ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

ПРАВИЛА

ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ СТАНДАРТНЫХ ВОДОСЛИВОВ И лотков

РДП 99-77

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москаа — 1977

РАЗРАБОТАНЫ

Всесоюзным научно-исследовательским институтом водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВНИИ ВОДГЕО)

Директор С. В. Яковлев Руководитель темы П. В. Лобачев Исполнитель А. М. Латышеиков

Гояударственным гидрологическим институтом (ГГИ)

Директор А. А. Соколов Исполнитель Н. Н. Федоров

ВНЕСЕНЫ Казанским филиалом Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (КФ ВНИИФТРИ)

Директор Н. М. Хусаинов

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением метрологии Госстандарта СССР

Начальник управления В. И. Кипареико Начальник отдела М. К. Назаров

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 7 июля 1977 г. № 1707

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

ПРАВИЛА

ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ СТАНДАРТНЫХ ВОДОСЛИВОВ И ЛОТКОВ

РДП 99-77

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Правила измерения расхода жидкости при помощи стандартных водосливов и лотков РДП 99—77, М., Изд-во стандартов, 1977, 52 с.

Разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО) при участии Государственного гидрологического института и Казанского филиала ВНИИФТРИ. Правила нормируют соотношения основных размеров водосливов и лотков, расчетные формулы расхода а входящие в них коэффициенты, а также способы установки приборов для измерения уровня.

Правила предназначены для всех организаций, проектирующих, изготовляющих монтирующих, эксплуатирующих и поверяющих расходомеры переменного уровня со стандартными водосливами и лотками.

УТВЕРЖДЕНЫ

Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР 7 июля 1977 г.

Срок введения в действие 1 января 1978 г.

ПРАВИЛА

ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ СТАНДАРТНЫХ ВОДОСЛИВОВ и лотков

РДП 99—77

Правила устанавливают: требования к стандартным водосливам и лоткам, методику их гидравлического расчета, нормированные расчетные коэффициенты и множители, требования к расходомерам со стандартными водосливами и лотками, методы и средства поверки этих расходомеров и определения погрешности измерения расхода.

Правила распространяются на выпускаемые из производства, сооружаемые на месте установки и находящиеся в эксплуатации расходомеры переменного уровня, состоящие из стандартного водослива или лотка, прибора для измерения уровня и преобразования его в единицы расхода и вспомогательных устройств (успокоительных колодцев, ниш, соединительных линий и др.).

Соблюдение Правил обязательно для всех организаций, проектирующих, изготовляющих, монтирующих, эксплуатирующих и поверяющих расходомеры со стандартными водосливами и лотками.

Правила не устанавливают отдельных конструктивных особенностей водосливов и лотков.

В Правилах изложены только те требования к исполнению и установке этих устройств, соблюдение которых необходимо для применения их в качестве стандартных.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Стандартными водосливами и лотками считаются: прямоугольные водосливы с тонкой стенкой (водосливы с прямоугольным вырезом в тонкой стенке) ; треугольные водосливы с тонкой стенкой (водосливы с треугольным вырезом в тонкой стенке); трапецеидальные водосливы с тонкой стенкой (водосливы с трапецеидальным вырезом в тонкой стенке); водосливы с порогом треугольного профиля; водосливы с порогом прямоугольного профиля; рас-

2 Злы. 3154

ходомерные пороги САНИИРИ; лотки Вентури; лотки Паршала; расходомерные лотки САНИИРИ, которые удовлетворяют требованиям стандарта или Правил, благодаря чему обеспечивается возможность изготовления и применения таких измерительных устройств по результатам расчета без индивидуальной градуировки.

Примечание. Действие Правил распространяется на существующие лотки Паршала. Вновь проектировать эти лотки не рекомендуется, так как в дальнейшем стандартизация их не намечается.

1.2.    Приведенные в Правилах указания справедливы при соблюдении следующих условий измерения: поток в канале является или может быть принят практически установившимся; режим течения в подводящем канале — спокойный, число Фруда меньше единицы (максимальные значения чисел Фруда для водосливов и лотков приведены в разделе 4); истечение через водосливы или лотки свободное, незатопленное; в подводящем канале перед лотком или водосливом не скапливаются наносы.

