dans le plan vertical et certains autres facteurs sont pris en compte par le coefficient sans dimension C, qui est introduit dans la formule pour déterminer la valeur théorique du débit et est le rapport

Ainsi, la formule du débit de travail pour un déversoir de section rectangulaire prend la forme

Cette méthode les mesures appliquées à un déversoir rectangulaire présentent deux limites. Premièrement : si le débit est trop élevé, la valeur de pression commence à refléter de manière significative une augmentation de la vitesse d'écoulement, par conséquent, la valeur de pression mesurée au déversoir doit être corrigée pour la valeur de pression dynamique v 2 /2g (v est le débit vitesse dans le canal), qui s’ajoute à la pression au niveau du déversoir. Deuxièmement, la longueur du seuil d'un déversoir rectangulaire doit être d'au moins 15 cm (ASME, 1959). À des valeurs plus petites de la longueur du seuil, on observe un mélange des lignes de courant latérales entrantes les unes avec les autres. Lorsque les débits sont trop faibles, rendant difficile le débordement libre du liquide dans des déversoirs de section rectangulaire avec une longueur seuil de 15 cm, il est préférable d'utiliser des déversoirs de section triangulaire, qui donnent dans de tels cas de meilleurs résultats. .

La formule de débit utilisée pour les calculs pratiques est obtenue à partir de l'équation (10.27) en tenant compte du coefficient C, qui comprend les constantes (2/3 et √ 2g) :

L'équation (10.29) est la formule d'écoulement de base pour un déversoir de section rectangulaire, obtenue sans prendre en compte la compression latérale de la section transversale du jet (c'est-à-dire à condition que la longueur du seuil soit égale à la largeur du canal ). Dans la pratique de l'ingénierie, pour corriger ce facteur, on suppose que la longueur effective du seuil du déversoir est inférieure de 0,1 h à la longueur réelle de chaque côté. Ainsi, pour un déversoir à compression latérale bidirectionnelle, la longueur seuil effective L w est inférieure de 0,2h à la longueur réelle. La dernière condition est introduite dans la formule de flux (10.29), qui maintenant, dans sa forme finale, ressemblera à ceci :

Formule d'écoulement pour un déversoir de section triangulaire avec un angle droit au sommet

Avantages et inconvénients des déversoirs. Les principaux avantages des déversoirs comprennent : une précision de mesure élevée ; simplicité de conception et entretien minimum; de petites impuretés mécaniques peuvent facilement traverser le déversoir sans affecter le débit ; longue durée de vie.

Les déversoirs présentent les principaux inconvénients suivants : des pertes de charge importantes dans le système ; la possibilité de colmatage avec de grosses inclusions, ce qui affecte les caractéristiques de consommation et nécessite un nettoyage, généralement effectué manuellement ; diminution de la précision des mesures lorsque la forme du lit du canal avant le déversoir change ou lorsqu'il y a une accumulation importante de sédiments.

Mesure de la profondeur d'écoulement. Pour déterminer les débits à l’aide de déversoirs et de plateaux débitmétriques, il est nécessaire de déterminer la profondeur de l’écoulement. Elle est mesurée à une distance d'au moins 4h de la paroi avant du seuil, c'est à dire avant que le niveau de la surface ne commence à baisser. En règle générale, une jauge de profondeur à crochet est utilisée pour mesurer la profondeur, car cet appareil est très précis. Le crochet du profondimètre (de préférence avec un cône émoussé), relié à une échelle mobile, est soulevé hors de l'eau jusqu'à ce que son extrémité apparaisse à la surface de l'eau. Une échelle mobile se déplaçant le long de l'indicateur de profondeur fixe indique la profondeur au point de mesure. À de plus grandes profondeurs, vous devez utiliser une modification de cet appareil, caractérisée en ce que l'indicateur de profondeur, à son tour, est équipé d'un vernier, ce qui permet d'augmenter la précision des mesures.

Il existe plusieurs autres types de jauges de profondeur, à la fois à lecture directe et celles fonctionnant en conjonction avec des appareils d'enregistrement. Le kit de mesure comprend un capteur de niveau - un flotteur ordinaire ou un appareil sensible aux changements de pression, une échelle indicatrice ou un enregistreur et un mécanisme d'horloge (pour un appareil de type enregistrement). Les capteurs de niveau ont été décrits en détail ci-dessus.

