Измерение расхода жидкости с помощью лотков Вентури при свободном и затопленном истечении

Аннотация

Рассмотрены актуальные вопросы создания измерительного комплекса расхода и объема сточных вод для обеспечения коммерческого учета в безнапорных трубопроводах и каналах систем водоотведения на основе лотка Вентури. Методика измерений с помощью лотков установлена нормативным документом МИ 2406-97, однако в нем рассмотрены только лотки критической глубины, для функционирования которых должно быть обеспечено свободное истечение из лотка. На практике режимы течения отклоняются от расчетных, и часто свободное истечение перемежается с затопленным. При затопленном истечении положения документа становятся неприменимыми. Директивная форма документа не раскрывает физическую сущность гидравлических процессов в лотке и не позволяет обобщить применение лотка для разных условий. В связи с этим дан подробный анализ работы лотка, получена формула расхода, выявлен физический смысл входящих в формулу коэффициентов, показана аналогия лотка критической глубины с критическими газовыми соплами, сформулированы требования к каналу, следующему за лотком, для обеспечения критического режима в лотке. На основании расчета потерь энергии в лотке определен критерий в форме глубины восстановления, разделяющий свободное и затопленное истечение. Показано, что при затопленном истечении необходимо применять многоканальный уровнемер для контроля глубины потока в разных сечениях лотка. Получена формула расхода при затопленном истечении, включающая в себя в качестве параметра отношение глубины в горловине и на входе в лоток. Аппаратурное решение проблемы представлено структурной схемой многоканального ультразвукового уровнемера-расходомера, описан принцип его работы.

Ключевые слова

измерение расхода , лоток Вентури , безнапорный поток , свободное и затопленное истечение , измерительный комплекс , ультразвуковой многоканальный уровнемер