ویناچ

پایش جریان آب در کانال های باز به طور گسترده در زمینه های زیست محیطی و ژئوتکنیکی استفاده می شود. اندازه گیری نشت یکی از مهمترین شاخص های عملکرد کلی سدهای خاکی/سنگ پرکننده و بتنی است .

ویناچ

میزان نشت تابعی از سطح آب در مخزن است و به ساخت و ساز و رفتار سد بستگی دارد.

در نتیجه، پایش نشت داده‌هایی را برای ارزیابی پایداری بلندمدت سازه‌های سد فراهم می‌کند. آب نشتی معمولاً در پایین دست سد مسدود می شود و به سمت حوضه ای در ایستگاه سرریز هدایت می شود.

چگونه کار می کند؟

هنگامی که به درستی طراحی، نصب و نگهداری می شود، سرریزهای نازک صفحه V راه حلی بسیار دقیق برای اندازه گیری جریان کانال باز ارائه می دهند. برای حفظ دقت، ضروری است که طراحی سرریز بریدگی V به درستی محاسبه شود. در این راهنما نحوه عملکرد سرریزهای بریدگی V، مزایا و معایب آنها و معادلات مربوط به طراحی سرریزهای بریدگی V را توضیح خواهیم داد.

سرریز V notch چیست؟

سرریزهای بریدگی V واقعاً دقیقاً همین هستند – یک سرریز صفحه نازک با بریدگی ‘V’ داخل آن. سرریز طوری قرار می گیرد که مانع از جریان کانال باز شود و اجازه دهد آب از روی شکاف جریان یابد. این ما را قادر می سازد تا با اندازه گیری هد بالادست شکاف V، جریان را به طور دقیق اندازه گیری کنیم.

این نوع سرریزها به‌ویژه در اندازه‌گیری دبی‌های پایین مؤثر هستند، زیرا طراحی سرریز بریدگی V اجازه می‌دهد تا تغییرات کوچک در سر به‌دقت اندازه‌گیری شود و در نتیجه نرخ جریان محاسبه شود.

ویناچ

مزایای سرریزهای بریدگی V

  • طراحی ساده که به راحتی نصب می شود
  • ایده آل برای پساب تمیزتر، مانند تخلیه صنعتی و خروجی پساب نهایی
  • می تواند به عنوان بخشی از یک ساختار سنج سازگار عرضه شود
  • هزینه نسبتا کم برای طراحی و نصب
  • گزینه خوبی برای دبی کم
  • اگر اندازه اجازه می دهد، می توان آن را در یک محفظه موجود نصب کرد

معایب سرریزهای بریدگی V

  • برای اطمینان از دقت در اندازه‌گیری، باید یک حوضچه و رویکردی با اندازه مناسب وجود داشته باشد تا جریان را قبل از رسیدن به صفحه سرریز به اندازه کافی تنظیم کند.
  • تعمیر و نگهداری دوره ای مورد نیاز است – مهم است که تاج سرریز به طور مرتب بررسی شود تا از عدم وجود رسوب یا رسوب اطمینان حاصل شود. در درازمدت، بدون گرد شدن یا ساییدگی سطحی که می‌تواند بر جریان تأثیر بگذارد (صفحات سرریز SIRIS با استفاده از فولاد درجه‌بندی دریایی برای جلوگیری از این مشکل تولید می‌شوند)
  • سرریزهای بریدگی V برای کار در شرایط غوطه وری طراحی نشده اند و باید تاج سرریز به اندازه کافی بلند باشد تا جریان آزاد را تخلیه کند.
  • برای هدهای جریان بالای دو فوت دقیق در نظر گرفته نمی شود

طراحی سرریز بریدگی V: محاسبات

چندین اندازه استاندارد برای طراحی سرریز V notch وجود دارد. بسته به سرعت جریان، ما تمایل داریم 28º4′ و 53º8′ و 90º را انتخاب کنیم. این اندازه ها را می توان با استفاده از معادله BSI محاسبه کرد. برای جریان های بالاتر، ما از یک بریدگی مستطیلی به جای یک بریدگی V استفاده می کنیم.

 

در حالی که اینها معمولاً کافی هستند، زیرا برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق جریان، صحیح بودن اندازه ضروری است، گاهی اوقات اندازه غیر استاندارد مورد نیاز است. یک معادله استاندارد برای محاسبه آن وجود دارد که به معادله Kindsvater-Shen معروف است.

