Pomiary wodne,

a. Oznaczanie wysokości ciśnienia w przewodach rurowych.

Przy małych ciśnieniach najdogodniej i najpewniej piezometrem, w którym woda sama się wznosi.

Dla większych ciśnień stosują się przyrządy mierzące różnicę wysokości słupów cieczy (wody, rtęci i t. p.) często starczą mano­

metry sprężynowe, dobrze wykonane.

*) Nowsze praco nad oporem statków w ograniczonych szlakach wodnych: Schmidt:

Opis projektu kanału ze Strasburga do Speyen Graevell, Civiling. 1887, str. 97; Bietzo, Zeitschr. d. V. d. Ing. 18S9, str. 559; do Mas, Opór statków, 1892.

Y. Dyuamika cieczy. 273 Piezometr łączy się z przewodom rurowym za pośrednictwem otworu 1 do 2 mm średnicy, wywierconego w ściance rury, prostopadle do kierunku stłumienia. Dla pra­

widłowego pomiaru trzeba usunąć nietylko zadry na obwodzie otworu, ale przede- w.ystkiem powietrze ze wszystkich części piezometru. Wysokość oporu przewodu mie­

rzy się różnicą wysokości ciśnień hydraulicznych przynajmniej dwóch piezometrów, przyczein wypada ustawić piezometry w miejscach o równych przekrojach przepływu, w których strumień nio podlega dławieniu.

1). Oznaczanie prędkości prądu wody.

1. W większych strumieniach i rzekach do oznaczania prędkości na powierzchni stosują się pływaki powierzchniowe, niezanurzające się ponad 0,3 m. Przy dowolnych głębokościach używa się pływaków rurowych, t. j. rury blaszanej (</<2cm) z dnem i wiekiem, obciążo­

nej śrutem do pożądanej głębokości zanurzenia. Zastosowanie takie­

go pływaka warunkuje się dość jednostajnym przekrojem strumienia.

Prędkość pływaka równa się drodze przepłyniętej (w m), podzielonej przez czas na to zużyty (w sok.). . Prędkość średnia w płaszczyznie pionowej, przełożonej przez linię, jaką pływak przebiegł, równa się 0,78 do 0,95, średnio około 0,85 prędkości, mierzonej bezpośrednio pływakiem powierzchniowym, podczas gdy pływak rurowy, dosta­

tecznie zanurzony, mierzy wprost ową prędkość średnią, co prawda z dokładnością tylko przybliżoną.

Młynek Woltmanowski, który Amsler i Harlacher udoskonalili przez dodanie licznika elektrycznego, a Wagner *) przez dodanie sy­

gnału dźwiękowego, stosuje się z korzyścią przy prędkościach nie- przekraczających J,5 m/sek. i głębokościach do 8-miu m. Prędkość o pozostaje w pewnej zależności od ilości obrotów łopatek (u) i określa się wzorem:

v = a u -+- ¡3,

w którym stale a i /?, właściwe danemu młynkowi, oznaczają się do­

świadczalnie przez poruszanie młynka ze znaną prędkością w wodzie stojącej. **)

Rurka Pitot-Darcy'ego jest to kolanko rurkowe, o długiem ra­

mieniu pionowem, a krótkiem ramieniu poziomem; ramię poziome kie­

rujemy raz pod wodę, drugi raz w kierunku z wodą i odczytujemy 7*5 i ht, t. j. wysokości wodostanów w rurce ponad zwierciadłem stru­

mienia, a prędkość prądu będzie:

u = ip ] / 2 g (h, -t- /i2) == ip i ]/V~ł~ ^2 •

Spółczynniki ip lub y>l oznaczamy doświadczalnie; przy u ==1,65 m/sek.

będzie w przybliżeniu y>— 0,89, a -ł/jj = 3,94. Przyrząd ten jest do­

godny do mierzenia prędkości u dna. W ustroju udoskonalonym przez Frankfa rurką tą można oznaczać jednym pomiarem wprost średnią prędkość w danym pionie ***) (p. str. 256).

2. Do mierzenia prędkości w rurach i strumieniach wytryskują- cych używa się rurka P i t o f a (por. powyżej), której ramię poziome

*) Wochenbl. f. Arch. u. Ing. 1882, str. 479.

*•) Wochenbl. f. Baukundo 1887, str. 382; Centralbl. d. BauYerw. 1897, str. 489.

Deutsche Bauztg. 1888, str. 609.