1.3.    Стандартные водосливы и лотки можно применять: для измерения расхода жидкости в лабораторных условиях, при режимных наблюдениях в естественных водотоках или в каналах, в качестве сужающих устройств промышленных расходомеров переменного уровня. В последнем случае они должны быть укомплектованы утвержденными или занесенными в Государственный реестр уровнемерами, шкала и выходной сигнал которых пропорциональны расходу.

1.4.    Применение стандартных водосливов и лотков для измерения расхода коллоидных растворов и суспензий допустимо в тех случаях, когда эти растворы или суспензии по степени дисперсности и физическим свойствам мало отличаются от однофазной жидкости.

2. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

2.1. В Правилах приняты следующие обозначения величин и их единицы (табл. 1), которые необходимо применять в технической документации расходомеров, при их маркировке и эксплуатации.

Таблица 1

Обозначения основных величин

Величина Условное обозначение Единица Расход (общее обозначение) Q м3/с (М3/ч) Объемный расход Q м3/с (мЗ/ч) Наибольший измеряемый расход (общее обозначение) Qmax М3/с (м3/ч) Средний измеряемый расход (общее обозначение) Qcp м3/с (м3/ч)

Продолжение

Величина Условное обозначение Единица Верхний предел измерения расходомера Q и м3/с (м3/ч) Напор в мерном створе измерительного лотка или водослива над порогом водослива h М или дном лотка Наибольший напор в мерном створе, соответствующий Q п К М Напор в мерном створе, соответствующий <?ср ЛСр М Верхний предел измерения уровнемера Л' М Перепад уровней перед н за водосливом или АЛ М лотком Уровень жидкости в верхнем бьефе Кб м Уровень жидкости в нижнем бьефе (после водослива или лотка), отсчитанный от плос- Лн.б м кости дна подводящего канала или горловины лотка Превышение уровня нижнего бьефа над по- Лп м рогом водослива или дном горловины лотка Коэффициент подтопления — — Температура измеряемой жидкости 1 Л t °с Плотность измеряемой среды р кг/м3 Ширина канала перед водосливом или лотком (по дну) в м Ширина порога водослива или горловины ь м измерительного лотка Местное ускорение свободного падения g м/с* Число Фруда (у“] Fr — Коэффициент расхода С — Коэффициент истечения С* — Коэффициент, учитывающий влияние скорости в подводящем канале Cv ттт Высота порога водослива р м Длина порога водослива или горловины 1 м (по течению воды) Средняя квадратическая относительная погрешность измерения о %

Примечание. Редко встречающиеся обозначения указаны непосредственно в тексте соответствующих пунктов Правил.

3. ОСНОВНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА ВОДОСЛИВАМИ И ЛОТКАМИ

3.1.    Общие уравнения расхода.

3.1.1.    Расход жидкости в сужении, образованном водосливом или лотком, при незатопленном свободном истечении однозначно связан с напором перед сужающим устройством (рис. 1).

5

3.1.2.    В общем случае уравнение расхода при течении жидкости через водослив или лоток имеет вид

Q=A_nCb₀y^r 2ghⁿt    (3.1)

где А _п —постоянный множитель;

Ь₀ — приведенная (расчетная) ширина сужающего устройства.

Значения постоянного множителя А_п и показатели степени п зависят от формы отверстия водослива или горловины лотка: например, для водослива с прямоугольным вырезом п =3/2; Л_п=2/3, для водослива с треугольным вырезом п = 5/2; А_п = 8/15^для водосливов с широким порогом и лотков п = 3/2; А_п = 2/3/3 .

3.1.3.    Коэффициент расхода С в общем случае представляет собой произведение C_eC_vC_f (С_/ — коэффициент формы). В ряде случаев C_v или С_е постоянны и равны 1. Тогда C=C_eC_v ; С — CgCj или С = C_t . Коэффициент формы С_f применяют при расчете сужающих устройств специальной формы, например, лот-

6

ков Вентури с горловиной U-образного поперечного сечения. В остальных случаях, как правило, C_f *■= 1.