Étant donné que dans les canaux équipés de déversoirs ou de plateaux, le liquide est en mouvement continu, lors de la mesure de la profondeur, il est souvent conseillé d'utiliser des chambres spéciales dans lesquelles le liquide sera au repos. La chambre de tranquillisation est un morceau de tuyau ou de boîte relié par un trou à un flux en mouvement. À l’intérieur de la chambre d’apaisement, l’eau monte jusqu’à un niveau correspondant à la profondeur de l’écoulement. La petite surface contenue dans la chambre de tranquillisation est immobile, ce qui permet de mesurer la profondeur avec une grande précision. Cette méthode de mesure donne bons résultats, si la surface à l'intérieur de la chambre de tranquillisation est environ 100 fois supérieure à la surface de l'ouverture reliant cette chambre au flux en mouvement (Israelsen et Hansen, 1962).

Fonctionnement des déversoirs. La largeur du canal et la profondeur du canal devant le déversoir ou dans le caisson de drainage doivent être suffisantes pour garantir que la vitesse d'écoulement à l'approche du déversoir ne dépasse pas 15 cm/s. La boîte de drainage est installée de manière à ce que sa ligne médiane soit parallèle au sens d'écoulement. Le déversoir est installé strictement verticalement avec une arête vive face au débit débordant. La distance entre le bord inférieur de la découpe du déversoir et le fond du canal doit être inférieure à 2 heures, et pour les déversoirs à compression latérale bilatérale, la distance entre le bord latéral de la découpe du déversoir et la paroi latérale du canal doit être égal à au moins 2A. Pour obtenir de bons résultats, il est nécessaire que la profondeur de l'eau au-dessus de la crête du déversoir soit d'au moins 5 cm. Dans les déversoirs de section rectangulaire et trapézoïdale, la valeur de h ne doit pas dépasser le tiers de la longueur seuil. Selon le type de jet tombant, ils utilisent diverses méthodes détermination du débit. Le jet d'eau derrière le déversoir apparaîtra comme un cours d'eau libre dans toutes les conditions d'écoulement, à moins que le déversoir ne soit conçu spécifiquement pour produire un cours d'eau inondé. L'échelle de la jauge de profondeur doit être réglée de manière à ce que son repère zéro coïncide avec le niveau seuil. Cela peut être fait à l'aide d'un niveau ou d'un niveau de menuisier. Lors de l'exploitation des déversoirs, il est nécessaire de surveiller l'état du lit du canal après le déversoir et de conserver sa forme d'origine.

Bacs de dosage d'eau. Canaux à Parshell. La méthode de mesure du débit avec les plateaux de compteurs d'eau Parshell est basée sur la mesure de la quantité d'eau circulant dans une section rétrécie du canal, tandis que la pression statique se transforme partiellement en pression dynamique. Le canal Parshell réduit la section transversale de l'écoulement dans le sens horizontal, tout en présentant en même temps une section inclinée au fond du canal (Fig. 10.53). La hauteur statique est mesurée dans les chambres de tranquillisation A et B. Dans des conditions d'écoulement libre (c'est-à-dire lorsque la hauteur statique dans la chambre B est égale ou inférieure à 60 % de la hauteur statique dans la chambre A), de bons résultats peuvent être obtenus en mesurant la hauteur statique. tête dans la chambre A uniquement. Dans le tableau 10.5 montre les débits pour différentes valeurs de pression statique dans la chambre A dans des conditions de libre écoulement du liquide dans le canal du compteur d'eau Parshell. Si la pression dans la chambre inférieure B est de 70 % ou plus, cela faussera les résultats de mesure dans la chambre supérieure. En même temps, on peut réaliser suffisamment haute précision et pour des valeurs d'inondation jusqu'à 90%, si la hauteur statique est mesurée dans les deux chambres L et B et qu'une correction est apportée à la valeur obtenue dans la chambre A. Les valeurs de correction sont publiées dans des tableaux spéciaux (Israelsen et Hausen , 1962).

Plusieurs facteurs influencent la précision d'une mesure de canal, notamment une sélection et une installation appropriées, le niveau de maintenance et la précision de la mesure de la hauteur statique. Choisir un bac doseur d'eau implique de déterminer sa taille en fonction des conditions particulières d'utilisation. Pour résoudre ce problème, les débits maximum et minimum ainsi que la perte de charge statique maximale admissible sont spécifiés, qui sont fonction de la pente hydraulique du canal et de la hauteur de franc-bord (c'est-à-dire la distance entre le niveau d'eau et le bord supérieur). de la paroi du canal). Le mouvement d'écoulement doit répondre à l'exigence de libre écoulement du fluide.

Exemple 10.1. Sélection d'un canal Parshell. Choisir un bac de compteur d'eau pour un débit dont le débit est compris entre 0,2 et 1,5 m 3 /s, à condition que la perte de charge maximale soit de 18 cm et que la nature du débit réponde à l'exigence de libre écoulement du liquide. La profondeur maximale autorisée dans le canal est de 60 cm.

