OCTOBRE 1 9 5 6 - № -1 L A H O U I L L E B L A N C H E 6 2 1
C o n t r i b u t i o n
à la m e s u r e d e pression d i f f é r e n t i e l l e
A c o n t r i b u t i o n
t o d i f f e r e n t i a l pressure m e a s u r e m e n t
On peut mesurer la pression d'eau différentielle au moyen de n'importe quel instrument détec- teur sensible pouvant mesurer la pression de l'air, si l'on applique la méthode de mesure en deux stades, ce qui permet d'utiliser l'air comme agent transmetteur de pression. En changeant la dimension de quelques parties de l'installation, on peut étendre largement la gamme des mesures. Nous présentons ici quel- ques résultats obtenus pour des vitesses allant jusqu'à 1 cm/s.
Differential pressure of water can be measured by means of any adequately sensitive air-pres- sure detecting apparatus, if a two-step measur- ing technique is employed, which renders pos- sible the use of air as pressure transmitting medium. By varying the size of some pertinent parts of the arrangement, measurements can be extended over a wide range. Some results with velocities down to 1 cm/sec are presented.
L a m e s u r e d e l a p r e s s i o n d ' e a u d i f f é r e n t i e l l e se h e u r t e à c e r t a i n e s d i f f i c u l t é s , q u i p e u v e n t s o i t i n f l u e r s u r l a r a p i d i t é d e s o p é r a t i o n s d e m e s u r e s , s o i t a l t é r e r l a n a t u r e d e s r é s u l t a t s , s o i t e n c o r e , d a n s c e r t a i n s c a s , r e n d r e i m p r a t i c a b l e s l e s m é - t h o d e s d i f f é r e n t i e l l e s .
P r e m i è r e m e n t , l e s p r i s e s d e p r e s s i o n e t l e s i n s - t r u m e n t s i n d i q u a n t l a h a u t e u r d i f f é r e n t i e l l e s o n t
T h e m e a s u r i n g of d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e of w a t e r m e e t s w i t h c e r t a i n d i f f i c u l t i e s , w h i c h e i t h e r a f f e c t t h e p r o m p t n e s s of t h e m e a s u r i n g p r o c e d u r e , i m p a i r t h e r e l i a b i l i t y of t h e r e s u l t s , o r , i n s o m e s i t u a t i o n s , r e n d e r d i f f e r e n t i a ] m é t h o d e i m p r a t i c a b l e .
F i r s t , t h e p r e s s u r e l a p p i n g s a n d t h e d i f f e r e n - t i a l h e a d i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t s a r e s o m e t i m e s
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LE C O I N
I DU
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1956044
« 2 2 — . L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - O C T O B B E 1 0 5 6
p a r f o i s r e l i é s p a r d e s t u y a u x flexibles r e m p l i s d ' e a u e t a s s e z l o n g s , d o n t l e r e m p l i s s a g e d o i t ê t r e e f f e c t u é a v e c l e p l u s g r a n d s o i n s i l ' o n v e u t e n l e - v e r c o m p l è t e m e n t t o u t e t r a c e d ' a i r . T o u t e f o i s , d a n s l e c a s d ' u n e u t i l i s a t i o n p r o l o n g é e d e l ' i n s t a l - l a t i o n , l ' a i r p e u t s ' i n f i l t r e r à n o u v e a u d a n s c e r t a i - n e s p a r t i e s d e l ' i n s t r u m e n t .
D e u x i è m e m e n t , d e s m o u v e m e n t s o s c i l l a t o i r e s d e l a c o l o n n e d ' e a u d a n s l e s t u y a u x , p r o v o q u é s p a r l e s v a r i a t i o n s d e p r e s s i o n d a n s l e c o u r a n t d ' e a u , p e u v e n t c r é e r d e s d i f f i c u l t é s p o u r l a m e s u r e .
T r o i s i è m e m e n t , l e s m a n o m è t r e s à d e u x l i q u i - d e s , g é n é r a l e m e n t e m p l o y é s p o u r l e s m e s u r e s d e p r e s s i o n d ' e a u , s o n t d ' u n e m p l o i t r è s d é l i c a t .
D e p l u s , d a n s l e s c o u r s d ' e a u n a t u r e l s , s i l ' o n u t i l i s e l a m é t h o d e à p r e s s i o n d i f f é r e n t i e l l e , l ' i n s - t r u m e n t i n d i q u a n t l a p r e s s i o n d e v r a ê t r e p l a c é e n u n p o i n t s i t u é a u - d e s s u s d u n i v e a u d e l ' e a u . I l p e u t s e p r o d u i r e q u e l a s o u s - p r e s s i o n e n g e n - d r é e d a n s l e s t u y a u x d e r a c c o r d e m e n t r e n d e i m - p r a t i c a b l e u n t e l d i s p o s i t i f .
