Hidrológiai Közlöny 1955 (35. évfolyam)

1-2. szám - Varrók Endre: Kis vízsebességek mérésére szolgáló műszer laboratóriumi vizsgálata

lJf Hidrológiai Közlöny 35. évf. 1955. 1—2. sz. A kismintakísérletezésnek súlyos akadálya a kis mennyiségek mérésére alkalmas mérőeszközök hiánya. A szerző cikkében egy kis sebességek mérésére alkalmas műszer vizsgálatát ismerteti. i Kis vízsebességek mérésére szolgáló műszer laboratóriumi vizsgálata* VARRÓK BKDRB A vizsgálat előzményei A hidraulikai laboratóriumban mérendő fizikai mennyiségek között rendkívül fontos helyet foglal el a víz sebessége. A hidraulikai kutatásnak éppen a Pitot—Darcy-féle cső megszerkesztése adott lendületet (6)

1 Hosszú időn át használták, mint egyetlen pontonkénti mérésre alkalmas műszert, azonban éppen a hosszú időtartamú használat tapasztalatai -bizonyították, hogy pontossága nagy mértékben függ a használat körülményeitől és egy méréssorozat alatt is változhat. Az idők folyamán a hidraulikai kutatás témaköre bővült, a mérések pontossága fokozódott, egyedül a pontonkénti sebességmérés terén nem mutatkozott számottevő haladás. Számos kísérlet történt megbízható és amellett gyors mérésre alkalmas sebességmérő műszer előállítására. A legkülönbözőbb fizikai jelenségeket használták fel több-kevesebb sikerrel, de igen kevés műszer vagy mérési módszer terjedt el tartósan. A tanulmányunkban ismertetett műszer — a Pitot-csőhöz hasonlóan, az áramló víz ütközésénél jelentkező nyomást használja fel. A méréshez dinamikus egyensúlyi állapot előállítása szükséges. Működése az elektromosságtanból ismert áramelágazás törvényszerűségeit követi és egyes irodalmi ismertetések shunt-rendszerű sebességmérőnek is nevezik. Alkalmazásáról a magyar irodalomban elsőként Einwachter József (3) számolt be a vicksburgi laboratóriumban szerzett személyes tapasztalatai alapján a Vízügyi Közlemények 1935. évi egyik számában közzétett tanulmányában. Vele egybehangzóan a vicksburgi laboratórium ugyancsak 1935-ben megjelent közleménye is mint új és előzőleg nem ismert műszert tárgyalta. A. Linford 1949-ben kiadott könyve azonban E. A. Chameroy jóval korábbi, 1868ban, továbbá G. F. Deacon 1875-ben kiadott szabadalmára utalt. A két szabadalmi leírás kivételével az irodalmi ismertetések rendelkezésünkre álltak. Az egybehangzó vélemények szerint a műszer álló vízben mozgatva megbízhatóan hitelesíthető, * Az Építőipari Műszaki Egyetem I. Vízépítési Tanszékén készült tanulmány. Tanszékvezető Németh Endre, a műszaki tudományok doktora, egyetemi tanár. A cikkhez tairtozó fényképek a 44. és 45. oldalak közötti mellékleten találhatók. A kézirat érkezésének időpontja: 1954. nov. 11. 1 Irodalmi hivatkozások a cikk végén találhatók. pontossága eléri, vagy meghaladja az egyéb sebességmérő műszerek pontosságát, és végül meglepően kicsiny sebességek mérésére alkalmas. Ez a legutóbbi állítás hívta fel a figyelmünket a mellékáramkörös vízsebességmérőnek nevezhető műszerre. Az ülepítőmedencék kismintáiban ugyanis a számított (közép-) sebesség 0,1—0,3 cm/sec. Helytelen kialakítás esetében — és éppen a sebességmérés feladata lenne ezt számszerűen igazolni — a medence egyes részeiben 0,1 cm/sec alatt marad a sebesség. Ilyen kis sebességeknél a mozgást is nehezen lehet megfigyelni, de a vízbe bocsátott, vízzel nem keveredő és közel vízfajsúlyú gömböcskékkel, továbbá speciális filmfelvételekkel ki tudjuk mutatni, sőt a gömbök segítségével, mintegy 10—12 százalék pontossággal, mérhetjük is a sebességeket. A módszer azonban túlságosan sok szubjektív tényezővel terhelt és ezért gyakorlott észlelőt kíván. A sebességek nagyságrendjének érzékeltetésére megemlítjük, hogy az ilyen ülepítőmedence-kisminták sok esetben már a nagyobb molekulasúlyú színezőanyagokat — például az általánosan használt káliumpermanganátot — ülepíteni tudják és ezért színezéssel helyes áramképet nem is kaphatunk, a festékanyag a víz sebességéből és a molekulák ülepedési sebességéből, mint komponensekből adódó eredő irányában a fenék felé mozog. A műszer alsó mérési határáról adott kedvező vélemények, továbbá a nagy kicsinyítésű ülepítőmedence vizsgálatoknál jelentkező mérési követelmények egybevetéséből önként adódik, hogy a kis sebességek mérésére alkalmas, súlyosan nélkülözött műszer előállítása céljából a műszer vizsgálatát el kellett végeznünk, már csak azért is, mert az ismertetések csak általános elvekkel foglalkoznak. A műszer és a felmerült kérdések ismertetése A műszer vázlatát az 1. ábra mutatja. Az 1. csővéget az áramlással szembe fordítjuk és az L csapon át légtelenítjük. Az 1 csővégre ható nyomás és a 2 csővégnél jelentkező szívás hatására, az 1 nyílásnál uralkodó helyi és pillanatnyi sebességgel arányos nagyságú vízmennyiség áramlik a műszerbe. A műszer egyes metszeteiben fellépő középsebességek — a v = Q/F öszszefüggés szerint —• a csőátmérőtől függnek, folyamatosan változó keresztmetszetek esetében folyamatosan változnak. Ilyen változás (csök-