Solution. Etant donné que la profondeur d'écoulement maximale admissible devant le canal de mesure d'eau est de 60 cm, la hauteur statique h a mesurée dans cette section d'écoulement ne peut pas dépasser 60 cm, selon le tableau. 10.5, vous constaterez qu'avec une hauteur de chute de 60 cm ou moins et un débit de 1,5 m/s, un plateau de compteur d'eau avec une largeur de col d'au moins 180 cm est requis.

Il est conseillé de maintenir la libre circulation du liquide. Pour ce faire, il faut que le degré d'ennoiement de la chambre basse ne dépasse pas 60 % de l'ennoiement de la chambre haute ; autrement dit, la perte de charge doit être d'au moins 40 % de la charge statique ha mesurée en amont. En raison de la pente hydraulique du canal et des exigences liées à la surface de l'eau, la perte de charge maximale ne doit pas dépasser 18 cm. Il est nécessaire de vérifier si la largeur du col du bac de compteur d'eau sélectionné est suffisante pour assurer le libre écoulement de l'eau. liquide et perte de pression dans la valeur spécifiée (18 cm ).

Ci-dessous se trouvent les valeurs de la largeur du col du canal du compteur d'eau en fonction de la valeur de la hauteur statique en amont pour le débit maximum (1,5 m 3 /s).

La profondeur d'eau mesurée dans la chambre supérieure pour le bac de compteur d'eau sélectionné ne doit pas dépasser 60 cm, la hauteur du seuil sera donc égale à 60 cm - perte de charge au débit maximum = hauteur du seuil ;

60-16,8=43,2 cm du repère inférieur du plateau.

Il est souhaitable d'avoir un franc-bord dans la partie supérieure de la queue du canal. Parfois, la hauteur du seuil est réduite à cet effet, mais le seuil ne doit pas être trop abaissé, car cela pourrait perturber la libre circulation du liquide.

Les plateaux de dosage d'eau Parshell de tailles standard sont produits par l'industrie. Ils sont généralement fabriqués à partir de fibre de verre ou d’autres matériaux similaires. Cependant, il arrive parfois qu'un canal Parshell doive être fabriqué localement. Dans le tableau 10.6 et sur la Fig. 10.54 et 10.55 montrent toutes les tailles standard des canaux de comptage d'eau Parshell. Ils peuvent être en béton, en brique, en bois, en métal ou en d'autres matériaux. Lors de la construction de plateaux, une attention particulière doit être accordée au respect des dimensions de base.

Bacs de mesure d'eau à section trapézoïdale. Le diagramme schématique d'un canal de comptage d'eau de ce type est illustré à la Fig. 10.56. Le plateau est une partie artificiellement rétrécie du canal avec une section trapézoïdale et un fond plat. En raison du rétrécissement de la section transversale de l'écoulement, sa vitesse dans cette section augmente. La perte de pression dans le bac d'un compteur d'eau est directement proportionnelle à la vitesse de la substance qui s'écoule. Par conséquent, la perte de pression peut servir de mesure du débit.

Indications pour le canal du compteur d'eau de ce genre ne dépendez pas de l'état de la surface de l'eau pour vous en approcher. Cela permet de mesurer des débits qui fluctuent considérablement avec une perte de charge relativement faible. Contrairement aux plateaux de dosage d’eau à section rectangulaire, les plateaux de dosage d’eau à section trapézoïdale ne nécessitent pas une grande précision de fabrication. Dans le même temps, la précision de mesure des plateaux doseurs d'eau à section trapézoïdale est quelque peu inférieure, ce qui s'explique par la chute de pression relativement faible. Le principal avantage de ce type de compteur d’eau est que sa forme transversale coïncide avec la forme transversale de base de la plupart des canaux ouverts.

Le débit d'un canal trapézoïdal est déterminé par la formule (Robinson et Chamberlain, 1960)

Le coefficient C dépend du type de liquide qui s'écoule, de la forme géométrique du plateau doseur d'eau, de la vitesse et de la profondeur de l'écoulement. À cet égard, la formule (10.33) a une portée limitée utilisation pratique. Les plateaux de dosage d'eau de section trapézoïdale doivent être calibrés individuellement pour les conditions d'application spécifiques.