3.2. Коэффициенты истечения и скорости подхода жидкости.

3.2.1.    Коэффициентом истечения учитывают влияние на поток трения и соотношения размеров сужающего устройства: водослива или измерительного лотка. Коэффициент истечения для заданных размеров водослива или лотка может быть либо постоянным (начиная с определенного минимального значения h), либо зависеть от Л, т. е. С_е =f(h).

Значения коэффициента истечения для различных типов водосливов и лотков приведены в разделе 4.

3.2.2.    Коэффициент, учитывающий влияние скорости подхода жидкости к сужающему устройству, или сокращенно — коэффициент скорости подхода C_v , зависит от типа сужающего устройства и от относительных размеров подводящего канала. Для определенного типа сужающего устройства C_v зависит от размеров этого устройства и подводящего канала.

Для водосливов без бокового сжатия C_v=r/(-^-). Для лот

Значения C_v для стандартных лотков и водосливов приведены в разделе 4.

3.3. Рабочие формулы расхода.

3.3.1. В рабочих формулах расхода значения постоянных, зависящих от сочетания принятых единиц физических величин, нап

объеденены в один числовой множитель.

Рабочие формулы для расходомеров переменного уровня имеют различный вид, поскольку существует несколько степенных зависимостей расхода от напора (применительно к принятому типу водослива или лотка).

3.3.2. Общей для вычисления расхода является формула

Q=A₀C_eC_vbhⁿ    (3.2)

или    Q=A₀C_eC_vk₀Bhⁿ,    (3.3)

где    I    A₀=A_ny/^r2g    .

Например, для измерения расхода в м³/с при использовании прямоугольного водослива с тонкой стенкой (я=3/2 и Л_п^и,2/3) рабочая формула расхода принимает вид

Q=2_t953C_eC_vbhⁱ'K    (3.4)

в м³/ч для того же случая рабочая формула рас-Q=zl0630C_eC_vbh\    (3.5)

7

Рабочие формулы для стандартных водосливов и лотков приведены в разделе 4.

3.4. Критерии течения.

3.4.1. Основным критерием течения, определяющим границы спокойного и бурного течения, является число Фруща, которое применительно к водосливам и лоткам в общем виде вычисляют по формуле

где со — площадь поперечного сечения канала;

h б — бытовая глубина или уровень жидкости, отсчитанный от дна подводящего канала до установки в нем водослива или лотка.

3.4.2. Для каналов прямоугольного поперечного сечения число Фруда

^f,-wpt    ⁽³'⁷>

или

~gft‘d * ’

3.4.3.    При проектировании стандартных лотков и водосливов необходимо обеспечить в подводящем канале соблюдение условия:

для водосливов с тонкой стенкой Fr<0,6;

для водосливов с треугольным и прямоугольным профилем порога Fr<0,7;

для лотков Вентури Fr<0,8.

3.4.4.    Для обеспечения незатопленного истечения (когда напор над дном горловины лотка или гребнем водослива не зависит от уровня жидкости в нижнем бьефе) необходимо, чтобы

h>^hf- .    (3.9)

Чп

где т|j,— допустимый для данного типа водослива или лотка коэффициент подтопления.

Значения t]_n для стандартных водосливов или лотков приведены в разделе 4.

3.4.5. Для прямоугольных водосливов с тонкой стенкой или с порогом прямоугольного профиля без бокового сжатия (Ь =*В) необходимо, кроме того, обеспечить свободное истечение, что достигается соблюдением условия АА>А+0,1 м и подводом воздуха под струю через отверстия в стенке канала и специальные трубы.

4. ТРЕБОВАНИЯ К СТАНДАРТНЫМ ВОДОСЛИВАМ И ЛОТКАМ

4.1.    Общие требования.

4.1.1.    Конструкция водослива или лотка и способ его установки не должны препятствовать периодическому осмотру с целью проверки соответствия требованиям Правил.

8