débitmètres à écoulement libre. utilisation mesure de débit dans des canaux ouverts, des...
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Débitmètres à écoulement libre
Utilisation
Mesure de débit dans des canaux ouverts, des rivières, ...
Techniques:DéversoirsCanaux jaugeursMéthode “vitesse-section”...
Les déversoirs
Déversoirs
Barrages perpendiculaires à l’écoulement du liquide.
Le trop plein s’écoule par un déversoir.
En amont, augmentation du niveau par rapport à l’aval.
La mesure de ce niveau permet de déduire le débit.
Déversoirs
Éléments primaires de mesure:L = largeur du canal en amont;l = largeur du seuil déversant (crête);H = niveau maximal du liquide;h = dénivellation du liquide;P = pelle ou profondeur du déversoirX = distance entre l’extrémité de la
crête et la paroi latérale.
Déversoirs
Formes possibles:Rectangulaire (barrage total)Rectangulaire à contraction latéraleTrapézoïdal ou de CippolettiTriangulaire ou à gorgeLinéaire (ou proportionnel)
Déversoir rectangulaire
Déversoir rectangulaire à deux contractions
Déversoir rectangulaire:- calcul du débit
Système métrique:
n=0 barrage total, n=1 ou 2 à contractionh, l en mètres, Q en m3/s
Q l n h h 183 013
2. .
Déversoir rectangulaire:- calcul du débit
Système impérial:
n=0 barrage total, n=1 ou 2 à contractionh, l en pieds; Q en pi3/s
Q l n h h 3 33 013
2. .
Déversoir trapézoïdal ou de Cipolletti
Déversoir trapézoïdal:- calcul du débit
Système métrique:
h, l en mètres, Q en m3/s
Q l h 1863
2.
Déversoir trapézoïdal:- calcul du débit
Système impérial:
h, l en pieds; Q en pi3/s
Q l h 3 3673
2.
Déversoir triangulaire
Déversoir triangulaire:- calcul du débit
Système métrique:
h, l en mètres; g = 9.81 m/s2; 35°<<120°Q en m3/s
Q h g h 815
220 6 2. tan
Déversoir triangulaire:- calcul du débit
Système impérial:
h en pieds; Q en pi3/s
Q h Q h
h h
0 497 1035
1443 2 48
52
52
52
52
. .
. .
si = 22.5 si = 45
si = 60 si = 90
Déversoir linéaire ou proportionnel
Déversoir linéaire:- calcul du débit
Système métrique:
a, h, l en mètres; Q en m3/s
Q l a h aa 2 65 0 5 1 0 1 58. . .
Déversoir linéaire:- calcul du débit
Système impérial:
h en pi.; m largeur de la lame à 1 pi.; Q en pi3/s
Q m h 7 57.
Montage d’un déversoir
Dimensionner pour que la vitesse d’approche du liquide soit de 0.2 à 0.5 m/s.
L’espace Z doit être rempli d’air atmosphérique.
Le niveau en aval doit être inférieur d’au moins 6 à 8 cm.
Montage d’un déversoir
La profondeur P de la pelle doit être supérieure à 3H. (Varie de 20 cm à 3m).
La surlargeur latérale X ainsi que la largueur de la crête doit être supérieure à 3H.
Montage d’un déversoir
Le point de mesure du niveau doit être situé à au moins 4H en amont du déversoir, ou supérieure à 2(P+H). Le canal amont doit être droit sans turbulences sur une distance d’au moins 20H.
Boîte à déversoir
Bilan
Mesure de débits:déversoirs rectangulaires:
de 10 m3/h à 20000 m3/h; h peut atteindre 1.5 m.déversoirs triangulaires:
de 0.3 l/s à 1000 m3/s; h peut atteindre 0.5 m.
Mesure très précise.Rangeabilité: de 75:1 (rectangulaires) à
200:1 (triangulaires).Problèmes si solides en suspension.
Les canaux jaugeurs
Les canaux jaugeurs
Ressemblent à des débitmètres Venturi.
2 types:canaux jaugeurs Parshall.canaux jaugeurs Palmer-Bowlus.
Canaux jaugeurs Parshall
Mesure du niveau en ha si écoulement libre.
Si submergé, mesurer aussi hb (submergé si hb=60% de ha).
Formule empirique
c : coefficient variant de 3.97 à 4.12 selon la largeur;
w : largeur du col (m. ou pi.) [<2.4 m];Q : débit volumique en (m3/s ou pi3/s);ha : niveau du liquide au dessus du fond.
Q c w haw 1 52 0 026. .
Canaux jaugeurs Parshall
La mesure de niveau à lieu à2A/3 si w < 25 cm;2/3 (w/2+4) si w 25 cm.
Éviter une vitesse d’approche supérieure à 0.3 m/s.
Bilan
Mesure de débits de 1 m3/h à 200000 m3/h;
Largueur du col (w) de 2 cm à 10 m;Autonettoyant (pas de problèmes avec
les matières en suspension).Perte de charge 30% plus faible que les
déversoirs.Rangeabilité de 40:1 ou plus.
Canaux jaugeurs Palmer-Bowlus
La variation du niveau H dépend du débit.Les fournisseurs donnent des tables de
correspondance, car c’est très non-linéaire.
Bilan
Utilisé pour mesurer le débit des eaux usées et des égouts.
Il sont autonettoyants et aussi précis que les canaux Parshall.