O n p e u t r a t t a c h e r à c e q u i p r é c è d e e t à d ' a u - t r e s i m p e r f e c t i o n s é v e n t u e l l e s l e f a i t q u e l e t u b e d e P i t o t o r d i n a i r e n ' a é t é e m p l o y é q u e d ' u n e m a - n i è r e t r è s r e s t r e i n t e p o u r l e s m e s u r e s d e d é b i t d e c o u r s d ' e a u . O n l u i p r é f é r a d e s i n s t r u m e n t s p l u s c o m p l i q u é s , t e l s q u e l e s m i c r o m o u l i n e t s , q u o i - q u ' i l s s o i e n t a s s u j e t t i s à d e s é t a l o n n a g e s p l u s f r é q u e n t s e t n e r é p o n d e n t p a s a u x e x i g e n c e s d e s m e s u r e s p r è s d u f o n d d e s c a n a u x d a n s l e s r i v i è - r e s p r é s e n t a n t d e s t r a n s p o r t s i m p o r t a n t s d e m a - t é r i a u x , c a r c e s i n s t r u m e n t s s o n t t r o p f r a g i l e s p o u r ê t r e e x p o s é s à l ' a c t i o n d u g r a v i e r c h a r r i é .
O n s a i t t r è s b i e n , t o u t e f o i s , q u e l a b r a n c h e d e l ' h y d r a u l i q u e fluviale s ' o c c u p a n t d u t r a n s p o r t s o l i d e d e m a n d e d e s r e n s e i g n e m e n t s p r é c i s s u r l e s m e s u r e s , e t q u e c ' e s t à p a r t i r d e c e u x - c i q u e l ' o n p e u t é t a b l i r u n e d é f i n i t i o n s a t i s f a i s a n t e d e l a r e l a t i o n e x i s t a n t e n t r e l ' é c o u l e m e n t e t l e t r a n s - p o r t s o l i d e . I l s e m b l e d o n c a v a n t a g e u x d e r é u n i r d e p l u s a m p l e s r e n s e i g n e m e n t s s u r l e s v i t e s s e s d ' e a u s e p r é s e n t a n t d a n s l a z o n e d e t r a n s p o r t s o - l i d e l e p l u s i n t e n s e , o ù , s e u l , u n d i s p o s i t i f a v e c t u b e s d e P i t o t r u d i m e n t a i r c s p e u t ê t r e i n s t a l l é s a n s r i s q u e s .
E n p a r t a n t d e c e p o i n t d e v u e , l e b u t d e s r e - c h e r c h e s é t a i t d e d é t e r m i n e r u n e t e c h n i q u e n o u - v e l l e d e m e s u r e d e l a p r e s s i o n d i f f é r e n t i e l l e , d a n s l a q u e l l e l a c o l o n n e d ' e a u d a n s l e s t u y a u x d e r a c - c o r d e m e n t p o u r r a i t ê t r e r e m p l a c é e p a r d e l ' a i r , e t o ù l ' o n p o u r r a i t e m p l o y e r d e s m a n o m è t r e s à u n s e u l l i q u i d e o u d ' a u t r e s i n s t r u m e n t s i n d i c a - t e u r s d e p r e s s i o n s e n s i b l e s .
D a n s l e s p a r a g r a p h e s s u i v a n t s , n o u s p r é s e n t e - r o n s u n e b r è v e d e s c r i p t i o n d e l a t e c h n i q u e e n c a u s e e t d e q u e l q u e s r é s u l t a t s c a r a c t é r i s t i q u e s .
D e u x c y l i n d r e s , L e t H (fig. 1) s o n t p l a c é s le p l u s p r è s p o s s i b l e d e s p r i s e s d e p r e s s i o n — p a r
t o be l i n k e d b y l o n g w a t e r - f i l l e d f l e x i b l e p i p e s , t o t h e filling of w h i c h m u c h c a r e m u s t b e d e v o t - e d , if a t h o r o u g h r e m o v a l of a i r i s t o b e a s s u r e d . N e v e r t h e l e s s , d u r i n g l o n g e r s t a y o r u s e of t h e i n s t a l l a t i o n , a i r m a y g a t h e r a g a i n i n s o m e p a r t s of t h e a p p a r a t u s .
