Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)

2. szám - Haszpra Ottó: A felületi mérőfej. Hidraulikus rendszerű vízhozammérés csövekben gyakorlatilag energiaveszteség nélkül

142 Hidrológiai Közlöny 1963. 2. sz. Haszpra O.: A felületi mérőfej 4. kép. 50 mm 0-jO félgömb (1) és 26 mm 0-jű 30 mm hosszú félhenger (2) 350 mm 0-jű csőben 0omo 4. nojiyiuap c duaMempoM 50 MM (1), c öuaMempoM 26 MM u c ÓAUHOÜ 30 MM (2) e mpyöe c duaMempoM 350 MM III. 4. (1) semi-sphere of 50 mm dia. and (2) semicylinder of 26 mm dia. and 30 mm length, botli installed in 350 mm dia. pipe fejek által okozott veszteséget, másrészt a mérőfejeken létesített 1-, 2- ill. 3-as megcsapolások közti nyomáskülönbséget a vízhozam függvényében. A nyomásészleléseket piezometrikus úton végeztük. Igen kis nyomáskülönbségek mérésére azonban toluolos differeneiálmanométert is használtunk. A veszteség meghatározása céljából előbb egy meghatározott hosszúságú csőszakasz súrlódási veszteségét mértük meg, majd megvizsgáltuk, hogy ugyanennek a csőszakasznak mennyivel változik meg az ellenállása, ha mérőfejeket szerelünk bele. Ezt a vizsgálatot csak a 450-es és a 250-es csővezetéken végeztük el. A 450-es átmérőjű vezeték esetén az alkalmazott legfeljebb 50 mm legnagyobb méretű mérőfejek 5—6 cm hosszú cső súrlódásánál nagyobb esésveszteséget nem okoztak. 250 mm átmérőjű vezetékbe épített 2 db 15x25 mm-es torlasztólap 20 cm csőhossz súrlódásával egyenlő veszteséget hozott létre, ami tehát azt jelenti, hogy a felületi mérőfejjel való vízhozammérés gyakorlatilag energiaveszteséget nem okoz. A mérőfej-megcsapolások közti nyomáskülönbség (mérőmagasság) és a vízszállítás közti kapcsolat meghatározása céljából végzett méréseinkről az 5—16. ábra nyújt részletes tájékoztatást. Az ábrákon feltüntettük a mérési adatok alapján kapott pontok kiegyenlítő vonalának pontos és négyzetes kiegyenlítésit egyenletét. Az egyenleteket a gyakorlat egységeinek megfelelően írtuk fel (a mérőmagasságot vízoszlopcentiméterben, a vízszállítást 1/s-ban kell behelyettesíteni). A pontos egyenlet hitelesítési egyenletként szolgál, a négyzetes kiegyenlítéssel meghatározott egyenlet inkább a különböző mérőfejek összehasonlítására, illetve tájékoztató jellegű fejszámolásra alkalmas. Az ábrákat végignézve megállapíthatjuk, hogy a mérőfejek pontosság tekintetében általában egyenértékűek más szokásos vízhozammérő berendezésekkel, amilyenek például a Venturi cső, a mérőperem, Pitot cső, Venturi szonda stb. Ugyanakkor a különböző hatványkitevők arra utálnak, hogy — mint általában a mérőberendezéseknél — a hitelesítést nem pótolhatja elméleti számítás. Típushitelesítés előreláthatólag csak geometriailag azonos körülmények (mérőfej, csőátmérő) esetén lesz elegendő. Ha egy mérőberendezés (cső + mérőfej) egy másikhoz geometriailag csak hasonló, az egyedi hitelesítést célszerű nem elhagyni. Ilyen hitelesítés után a mérőberendezés a vízszállítást általában 5%-nál kisebb hibával méri, a középhiba 1—2% körüli. Azonban a kisebb vízhozamok, ill. sebességek felé haladva, főleg a kisebb csőátmérők esetében, a mérések egy szakasza bizonytalan (15. és 16. ábra). E. szakasztól fölfelé és lefelé a mérési pontok másmás egyenes mentén sorakoznak, az átmeneti szakasz pedig a vízhozamra ill. sebességre vonatkoztatva mintegy 15%-nyi szélességű. Ez azt jelenti, hogy ha ezen a szakaszon a középvonalat fogadjuk el hitelesítési vonalként, akkor a vízszállítás meghatározásában elkövethető hiba mintegy 7—8%-os lesz. Az ábrákból úgy látszik (főleg a 16. ábrából), hogy e kritikus szakasz alatt — ahol a nyomáskülönbség nem éri el a 0,5 cm-t — a hitelesítés pontatlanabb, az adatok relatív szórása nagyobb. Véleményünk szerint azonban ez nem a mérőfej hibája, hanem az alkalmazott észlelési módszeré. Néhány tized milliméter nagyságú nyomáskülönbségek század milliméter pontosságú mérésére egyelőre nincs megfelelő pontosságú eszközünk. Tapasztalataink szerint közönséges piezométertáblán szabad szemmel 1 mm aisó határig a nyomáskülönbségek igen jól leolvashatók. A tévedés ugyanis nemigen haladja meg a 0,1 mm-t, s ez a vízhozamban legfeljebb mindössze 5%-os hibát jelent. Általában a 0,1 cm-es nyomáskülönbség 10—20 cm/s-os középsebességhez tartozik, márpedig a gyakorlatban az öntöző és belvíz szivattyú telepek csővezetékeiben ennél lényegesen nagyobb sebességek szoktak előfordulni. Ez azt jelenti, hogy a felületi mérőfejes módszer még egyszerű, vízzel működő piezométertáblával vagy differenciál-manométerrel is kitűnően használható.* A legnagyobb nyomáskülönbségek még 3 m/s-os sebességnél sem haladják meg az 50—60 v. o. cm-t, vagyis szintén a kényelmes leolvasás határán belül maradnak. Ha a nyomáskivezetőhelyet megfelelő hosszú és kis átmérőjű vezetékkel kötjük a piezométértáblához, a nyomásingadozások a tábláig a leolvasást zavaró mértékben már nem jutnak el. A laboratóriumi kísérleteknél 12 m hosszú, 4 mm belső átmérőjű PVC vezetékeket használtunk . A mérőfejek által létrehozott mérőmagasságot a sebességmagassághoz viszonyítva, jó összehasonlítási alapot kapunk egyrészt maguk a mérőfejek, másrészt a mérőfejek és más mérőberendezések között. Ha a mérőmagasságot * 1962 folyamán a rákóczifalvai vizkivételnó 15x26 mm-es torlasztólaphoz kapcsolt egyszerű piezométertábla nagyon jól bevált.