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• Fluid Meters, Their Theory and Application, 5"th ed. (1959) Rapport du comité de recherche de l'American Society of Mechanical Engineers sur les compteurs de fluides. American Society of Mechanical Engineers, New York.
• Frévert. Richard K., Glenn O. Schwab, Talcott W. Edminster et Kenneth K. Barnes (1962). Ingénierie de la conservation des sols et de l'eau, 3e impression. Wiley, New York.
• Fribance, Austin E. (1962). Fondamentaux de l’instrumentation industrielle. McGraw-Hill, New York.
• Israéliens. Orson W. et Vaughn E. Hansen (1962). Principes et pratiques d'irrigation. Wiley, New York.
• King, Horace W., Chester O. Wisler et James G. Woodburn (1948). Hydraulique. Wiley, New York.
• Norton, Harry N. (1969). Manuel des transducteurs pour systèmes de mesure électroniques. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J.
• Parshall, RL (1950). Mesurer l'eau dans les canaux d'irrigation avec des canaux Parshall et de petits déversoirs. NOUS. Ministère de l'Agriculture, Circulaire No. 843 Washington, DC
• Robinson, AR (1959). Canaux de mesure trapézoïdaux pour la détermination des débits dans les cours d'eau éphémères à forte pente. Fondation de recherche de l'Université d'État du Colorado, section de génie civil. Fort Collins.
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• Streeter, Victor L. (1962). Mécanique des fluides. McGraw-Hill, New York.
• NOUS. Bulletin des agriculteurs 813 du ministère de l'Agriculture.

COMPTEUR D'EAU

un appareil pour mesurer la quantité d'eau fournie ou consommée. Pour les systèmes d'approvisionnement en eau, on utilise : 1) volumétrique, mesurant la quantité d'eau qui coule en remplissant alternativement un certain volume et en enregistrant le nombre de remplissages (compteur d'eau Fraget) ; ces V. donnent la comptabilité la plus précise, mais ils sont encombrants ; 2) la grande vitesse, construite sur le principe selon lequel la quantité d'eau circulant dans un tuyau est proportionnelle à la vitesse de son mouvement ; 3) Compteurs d'eau à venturi et à membrane, dont le fonctionnement repose sur le fait que la quantité d'eau qui coule est proportionnelle à la différence de pression dans les sections larges et rétrécies de l'appareil. En chemin de fer Dans l'approvisionnement en eau, les plus courants sont les compteurs d'eau à grande vitesse Voltman, installés dans stations de pompage, et « ailé » - sur le réseau de distribution, à proximité des points de collecte d'eau. V. Voltman se compose d'un moulinet en celluloïd 1, placé dans le logement 2, mécanisme de transmission 3 et compteur 4. V. est inséré dans des sections droites d'alimentation en eau. Au fur et à mesure que l'eau circule dans la canalisation, le plateau tournant tourne et chaque tour correspond à un certain volume d'eau qui coule. La rotation du plateau tournant est transmise à un mécanisme de comptage, qui indique la quantité d'eau traversant le compteur d'eau. La « girouette » V. diffère du V. Voltman en ce qu'au lieu d'un plateau tournant, elle possède une roue ailée et le mouvement de l'eau est dirigé perpendiculairement à l'axe de la roue.

• - un appareil permettant de mesurer la quantité d'eau fournie ou consommée. Pour les systèmes d'approvisionnement en eau, on utilise les éléments suivants : 1) volumétrique, mesurant la quantité d'eau qui coule en remplissant alternativement un certain volume et...

  Dictionnaire technique ferroviaire

• - un projectile pour déterminer la quantité d'eau consommée à tout moment réseau d'approvisionnement en eau. Les systèmes de compteurs d'eau, très nombreux, se répartissent en deux catégories selon le mode d'amenée de l'eau...

  Dictionnaire encyclopédique de Brockhaus et Euphron

• - ; PL. réservoir(s)....

  Dictionnaire orthographique de la langue russe

• - plan d'eau,...
• - écluse-réservoir/r,...

  Ensemble. À part. Avec trait d'union. Dictionnaire-ouvrage de référence

• - COMPTEUR D'EAU, mari. 1. Un appareil affichant le niveau d'eau à un certain endroit. appareil. 2...

  Dictionnaire explicatif d'Ojegov

• - COMPTEUR D'EAU, compteur d'eau, mari. ...

  Dictionnaire explicatif d'Ouchakov

• Dictionnaire explicatif d'Efremova

• - compteur d'eau I m. Un appareil pour mesurer le niveau ou le débit d'eau. II m. Un petit insecte de l'ordre des punaises avec un corps mince et de longues pattes, capable de se déplacer rapidement dans l'eau ; araignée d'eau...

  Dictionnaire explicatif d'Efremova

• - ...

  Dictionnaire d'orthographe-ouvrage de référence

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