S e c o n d , m e a s u r i n g t r o u b l e s a r i s e f r o m o s c i l - l a t o r y m o v e m e n t s of t h e w a t e r c o l u m n i n t h e p i p e s , p r o v o k e d b y p r e s s u r e f l u c t u a t i o n s i n t h e s t r e a m .
T h i r d , t w o - l i q u i d m a n o m e t e r s , m o s t l y e m p l o y - e d f o r w a t e r p r e s s u r e m e a s u r e m e n t s , a r e d e l i c a t e t o u s e .
I n n a t u r a l w a t e r c o u r s e s a g a i n , if t h e d i f f e r e n - t i a l p r e s s u r e m e t h o d i s u t i l i z e d , t h e p r e s s u r e i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t h a s t o b e p l a c e d s o m e - w h e r e a b o v e w a t e r l e v e l . E v e n t u a l l y , t h e r e s u l t - i n g u n d e r p r e s s u r e i n t h e c o n n e c t i n g p i p e s m i g h t r e n d e r s u c h a m e a s u r i n g a r r a n g e m e n t u n u s a b l e . T h e s e a n d p o s s i b l y o t h e r s h o r t c o m i n g s m i g h t h a v e b e e n r e s p o n s i b l e f o r t h e f a c t t h e s i m p l e P i t o t - t u b e h a s f o u n d o n l y a l i m i t e d u s e i n s t r e a m g a u g i n g . I n s t e a d , m o r e c o m p l i c a t e d i m p l e m e n t s , v i z . c u r r e n t m e t e r s , p r e v a i l e d , t h o u g h s u b j e c t t o f r e q u e n t c a l i b r a t i o n t e s t s a n d u n s e r v i c e a b l e f o r m e a s u r i n g n e a r t h e c h a n n e l b o t t o m i n r i v e r s w i t h h e a v y b e d l o a d t r a n s p o r t , b e c a u s e t o o f r a i l t o b e e x p o s e d t o d r i f t i n g p e b b l e s .
I t i s w e l l k n o w n , h o w e v e r , t h a t t h e b r a n c h of fluvial h y d r a u l i c s d e a l i n g w i t h s i l t t r a n s p o r t , i s i n n e e d of a d e q u a t e m e a s u r i n g d a t a , u p o n w h i c h a s a t i s f a c t o r y d e f i n i t i o n of t h e r e l a t i o n s h i p b e t - w e e n t h e flow a n d t h e s o l i d m a t e r i a l t r a n s p o r t c o u l d b e b u i l t . I t s e e m s t h e r e f o r e a d v i s a b l e t o g a t h e r f u r t h e r d a t a o n w a t e r v e l o c i t i e s o c c u r r i n g i n t h e z o n e of t h e m o s t i n t e n s e s i l t t r a n s p o r t , w h e r e o n l y a r u g g e d P i t o t - t y p e d e v i c e c o u l d b e l o c a t e d w i t h o u t r i s k .
T h e i n v e s t i g a t i o n , s t a r t i n g f r o m t h i s p o i n t of v i e w , a i m e d a t a n e w d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e m e a s u r i n g t e c h n i q u e , b y w h i c h t h e w a t e r c o l u m n i n t h e c o n n e c t i n g p i p e s c o u l d b e r e p l a c e d b y a i r , a n d o n e - l i q u i d m a n o m e t e r s o r o t h e r s e n s i t i v e p r e s s u r e i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t s c o u l d b e e m - p l o y e d .
I n t h e n e x t p a r a g r a p h s a b r i e f d e s c r i p t i o n of t h e d e v e l o p e d t e c h n i q u e a n d s o m e p e r t i n e n t r e s u l t s w i l l b e p r e s e n t e d .
