EN
Novinky
Průvodce měřením průtoku
Time : 2025-08-14
Úvod
Průtok označuje objem tekutiny, která projde daným bodem za jednotku času. Při měření vodních zdrojů je průtok obvykle kvantifikován v jednotkách, jako jsou kubické stopy za sekundu (cfs), kubické metry za sekundu (cms), galony za minutu (gpm) nebo jiné podobné jednotky. Přesné měření průtoku je kritické pro aplikace, jako jsou řízení systémů, fakturace a inženýrský návrh. Tento článek popisuje několik běžných metod měření průtoku a poskytuje příslušné informace.
Rovnice kontinuity pro průtok
Za ustáleného stavu (tj. nezměnou v čase) princip kontinuity stanovuje, že voda vstupující do jednoho konce potrubí musí opustit druhý konec. Rovnice kontinuity je vyjádřena jako:
Průtok = Rychlost × Průřezová plocha
Za ustáleného stavu zůstává součin rychlosti a průřezové plochy konstantní v jakémkoli bodě podél potrubí. Například, pokud je rychlost měřena na 10 stop za sekundu a průřezová plocha je 10 čtverečních stop, průtoková rychlost bude 10 × 10 = 100 kubických stop za sekundu.
Metody měření průtoku v otevřených korytech
Vizuální odhadová metoda
Tato základní metoda spočívá v odhadu průtoku vizuálním posouzením rychlosti a průřezové plochy. Pravítko může zlepšit přesnost měření plochy, zatímco stopky mohou změřit čas plovoucích trosk na známé vzdálenosti pro odhad rychlosti.
Aplikace: Scénáře nízkého průtoku nebo orientační odhady.
Metoda hloubka-průtok (Manningova rovnice)
Když jsou známy geometrie a sklon kanálu a proudění je rovnoměrné, Manningův vzorec vypočítá průtok pomocí měření hloubky. Tento vzorec vztahuje rychlost k hloubce, sklonu a Manningově koeficientu drsnosti (n).
Poznámka: Není vhodné pro postupně proměnlivé proudění (např. zpětné vzdutí nad přehradami). Tuto metodu často používá Ústav pro geologii a geofyziku Spojených států (USGS), přičemž využívá hydraulické modely k určení vztahu mezi hladinou a průtokem.
Primární měřicí zařízení
Konstrukce jako žlaby nebo přelivy vynucují průtok kritickou hloubkou, čímž vzniká jednoznačný vztah mezi hloubkou a průtokem.
Výhody: Nehmotnostní měření, vysoká spolehlivost.
Nevýhody: Možná ztráta tlaku. Je považována za nejpřesnější metodu pro měření v otevřených korytech.
Plošně-rychlostní průtokoměry (AV průtokoměry)
Tyto zařízení měří hloubku (převedenou na průtočnou plochu) a rychlost (například pomocí Dopplerova ultrazvuku nebo optického sledování hladiny), aby vypočítaly průtok pomocí rovnice kontinuity. Mezi běžné značky patří ISCO, ADS a Hach (Sigma a Marsh-McBirney průtokoměry).
Aplikace: Krátkodobé monitorování kanalizace.
Nevýhody: Vyžaduje ponoření senzoru, častou údržbu a nabízí nižší přesnost než primární zařízení.
Ultrazvukové průtokoměry s měřením času průchodu
Vyvinuté pro velké potrubí v ropném průmyslu, využívají čas průchodu ultrazvukových vln mezi senzory pro výpočet rychlosti.
Výhody: Vysoká přesnost díky profilování rychlosti v průřezu.
Nevýhody: Vyšší náklady kvůli složité instalaci.
Metody měření průtoku v plně naplněném potrubí
Venturiho průtokoměry
Využívají Venturiho efekt – zužují tok, aby vytvořily tlakovou ztrátu měřenou pomocí Bernoulliho principu.
Aplikace: Čistá voda; u odpadní vody hrozí ucpání tlakových otvorů.
Turbinové tokoměry
Mechanická zařízení měřící průtok pomocí rychlosti otáčení turbíny.
Nevýhody: Uplatnitelná pouze u čisté vody; pevné látky v odpadní vodě mohou zablokovat turbínu.
Magnetické průtokoměry
Fungují na základě Faradayova zákona elektromagnetické indukce, při němž se detekuje napětí indukované pohybem kapaliny v magnetickém poli.
Výhody: Žádné dodatečné ztráty tlaku; nyní dostupná i pro použití v otevřených korytech.
Závěr
Každá metoda má své jedinečné výhody, nevýhody a úrovně přesnosti. Výběr vhodné techniky závisí na konkrétních požadavcích aplikace. Cloudové analytické nástroje mohou vylepšit zpracování dat a hodnocení výkonu průtokoměrů.