 

ویناچ

 

 

می‌توانید درباره معادله Kindsvater-Shen بیشتر بخوانید و یک ماشین‌حساب آنلاین را اینجا .

درباره طراحی سرریز با شکاف V بیشتر بدانید

همه سرریزهای صفحه نازک SIRIS از فولاد ضد زنگ 316 درجه دریایی ساخته شده و توسط لیزر بسیار دقیق ماشین کاری شده اند. این تضمین می‌کند که تحمل ابعادی یا خمش/تغییر شکل را از دست نمی‌دهند و در معرض آسیب تاج قرار نمی‌گیرند. هر سرریز شامل یک مقیاس جریان ساده برای خواندن برای ارائه اعتبار بصری است. آنها همچنین تضمین می شوند که MCERTS را برآورده می کنند و BS/ISO 1438 را در صورت نصب و نگهداری توسط کارشناسان ما برآورده می کنند.

 

 

واحدها در محاسبه سرریز V-notch: فوت 3 = فوت مکعب، گال = گالن آمریکا، متر 3 = متر مکعب، میلی متر = میلی متر، s = ثانیه

موضوعات برای سرریز V-notch: مقدمه     پیام‌های      دستورالعمل‌های نصب معادلات و کاربرد معادله     خطا     مراجع

مقدمه
سرریزها معمولاً در کانال‌های باز مانند جریان‌ها برای تعیین دبی نصب می‌شوند (نرخ جریان). اصل اساسی این است که تخلیه مستقیماً با آب مرتبط است عمق بالای فاق (پایین) V. این فاصله سر (h) نامیده می شود. در طراحی V-notch باعث می شود تغییرات کوچکی در دبی ایجاد شود تا تغییرات زیادی در عمق ایجاد شود اندازه گیری سر دقیق تر از یک سرریز مستطیلی شکل است.

معادلات سرریز مثلثی (V-Notch Weir).
معادلات سرریز V-notch تا حدودی استاندارد شده اند. ISO (1980)، ASTM (1993)، و USBR (1997) همگی استفاده از معادله Kindsvater-Shen را پیشنهاد می کنند که در زیر ارائه شده است. از USBR (1997) برای Q در cfs و ارتفاع در واحد فوت. همه مراجع نشان می دهد منحنی های مشابه برای C و k در مقابل زاویه، اما هیچ یک از آنها معادلاتی برای منحنی ها ارائه نمی دهند. برای تولید محاسبات خودکار، مهندسی LMNO از یک برنامه برازش منحنی استفاده کرد معادلاتی را بدست آورید که به بهترین وجه با منحنی های C و k مطابقت دارند. معادلات ما نشان داده شده است زیر نمودار نشان داده شده از برازش های ما است. اگر آن را با نمودارهای نشان داده شده مقایسه کنید در مراجع، تقریباً یکسان به نظر می رسد که نشان می دهد تناسب ما بسیار خوب است.

ویناچ
C = 0.607165052 – 0.000874466963 θ + -6 6.10393334×10 θ2
k (ft.) = 0.0144902648 – 0.00033955535 θ + -6 3.29819003×10 θ2   – 1.06215442×10 -8 θ 3
که در آن θ زاویه بریدگی بر حسب درجه است

دستورالعمل‌های نصب و کاربرد معادله                  بالای صفحه
USBR (1997) استفاده از معادلات سرریز V-notch را برای شرایط زیر پیشنهاد می کند:

سر (h) باید در فاصله حداقل 4 ساعت در بالادست سرریز اندازه گیری شود.

ضخامت سرریز مهم نیست مگر جایی که آب از روی سرریز عبور می کند “V.” سرریز باید بین 0.03 تا 0.08 اینچ (0.8 تا 2 میلی متر) باشد. ضخامت در V. اگر قسمت عمده سرریز ضخیم تر از 0.08 اینچ باشد، پایین دست لبه V را می توان با زاویه ای بیشتر از 45 o (60 o ) توصیه می شود) برای رسیدن به ضخامت مورد نظر لبه ها. شما می خواهید از داشتن اجتناب کنید آب به سطح پایین دست سرریز می چسبد.

سطح آب در پایین دست سرریز باید حداقل 0.2 فوت (6 سانتی متر) زیر کف باشد از V برای اجازه دادن به یک آبشار با جریان آزاد.