T w o c y l i n d e r s , L a n d H (fig. 1) a r e l o c a t e d n e a r e s t p o s s i b l e t o t h e p r e s s u r e ' t a p p i n g s , e . g . I h e
OCTOBRE 1 9 5 6 - № <l L A H O U I L L E B L A N C H E 6 2 3
e x e m p l e l e t u b e d e P i t o t — e t r a c c o r d é s à c e l l e s - ci p a r l ' i n t e r m é d i a i r e d ' u n r o b i n e t r é v e r s i b l e C V . L a h a u t e u r d e s c y l i n d r e s d e v r a ê t r e c h o i s i e d ' a p r è s l a g a m m e d e s d i f f é r e n c e s d e p r e s s i o n à m e s u r e r , a l o r s q u e l a s e c t i o n e n t r a v e r s s e r a d é t e r m i n é e p a r l a j w é c i s i o n d e m a n d é e p o u r l e s
RT
FIG. 1. — SCHÉMA DU DISPOSITIF
r é s u l t a t s . P a r t a n t d e s p r i s e s à l ' e x t r é m i t é s u p é - r i e u r e d e s c y l i n d r e s , d e s t u y a u x e n c a o u t c h o u c i r o n t a u x d e u x c ô t é s o p p o s é s d ' u n i n s t r u m e n t i n d i c a t e u r d e p r e s s i o n d i f f é r e n t i e l l e . U n r o b i n e t à 3 v o i e s , K , p e r m e t t r a , s o i t l a l i b r e c o m m u n i c a - t i o n e n t r e l e s t u y a u x , s o i t l a f e r m e t u r e d e c e t t e c o m m u n i c a t i o n , s o i t l ' é v a c u a t i o n d e l ' a i r c o n - t e n u d a n s l e s t u y a u x . D e p l u s , l e t u y a u d e h a u t e p r e s s i o n p o r t e r a u n e d é r i v a t i o n s u r l a q u e l l e o n p o u r r a b r a n c h e r u n e é p r o u v e t t e g r a d u é e e t u n e s e r i n g u e .
L e s o p é r a t i o n s d e m e s u r e s o n t e f f e c t u é e s e n d e u x t e m p s :
P R E M I E R T E M P S : l e r o b i n e t r é v e r s i b l e , C V , e s t m i s d a n s u n e p o s i t i o n t e l l e q u e l e s d e u x c y l i n - d r e s r e s t e n t e n c o m m u n i c a t i o n a v e c l a p r i s e d e b a s s e p r e s s i o n , a l o r s q u e l e r o b i n e t à t r o i s v o i e s K r e s t e o u v e r t p o u r p e r m e t t r e à l ' e a u d ' e n - t r e r d a n s l e s c y l i n d r e s e t , à l ' a i r , d ' ê t r e é v a c u é d e s t u y a u x . P e n d a n t c e t e m p s , l ' i n s t r u m e n t i n d i - q u a n t l a p r e s s i o n e s t c a l é à l a p o s i t i o n 0. A p r è s q u e l q u e s m i n u t e s , l o r s q u e l a s u r f a c e d e l ' e a u d a n s l e s c y l i n d r e s a a t t e i n t l e n i v e a u d e b a s s e p r e s s i o n , o n f e r m e l e r o b i n e t à t r o i s v o i e s , m a i s o n m a i n t i e n t l a c o m m u n i c a t i o n e n t r e l e s t u y a u x afin d e p e r m e t t r e l ' é g a l i s a t i o n d e s p r e s s i o n s . A u b o u t d ' u n t e m p s a s s e z c o u r t , o n f e r m e c e t t e c o m - m u n i c a t i o n . C e c i f a i t , o n t o u r n e l e r o b i n e t r é v e r - s i b l e j u s q u ' à l a p o s i t i o n d a n s l a q u e l l e u n d e s c y l i n d r e s r e s t e e n c o m m u n i c a t i o n a v e c l a p r i s e d e b a s s e p r e s s i o n , a l o r s q u e l e d e u x i è m e c y l i n - d r e c o m m u n i q u e a v e c l a p r i s e d e h a u t e p r e s s i o n .
D E U X I È M E T E M P S : l ' é l é v a t i o n d e l ' e a u d a n s l e c y l i n d r e à h a u t e p r e s s i o n t e n d à f a i r e d é v i e r
P i t o t - t u b e , a n d c o n n e c t e d w i t h t h e m b y w a y of a c h a n g e - o v e r v a l v e , C V . T h e h e i g h t o f t h e c y l i n - d e r s s h o u l d b e c h o s e n a c c o r d i n g t o t h e r a n g e of t h e p r e s s u r e d i f f e r e n c e s t o b e m e a s u r e d , w h e r e a s t h e s i z e o f t h e c r o s s e c t i o n i s r e s p o n s i b l e f o r t h e r e q u i r e d a c c u r a c y of r e s u l t s . F r o m t a p -
L : cylindre de basse pression H : cylindre de haute pression
C V : robinet réversible.
K : robinet à 3 voies.
B : burette.
S : seringue.
M : manomètre.
R T : tuyau en caoutchouc.
L : low pressure cylinder.
H : high pressure cylinder.
C V : change-over valve.
K : three way valve.
B : burette.
S : syringe.
M : manometer.
R T : rubber tubing.