Podięcznik techniczny. T. I. 18

274 Dział drugi. — Mechanika.

jest wyciągnięte w ostrze cienkie jak igła; ustawiając ten koniec pod prąd strumienia wytryskującego, odczytujemy bezpośrednio wyso­

kość prędkości, albowiem żyłki sąsiednie, zbaczające łagodnie wzdłuż ostrza, nie zdołają wywierać ciśnienia bocznego.' Z oddzielnych wy­

sokości prędkości, mierzonych w różnych punktach przekroju, ozna­

czamy same prędkości, a podług str. 256 prędkość średnią (doświad­

czenia Freeman’a, Bazin’a i t. p.). Darcy zastosował rurkę Pitot'a do zamkniętych przewodów rurowych, umieszczając ją przesuwalnie w dławnicach, założonych na obwodzie rury.

W przewodach rurowych, o większej średnicy d, znając w przy­

bliżeniu spólczynniki mającej się oznaczyć prędkości v, (por. str. 247) ze stanów piezometrów, ustawionych w oddaleniu l na rurze, można oznaczyć prędkość v w sposób następujący: Jeżeli przez w oznaczy­

my w m różnicę stanów piezometrów, to otrzymamy w przybliżeniu:

«> =■ A —— , a zatem: w = 4,43 d 2g

c. Oznaczanie ilości przepływu.

1. Do większych strumieni stosujemy zasady podane na str. 254 i następnych. Jeżeli F oznacza przekrój podwodny strumienia, pro­

stopadle do prądu skierowany, w m2, a o średnią prędkość w prze­

kroju w m/sek., oznaczoną z pomiarów lub z obliczenia, to ilość przepływu Q — Fe w m^/sek.

2. Dla strumyków i pogródek używano do mierzenia ilości prze­

pływu naczyń oznaczonej objętości, jako też t. zw. cala wodnego.

Calem wodnym nazywano ilość wody, przepływającej pełnym jeszcze strumieniem przy możliwie najmniejszem ciśnieniu przez otwór o śre­

dnicy jednegcf cala. Warunku tego dopełnimy, jeżeli poziom wody będzie na wysokości górnej krawędzi otworu — a po drugiej stronie otworu zapewnimy strumieniowi odpływ swobodny. Stawiamy w po­

grodzić lub strumyku przegrodę, w której wywiercono poziomy sze­

reg otworów calowej średnicy (w razie potrzeby i '/s* '/», ‘/a ca'a średnicy) i podpieramy przegrodą zwierciadło wody. Zatykamy na­

stępnie korkami tyle otworów, aby przez pozostałe odpływała wła­

śnie taka ilość wody, .przy której podparte zwierciadło wody stale by się trzymało dokładnie na poziomic górnych krawędzi otworów.

Każdy otwór calowy, przez który płynie natenczas pełny strumień, przy możliwie małem ciśnieniu, przepuszcza ilość wody równą jedne­

mu calowi wodnemu. Jeden cal wodny angielski równa się 10,53 Z/min. czyli 15,16 m3^/dobę.

Cal wodny jednakże nie przedstawia dogodnej jednostki; pomiary jego są bowiem wielce niepewne, ponieważ sposób obrobienia krawę­

dzi otworu i małe chybienie w wysokości poziomu oddziaływają już bardzo dotkliwie na Wielkość przepływu Q.

3. Do przewodów rurowych, jako też do mniejszych potoków, strumyków i pogródek, można stosować sposób pomiarów Brauer’a

i Hansena *), polegający na podziale catej ilości przepływu Q na dwie bardzo nierówne części. Wodę odprowadzamy przez dwa starannie wygładzone i zaokrąglone wyloty (p. rys. 172 na str. 245) o jedna­

kowych spółczynnikacli wypływu u, ^ 0,99, lecz bardzo" nierównych średnicach przelotu. Wyloty ustawiamy pionowo pod jednakowem ciśnieniem, i wypuszczając wodę z większego wylotu swobodnie, mie­

rzymy w podstawionem naczyniu tylko wypływ wylotu mniejszego, gdy wysokość ciśnienia, a zatem i wielkość wypływu już się ustali.

Niemierzony wypływ wylotu większego obliczamy bez trudu, w da­

nych bowiem warunkach ilości wypływów z obydwu wylotów pozo­

stają w stosunku prostym do wielkości ich przekrojów.

Mni ej sze ilości wody Q w i/sek. można oznaczyć, ważąc je w naczyniach.

VII. Mechanika gazów i par. 275

VII. MECHANIKA GAZÓW I PAR.

(Jako zastosowanie mechanicznej teoryi ciepła, patrz str. 324).