به دلیل اندازه گیری بالقوه، سر اندازه گیری شده (h) باید بیشتر از 0.2 فوت (6 سانتی متر) باشد. خطا در چنین سرهای کوچک و این واقعیت است که ناپ (آبشار) ممکن است به سرریز بچسبد.

معادلات برای h<1.25 فوت (38 سانتی متر) و h/P <2.4 ایجاد شده است.

معادلات برای سرریزهای V-notch کاملاً منقبض به معنای h/B ایجاد شده است باید ≤ 0.2 باشد.

عرض متوسط ​​کانال نزدیک (B) باید > 3 فوت (91 سانتی متر) باشد.

پایین “V” باید حداقل 1.5 فوت (45 سانتی متر) بالاتر از پایین باشد کانال بالادست

اگر سرریز شما برخی از معیارهای فوق را برآورده نکند، ممکن است یک “سرریز V-notch نیمه منقبض” که در آن h/B فقط باید 0.4 ≤ باشد، پایین “V” فقط باید 4 اینچ (10 سانتی متر) بالاتر از پایین باشد کانال بالادست، کانال نزدیک فقط باید 2 فوت (61 سانتی متر) عرض داشته باشد و h می تواند باشد. تا 2 فوت (61 سانتی متر) به جای 1.25 فوت (38 سانتی متر). سرریزهای نیمه منقبض شده از a نمودار متفاوت برای C که تابعی از h/P و P/B است و فقط برای یک بریدگی معتبر است زاویه درجه 90 در نمودار (نشان داده نشده – نگاه کنید به USBR، 1997)، C متفاوت است 0.576 تا 0.6; در حالی که برای یک بریدگی 90 درجه منقبض کامل است ، C از ما 0.578 نمودار نشان داده شده در بالا محاسبات ما سرریزهای نیمه منقبض را در نظر نمی گیرد، اما برای بیشتر اهداف عملی، تفاوت در C بی‌اهمیت است.

پیام های خطای داده شده توسط محاسبه سرریز V-notch                          بالای صفحه
“همه ورودی ها باید مثبت باشد”. این یک بررسی اولیه است ورودی کاربر
“زاویه خارج از محدوده”. زاویه بریدگی باید بین 20 درجه و 100 o (0.35 و 1.75 رادیان) برای معتبر بودن معادلات.
“ورودی غیر قابل اجرا”. ورودی به دلیل هد منفی می شود دقت ماشین کامپایلر اگر هد در حال محاسبه باشد و Q بسیار پایین باشد رخ می دهد وارد شده است (به عنوان مثال 1.0e-20).

منابع
ASTM. (1993). انجمن آمریکایی آزمایش و مواد. ASTM D5242. روش استاندارد برای اندازه‌گیری جریان آب در کانال باز با سرریزهای صفحه نازک. 1993. موجود از اسناد مهندسی جهانی در http://global.ihs.com

ISO (1980). سازمان بین المللی استاندارد. ISO 1438/1-1980 (E). اندازه گیری جریان آب در کانال های باز با استفاده از سرریزها و فلوم های ونتوری – قسمت 1: سرریزهای صفحه نازک 1980. در دسترس از اسناد مهندسی جهانی در http://global.ihs.com

USBR. (1997). وزارت کشور ایالات متحده، اداره احیا. اب کتابچه راهنمای اندازه گیری 3ed. موجود در http://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/wmm/index.htm .

V-NOTCH – سرریز مثلثی

موجود در 22.5، 45، 60 و 90 درجه
جریان از 5 تا 187 لیتر در ثانیه
اصل ساده

سرریزهای مثلثی صفحات نازک تاج تیز با دهانه (یا بریدگی) شکل V هستند. این صفحات برای اندازه گیری جریان آب تراوش در کانال ها یا مخازن طراحی شده اند.

شرح

سرریزهای مثلثی صفحات نازک تاج تیز با دهانه (یا بریدگی) V شکل هستند. این صفحات در خروجی یک کانال، مخزن یا حوضه به منظور اندازه گیری جریان لحظه ای آب نصب می شوند. برای اندازه و شکل پروفیل سرریز معین، جریان آب با سر آب در سرریز مرتبط است.