SKETCH OF THE ARRANGEMENT
p i n g s o n t h e u p p e r e n d o f t h e c y l i n d e r s r u b b e r p i p e s l e a d t o o p p o s i t e s i d e s of a d i f f e r e n t i a l p r e s - s u r e i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t . A t h r e e - w a y v a l v e , K , r e n d e r s p o s s i b l e e i t h e r f r e e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e p i p e s , o r s h u t t i n g off t h e c o m m u - n i c a t i o n , o r r e l e a s i n g a i r f r o m t h e p i p e s . T h e h i g h p r e s s u r e p i p e h a s f u r t h e r a b r a n c h t o w h i c h a g r a d u a t e d b u r e t t e a n d a s y r i n g e c a n b e a t t a c h e d .
T h e m e a s u r i n g p r o c e d u r e i s a c c o m p l i s h e d i n t w o s t e p s .
F I R S T S T E P : t h e c h a n g e - o v e r v a l v e , C V , i s p u t i n t o t h a t p o s i t i o n w h i c h k e e p s b o t h c y l i n d e r s i n c o m m u n i c a t i o n w i t h t h e l o w p r e s s u r e t a p p i n g , w h i l e t h e t h r e e - w a y v a l v e , K , i s l e f t o p e n t o a l l o w w a t e r e n t e r i n g t h e c y l i n d e r s a n d a i r e s - c a p i n g f r o m t h e p i p e s . M e a n w h i l e , t h e p r e s s u r e i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t i s s e t i n t o z e r o - p o s i t i o n . W h e n a f t e r s o m e m i n u t e s t h e w a t e r s u r f a c e i n t h e c y l i n d e r s h a s r i s e n t o t h e l o w - p r e s s u r e l e v e l , t h e t h r e e - w a y v a l v e i s c l o s e d , b u t c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e p i p e s i s k e p t u p t o p e r m i t p r e s s u r e e q u a l i z a t i o n . A f t e r a s h o r t t i m e a l s o t h i s c o n - n e c t i o n i s c l o s e d . T h i s d o n e , t h e c h a n g e - o v e r v a l v e i s r o t a t e d i n t o t h a t p o s i t i o n i n w h i c h o n e c y l i n d e r i s k e p t f u r t h e r i n c o m m u n i c a t i o n w i t h t h e l o w p r e s s u r e t a p p i n g , w h i l e t h e s e c o n d c y l i n - d e r i s t o c o m m u n i c a t e w i t h t h e h i g h p r e s s u r e t a p p i n g .
S E C O N D S T E P : t h e r i s i n g w a t e r i n t h e h i g h p r e s s u r e c y l i n d e r t e n d s t o b r i n g t h e i n d i c a t i n g i n s t r u m e n t o u t o f z e r o - r e a d i n g , w h i c h , h o w e v e r , c a n b e r e e s t a b l i s h e d b y l o w e r i n g t h e l i q u i d s u r - f a c e i n t h e b u r e t t e . A f t e r t h e i n d i c a t i n g i n -
0 2 4 L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - O C T O B R E 1 9 5 G
l ' i n s t r u m e n t d e s o n z é r o , l e q u e l , c e p e n d a n t , p e u t ê t r e r é t a b l i e n a b a i s s a n t le n i v e a u d e l a s u r f a c e d u l i q u i d e d a n s l ' é p r o u v e t t e .
U n e f o i s l ' i n s t r u m e n t r e v e n u a u r e p o s , o n f a i t l a l e c t u r e d e l ' é p r o u v e t t e e t l a p r e s s i o n d i f f é r e n - t i e l l e e s t c a l c u é e p a r l a f o r m u l e .
o ù :
V = q u a n t i t é , e n c m: î, d u l i q u i d e r e t i r é d e l ' é p r o u v e t t e .
D = d i a m è t r e i n t é r i e u r , e n c m , d u c y l i n d r e h a u t e p r e s s i o n .
yw = d e n s i t é s p é c i f i q u e d e l ' e a u , e n g r a m m e s p a r c m3.
E t a n t d o n n é q u e , p e n d a n t l e s o p é r a t i o n s d e m e s u r e s , l a p r e s s i o n d ' a i r d a n s l e s y s t è m e r e s t e la m ê m e , i l n ' y a p a s b e s o i n d ' i n c o r p o r e r d a n s l a f o r m u l e d e s i n d i c e s d e c o r r e c t i o n p o u r c o m - p r e s s i o n o u d é p r e s s i o n d ' a i r .
Il e s t é v i d e n t q u ' e n e m p l o y a n t d e s c y l i n d r e s d e d i a m è t r e s d i f f é r e n t s e t d e s i n s t r u m e n t s ad hoc p o u r i n d i q u e r l a p r e s s i o n , o n p e u t é l a r g i r à l o i - s i r l a g a m i n e d e s m e s u r e s d e p r e s s i o n d i f f é r e n - t i e l l e .
