EN
חדשות
מדריך מדידת מדד זרימה
Time : 2025-08-14
הקדמה
זרימה מציינת את נפח הנוזל העובר דרך נקודה נתונה ליחידת זמן. במדידות משאבים מימיים, זרימה מודדת בדרך כלל ביחידות כגון רגל מעוקבת לשנייה (cfs), מטר מעוקב לשנייה (cms), גלונים לדקה (gpm), או יחידות דומות אחרות. מדידת זרימה מדויקת היא קריטית ליישומים הכוללים בקרת מערכת, חיוב כספי ועיצוב הנדסי. מאמר זה מתאר מספר שיטות מדידה של זרימה נפוצות ומציג מידע רקע רלוונטי.
משוואת רציפות לזרימה
בתנאי מצב יציב (כלומר, ללא שינוי לאורך הזמן), עקרון הרציפות קובע כי המים שנכנסות לקצה אחד של צינור חייבות לצאת מהקצה השני. משוואת הרציפות מנוסחת כך:
זרימה = מהירות × שטח חתך
בתנאי מצב יציב, מכפלת המהירות בשטח החתך נותרת קבועה בכל נקודה לאורך הצינור. לדוגמה, אם המהירות נמדדת ב-10 רגל לשנייה והשטח של החתך הוא 10 רגל רבוע, קצב הזרימה יהיה 10 × 10 = 100 רגל מעוקב לשנייה.
שיטות מדידת זרימה ב قناة פתוחה
שיטת ההערכה הויזואלית
השיטה הבסיסית הזו כוללת הערכת זרימה על ידי הערכה ויזואלית של המהירות והשטח של החתך. מדידה יכולה לשפר את דיוק השטח, בעוד שעונה עצר יכולה לשמש למדידת הזמן של שפכים צפים על פני מרחק ידוע כדי להעריך את המהירות.
יישומים: מצבים של זרימה נמוכה או הערכות גורדיות בלבד.
שיטת העומק לזרימה (משוואת מאנינג)
כאשר גיאומטריה של התעלה והנוטה ידועים והזרם אחיד, משוואת מאנינג מחשבת את הזרימה באמצעות מדידות עומק. הנוסחה קשורה למהירות לעומק, למדרון, וגורם גסות של מאנינג (n).
הערה: לא מתאים לזרם משתנה בהדרגה (לדוגמה, מים אחוריים במעלה המים של סכרים). הסקר הגיאולוגי של ארה"ב (USGS) משתמש בדרך כלל בשיטה זו, באמצעות מודלים הידרוליים כדי לקבוע יחסי שלב-פיצוץ.
מכשירי מדידה ראשוניים
מבנים כמו זרמים או סכרים מכריחים זרימה דרך עומק קריטי, ויוצרים יחס אחד-ל-אחד בין עומק וזרם.
יתרונות: מדידה ללא מגע, אמינות גבוהה.
חסרונות: פוטנציאל אובדן ראש. נחשב שיטת ערוץ פתוח המדויקת ביותר.
מדדי שטח-מהירות (מדי AV)
אלה מדדים עומק (מתמיר לאזור) ומהירות (דרך אולטרה-סאונד דופלר או מעקב משטח אופטי) כדי לחשב את הזרימה באמצעות משוואת המשכיות. מותגים נפוצים כוללים ISCO, ADS, והאך (סיגמה ומארש-מקבירני מטרים).
יישומים: פיקוח זמני על ביוב.
חסרונות: דורש שקיעת חיישן, תחזוקה תכופה, ומציע דיוק נמוך בהשוואה להתקנים עיקריים.
מדדי זרימה במעבר זמן
פותחו לפסיפס גדולים בתעשייה הפט롤ית, הם משתמשים במעבר הזמן של גלי על-סאונד בין חיישנים כדי לחשב מהירות.
יתרונות: דיוק גבוה דרך דימות מהירות חתך-עובר.
חסרונות: עלות גבוהה יותר עקב התקנה מורכבת.
שיטות מדידת זרימה מלאה בפסיפס
מדדי ונטורי
מנצלים את אפקט ונטורי – הצמצום של הזרימה יוצר נפילת לחץ למדידה דרך עיקרון ברנולי.
יישומים: מים נקיים; ביוב עלול לסתום פתחי לחץ.
מדדי זרימה טורبينיים
התקנים מכאניקיים המדדים זרימה באמצעות מהירות סיבוב הטורבינה
הגבלות: מתאימים רק למים נקיים; חומרים מוצקים בזבל מים עשויים להצניע את הטורבינה
מדדי זרימה מגנטיים
פועלים על פי חוק האינדוקציה של פאראדיי, מגלים מתח שנוצר כתוצאה מתנועת הנוזל דרך שדה מגנטי
יתרונות: אין אובדן ראש מוגזמת; כרגע זמינים לשימוש בقنלים פתוחים
סיכום
לכל שיטה יתרונות ייחודיים, הגבלות ודרגות דיוק שונות. בחירת הטכניקה המתאימה תלויה בדרישות היישום הספציפיות. כלים אנליטיים מבוססי ענן יכולים לשפר את עיבוד הנתונים והערכה של ביצועים של מדדי זרימה