اندازه‌گیری را می‌توان به صورت دستی مستقیماً روی صفحه یا روی یک گیج ثابت روی دیوار حوضه یا از راه دور از طریق یک سنسور سطح آب نصب شده در حوضه در حداقل فاصله از شکاف V انجام داد. می توان از حسگرهای سیمی آکوستیک یا ارتعاشی NIVOLIC WL استفاده کرد – برای اطلاعات بیشتر به بروشور جداگانه مراجعه کنید.

یک کاربرد معمولی برای این صفحات شامل اندازه گیری جریان آب در سمت پایین دست یک سد است. جریان آب تراوش به یک کانال باز در یک ایستگاه سرریز منحرف خواهد شد. اندازه‌گیری نشت یکی از مهم‌ترین شاخص‌های عملکرد کلی سدهای خاکی / سنگی و بتنی است.

مشخصات فنی

کد جریان (l/sec) A (mm) B (mm) C (mm) زاویه a
FR-1106050100 12 154 226 596 90 o
FR-1106050100A 68 305 376 897 90 o
FR-1106050100B 187 455 528 1199 90 o
FR-1106050200 6.9 155 230 414 60 درجه
FR-1106050200A 39 305 580 587 60 درجه
FR-1106050200B 108 455 530 760 60 درجه
FR-1106050300 5 155 230 348 45 o
FR-1106050300A 28 305 380 473 45 o
FR-1106050300B 78 455 530 597 45 o
FR-1106050400 2.4 155 230 269 22.5 o
FR-1106050400A 14 305 380 328 22.5 o
FR-1106050400B 37 455 530 388 22.5 o
مواد فولاد ضد زنگ 304
ضخامت 3.2 میلی متر
اطلاعات سفارش

لطفا مشخص کنید:

  • مدل (ظرفیت)
  • سنسور سطح آب اختیاری با تجهیزات بازخوانی
  • ابعاد حوضچه اتصالات صفحه سفارشی و صفحه V-notch روی آن پیچ می شود

سرریزهای بریدگی مثلثی 90 درجه

این میزان جریان را روی یک سرریز کند. دهانه این سرریز یک بریدگی مثلثی 90 درجه است. پایین شکاف پایین ترین نقطه است که اضلاع آن با زاویه 45 درجه بالا می رود. آب قبل از سرریز باید در استخری نسبتاً آرام و صاف نگهداری شود. باید هوا در زیر آب خروجی از سرریز وجود داشته باشد. ارتفاع با اندازه گیری ارتفاع آب حوضچه در بالای کف سرریز تعیین می شود. در مورد واحدهای مورد استفاده در این صفحه بیشتر بدانید.

 

ویناچ

ارتفاع:
نرخ جریان

معادله

معادله تعیین نرخ جریان ویناچیک سرریز بریدگی مثلثی 90 درجه است:

ویناچ ویناچ

جایی که:

ویناچ= نرخ جریان در cfs.

ویناچ= ارتفاع آب بالادست از کف سرریز بر حسب فوت.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای اندازه گیری نرخ جریان کانال باز از سرریز V Notch استفاده کنید

ویناچ

مقدمه

نام سرریز av notch بسیار توصیفی است، همانطور که در تصویر و نمودارها در دو بخش بعدی مشاهده می کنید. سرریز بریدگی v به سادگی یک بریدگی v در صفحه ای است که طوری قرار می گیرد که مانع از جریان کانال باز شود و باعث جاری شدن آب بر روی شکاف v شود. برای اندازه گیری جریان آب در کانال، با اندازه گیری سر آب بر روی تاج شکاف v استفاده می شود. سرریز بریدگی v مخصوصاً برای اندازه‌گیری نرخ جریان کم خوب است، زیرا با کوچک شدن سر بر روی شکاف v، سطح جریان به سرعت کاهش می‌یابد.

 

پس زمینه سرریز تاج دار تیز

سرریز بریدگی v یکی از انواع سرریزهای نوک تیز است که اطلاعات پس زمینه آن در اندازه گیری جریان کانال باز 1 شده است. اطلاعات کلی اضافی سرریز تاج تیز در این بخش و سپس بریدگی v آورده شده است

ویناچ

معادلات سرریز در دو بخش بعدی مورد بحث قرار می گیرد. نمودار سمت چپ برخی از پارامترها و اصطلاحات مورد استفاده با یک سرریز تاج دار تیز برای اندازه گیری نرخ جریان کانال باز را نشان می دهد.