O n p e u t a p p l i q u e r u n e t e c h n i q u e s i m i l a i r e e n d e u x t e m p s p o u r l a d é t e r m i n a t i o n d ' é c o u l e m e n t p a r d e s s y s t è m e s à p r e s s i o n d i f f é r e n t i e l l e : c y - l i n d r e s , s p h è r e s , d i s q u e s , e t c .
P e n d a n t l e p r e m i e r t e m p s , l e s d e u x c y l i n d r e s s o n t r e l i é s à l a m ê m e p r i s e d e p r e s s i o n , a l o r s q u e , d a n s l e d e u x i è m e t e m p s , l e s c y l i n d r e s , q u o i - q u e à l ' o r i g i n e s o u m i s à d e s p r e s s i o n s d i f f é r e n - t e s , a r r i v e n t f i n a l e m e n t à ê t r e s o u s l a m ê m e p r e s s i o n , à l a c o n d i t i o n q u e l e s y s t è m e d e s o n d e a i t é t é o r i e n t é d a n s l a m ê m e d i r e c t i o n . A p p a - r e m m e n t , l a s u r f a c e d u l i q u i d e d a n s l ' é p r o u v e t t e d o i t r e s t e r i n c h a n g é e d a n s c e c a s .
L o r s q u e , p o u r u n e r a i s o n o u u n e a u t r e , l e s c y l i n d r e s s o n t s i t u é s s o i t t r o p h a u t , s o i t t r o p b a s , p a r r a p p o r t a u n i v e a u d e b a s s e p r e s s i o n , i l f a u t a d j o i n d r e u n e p o m p e à a i r a u r o b i n e t à 3 v o i e s e t , e n s o u m e t t a n t l ' i n s t a l l a t i o n c o m p l è t e à u n e s o u s - p r e s s i o n o u à u n e s u r p r e s s i o n , o n f i x e r a l e n i v e a u d e l a s u r f a c e d e l ' e a u d a n s l e s c y l i n d r e s à u n e c o t e a d é q u a t e .
D a n s l e c a s d e c y l i n d r e s o p a q u e s , i l f a u d r a u t i l i s e r s o i t u n i n d i c a t e u r é l e c t r i q u e d e n i v e a u d a n s l e c y l i n d r e d e b a s s e p r e s s i o n , s o i t u n m a n o - m è t r e à t u b e e n U .
E n c e q u i c o n c e r n e l a v a l i d i t é d e s r é s u l t a t s d e s m e s u r e s o b t e n u s p a r c e p r o c é d é , n o u s d e v o n s i n s i s t e r s u r l e f a i t q u e l ' a i r c o n t e n u d a n s l ' i n s t a l - l a t i o n , p e n d a n t l e d e u x i è m e t e m p s , n e d o i t ê t r e s o u m i s n i à d e s v a r i a t i o n s d e t e m p é r a t u r e , n i à d e s c o m p r e s s i o n s o u d é p r e s s i o n s . P a r c o n s é - q u a n t , o n n ' u t i l i s e r a q u e d e s t u y a u x e n c a o u t -
s t r u m e n t h a s c o m e t o r e s t , t h e r e a d i n g o n t h e b u r e t t e i s t a k e n a n d t h e d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e c a l c u l a t e d b y t h e f o r m u l a :
d e n o t i n g b y :
V = t h e q u a n t i t y i n c c m of l i q u i d r e d r a w n f r o m t h e b u r e t t e .
D = t h e i n n e r d i a m e t e r i n c m of t h e h i g h p r e s - s u r e c y l i n d e r .
Yw = t h e s p e c i f i c g r a v i t y of w a t e r i n g r a m m s p e r c c m .
S i n c e d u r i n g t h e m e a s u r i n g p r o c e d u r e t h e a i r p r e s s u r e i n t h e s y s t e m r e m a i n s u n c h a n g e d , c o r - r e c t i o n f a c t o r s f o r a i r c o m p r e s s i o n o r d e p r e s s i o n d o n o t e n t e r t h e f o r m u l a .
O b v i o u s l y , b y e m p l o y i n g c y l i n d e r s of v a r i o u s d i a m e t e r s a n d a d e q u a t e p r e s s u r e i n d i c a t i n g i n s - t r u m e n t s , d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e m e a s u r e m e n t s c a n b e e x t e n d e d o v e r a w i d e r a n g e .
A s i m i l a r t w o - s t e p m e a s u r i n g t e c h n i q u e i s a p p l i c a b l e t o f l o w d i r e c t i o n d e t e r m i n a t i o n b y d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e d e v i c e s , e . g . c y l i n d e r s , s p h e - r e s , d i s c s , e t c . D u r i n g t h e f i r s t o p e r a t i o n a l s t e p b o t h c y l i n d e r s a r e i n c o n n e c t i o n w i t h t h e s a m e p r e s s u r e t a p p i n g , w h i l e i n t h e s e c o n d s t e p , t h e c y l i n d e r s , t h o u g h i n i t i a l l y u n d e r d i f f e r e n t p r e s - s u r e s , c o m e f i n a l l y u n d e r t h e e q u a l p r e s s u r e , if t h e s o u n d i n g d e v i c e h a s b e e n r o t a t e d i n t h e p r o p e r d i r e c t i o n . A p p a r e n t l y , t h e l i q u i d s u r f a c e i n t h e b u r e t t e m u s t r e m a i n u n c h a n g e d i n t h i s c a s e .
W h e n e v e r , f r o m o n e r e a s o n o r a n o t h e r , t h e c y l i n d e r s a r e p o s i t i o n e d e i t h e r t o o h i g h o r t o o l o w r e g a r d i n g t h e l o w p r e s s u r e l e v e l , a n a i r p u m p h a s t o b e a t t a c h e d t o t h e t h r e e w a y v a l v e a n d , b y a p p l y i n g o v e r — o r u n d e r - p r e s s u r e t o t h e w h o l e a r r a n g e m e n t , t h e w a t e r s u r f a c e i n t h e c y l i n d e r s i s p u t t o a n a p p r o p r i a t e l e v e l . W i t h o p a q u e c y l i n d e r s , i n t h a t c a s e , e i t h e r a n e l e c t r i c l e v e l i n d i c a t o r i n t h e l o w p r e s s u r e c y l i n d e r o r a U - t u b e m a n o m e t e r w i l l b e n e c e s s a r y .
C o n c e r n i n g t h e r e l i a b i l i t y of t h e m e a s u r i n g r e s u l t s o b t a i n e d b y t h e d e s c r i b e d p r o c e d u r e , i t m a y b e r e a l i z e d , t h a t t h e a i r t r a p p e d i n t h e a p p a r a t u s , d u r i n g t h e s e c o n d s t e p m u s t n o t b e s u b j e c t e d e i t h e r t o t h e r m a l c h a n g e s o r t o c o m - p r e s s i o n a n d d e p r e s s i o n . T h e r e f o r e , o n l y t h i c k - w a l l e d r u b b e r h o s e s s h o u l d b e u s e d a s c o n n e c t i n g p i p e s a n d h e a t i n s u l a t i o n of t h e a i r c o n t a i n i n g p a r t s m a y b e a d v i s a b l e . O w i n g t o t h e s y m - m e t r i c a l a r r a n g e m e n t of t h e a p p a r a t u s , h o w e v e r , a n d i n v i e w of t h e s h o r t t i m e r e q u i r e d f o r t h e s e c o n d o p e r a t i o n a l s t e p , a p p r e c i a b l e d i s t u r b a n c e s f r o m t e m p e r a t u r e c h a n g e s a r e n o t l i k e l y t o o c c u r ,
if t h e o b s e r v e r a v o i d s t o u c h i n g t h e a i r c o n t a i n - i n g p a r t s of t h e a p p a r a t u s .
OCTOBRE 1 9 5 6 - N ° 4 L A H O U I L L E B L A N C H E 6 2 5
c h o u c é p a i s p o u r l e s r a c c o r d e m e n t s , e t i l s e r a i t p r é f é r a b l e d e p r é v o i r l a p r o t e c t i o n , c o n t r e l a c h a - l e u r , d e s p a r t i e s d e l ' i n s t a l l a t i o n q u i c o n t i e n - n e n t d e l ' a i r .