تاج سرریز بالای سرریز است. برای سرریز av notch نقطه بریدگی است که پایین ترین نقطه دهانه سرریز است. اصطلاح ناپ برای ورقه آبی که بر روی سرریز جریان دارد استفاده می شود. معادلات دبی سنج در این مقاله نیاز به جریان آزاد دارد که زمانی اتفاق می‌افتد که هوا زیر ناپ وجود داشته باشد. افت، کاهش سطح آب از روی سرریز به دلیل شتاب آب است. سر روی سرریز به صورت H در نمودار نشان داده شده است. ارتفاع تاج سرریز به صورت P نشان داده می شود. و نرخ جریان یا دبی کانال باز به صورت Q نشان داده می شود.

کاملا منقبض، 90 درجه، V Notch Weir Equation

ویناچ

معادله ای که توسط اداره احیا در کتابچه راهنمای اندازه گیری آب برای استفاده با یک سرریز کاملاً منقبض شده، 90 درجه سانتی گراد، بریدگی تیز با شرایط جریان آزاد و 0.2 فوت <H < 1.25 فوت توصیه شده است، عبارت است از:

Q = 2.49H2.48، که در آن Q تخلیه در cfs و H سر بر روی سرریز در فوت است.

 

شرایط انقباض کامل سرریز بریدگی v عبارتند از:

 

P > 2Hmax، S > 2Hmax.

نمودار سمت چپ پارامترهای H، P، θ و S را برای سرریز av notch همانطور که برای اندازه‌گیری نرخ جریان کانال باز استفاده می‌شود، نشان می‌دهد.

معادله سرریز بریدگی V برای زاویه شکافی غیر از 90 درجه

ویناچ

برای زوایای بریدگی غیر از 90 درجه، معادله کیندزواتر-کارتر، همانطور که در زیر آمده است، از دفتر

ویناچ

از احیاء، کتابچه راهنمای اندازه گیری آب، باید استفاده شود. این معادله این است: Q = 4.28 Ce Tan(θ/2)(H + k)5/2، که در آن Q و H همانطور که قبلاً تعریف شد، θ زاویه شکاف v، Ce ضریب دبی موثر و k است. یک عامل اصلاح سر است. نمودار سمت چپ نمودار Ce به عنوان تابعی از زاویه شکاف، θ است، و نمودار سمت راست، k را به عنوان تابعی از θ نشان می دهد.

محاسبه مثال

بیان مسئله: حداقل دبی و حداکثر دبی تحت پوشش محدوده 0.2 فوت تا 1.25 فوت را برای سرریز بریدگی آب که به طور کامل منقبض شده است، محاسبه کنید. (توجه: برای اینکه به طور کامل منقبض شوند، P و S باید هر دو بزرگتر از 2Hmax باشند، که بیشتر از (2) (1.25) یا بیشتر از 2.5 فوت است.)

راه حل: با جایگزینی مقادیر داده شده H در معادله Q – 2.49 H2.48، به دست می آید:

 

Qmin = (2.49) (0.22.48) = 0.046

Qmax = (2.49) (1.252.48) = 4.33

برای الگوهای صفحه‌گسترده اکسل که می‌توانید برای انجام محاسبات سرریز بریدگی V دانلود کنید، به مقاله « استفاده از الگوهای صفحه‌گسترده اکسل برای محاسبات سرریز V-Notch » مراجعه کنید.

منابع

1. وزارت کشور ایالات متحده، دفتر احیا، ویرایش 2001، ویرایش سوم 1997، کتابچه راهنمای سنجش آب، برای استفاده آنلاین یا دانلود در: https://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm/ index.htm .

2. Bengtson، Harlan H.، Open Channel Flow III – Sharp Crested Weirs، دوره آموزش مداوم آنلاین برای اعتبار PDH، https://www.online-pdh.com/engcourses/course/view.php?id=87

3. Munson, BR, Young, DF, & Okiishi, TH, Fundamentals of Fluid Mechanics, 4th Ed., New York: John Wiley and Sons, Inc, 2002.

این پست بخشی از مجموعه: اندازه گیری جریان کانال باز است

اندازه‌گیری دبی کانال باز معمولاً با اندازه‌گیری تغییر در عمق آب انجام می‌شود. می توان آن را با سرریز یا فلوم انجام داد. انواع متداول سرریز تاج‌دار تیز (شامل سرریز شکاف V، سرریز مستطیلی و سرریز سیپلتی)، سرریز تاج‌دار پهن، فلوم پرشال و فلوم ونتوری است.