D a n s l e c h o i x d e l ' i n s t r u m e n t i n d i c a t e u r d e p r e s s i o n , o n s e r a g u i d é p r i n c i p a l e m e n t p a r la v a l e u r d e s p r e s s i o n s d i f f é r e n t i e l l e s à m e s u r e r . A l o r s q u e , p o u r d e f o r t e s p r e s s i o n s d i f f é r e n t i e l - l e s , u n m a n o m è t r e o r d i n a i r e à t u b e e n U s e r a b i e n s u f f i s a n t , p o u r d e p e t i t e s d i f f é r e n c e s d e p r e s s i o n , i l s e r a i n d i s p e n s a b l e d e d i s p o s e r d ' u n i n s t r u m e n t p l u s s e n s i b l e , p a r e x e m p l e d ' u n m i - c r o m a n o m è t r e à b u l l e s . A f i n d ' o b t e n i r u n e r é - p o n s e r a p i d e d e c e d e r n i e r , i l f a u d r a a d o p t e r p o u r l e t u b e c a p i l l a i r e , u n e l o n g u e u r c o m p r i s e e n t r e 5 0 e t 1 0 0 m m . P o u r d e s p r e s s i o n s d i f f é - r e n t i e l l e s d e 0 , 0 1 m m a u m o i n s , o n p o u r r a e m - p l o y e r a v e c s u c c è s u n m i c r o m a n o m è t r e d u t y p e à f l o t t e u r . U n e d e s c r i p t i o n d e c e s d e u x m i c r o - m a n o m è t r e s a é t é d o n n é e d a n s c e t t e r e v u e . (La Houille Blanche, 1 9 5 5 , n ° 2.)
P o u r l ' u t i l i s a t i o n à l ' e x t é r i e u r , p a r e x e m p l e p o u r d e s m e s u r e s d a n s d e s c o u r s d ' e a u n a t u r e l s , o n é v i t e r a , d a n s l a p l u p a r t d e s c a s , l ' e m p l o i d e m i c r o m a n o m è t r e s s e n s i b l e s à l i q u i d e , é t a n t d o n n é l ' a b s e n c e d e s u p p o r t s r i g i d e s p o u r c e s i n s t r u - m e n t s . A p r è s a v o i r r e c h e r c h é u n a u t r e s y s t è m e p o u r m e s u r e r l a p r e s s i o n in situ, o n a d o p t a fina- l e m e n t l e p r i n c i p e d e l a b o b i n e d ' i n d u c t i o n , q u i d o n n a d e s r é s u l t a t s p r o m e t t e u r s . P a r a m p l i f i c a - t i o n é l e c t r o n i q u e , o n r e n d i t p e r c e p t i b l e s l e s d é - p l a c e m e n t s v e r t i c a u x d ' u n p e t i t flotteur f a i s a n t f o n c t i o n d e n o y a u f e r r i q u e .
E t a n t d o n n é l a s i m p l i c i t é d e l a m é t h o d e c i - d e s s u s , i l n ' y a v a i t a u c u n e m p ê c h e m e n t à l ' e s - s a y e r , t o u t a u m o i n s e n l a b o r a t o i r e . L e s d e u x r o b i n e t s s p é c i a u x f u r e n t r e m p l a c é s p a r d e u x r o - b i n e t s o r d i n a i r e s e t q u e l q u e s f e r s e n T . C o m m e le p r i n c i p a l i n t é r ê t r é s i d a i t d a n s l ' a p p l i c a t i o n d e l a m é t h o d e à l a m e s u r e d ' u n é c o u l e m e n t d e f a i b l e s v i t e s s e s , l e s p r e m i è r e s m e s u r e s f u r e n t e f f e c t u é e s d a n s u n c a n a l d e l a b o r a t o i r e , d e 6 m d e l o n g e t 2 0 c m d e l a r g e . L a d i s p o s i t i o n d e s a p p a r e i l s é t a i t e n p r i u c i p e c e l l e i n d i q u é e s u r l a f i g u r e 1 : L e t u b e d e P i t o t é t a i t d u t y p e « i m p a c t - t r a i l i n g », c o n s t i t u é p a r d e u x t u b e s d e v e r r e d ' u n d i a m è t r e i n t é r i e u r d e 2 m m . L e s c y l i n d r e s é t a i e n t e n v e r r e e t a v a i e n t u n d i a m è t r e d e 30 m m . L ' i n s t r u m e n t q u i m e s u r a i t l a p r e s s i o n é t a i t u n m i c r o m a n o m è t r e à b u l l e s à a m p l i f i c a t i o n d e 9 0 f o i s . L a p i p e t t e r e m p l i e d ' a l c o o l é t a i t g r a - d u é e e n 0 , 0 1 c m3, u n i n t e r v a l l e s u r l a g r a d u a t i o n c o r r e s p o n d a n t à u n e h a u t e u r d e 0 , 0 1 3 3 m m d a n s le c y l i n d r e . O n n ' a v a i t p r é v u a u c u n e p r o t e c t i o n c a l o r i f u g e . A f i n d e v é r i f i e r l a p r é c i s i o n p o s s i b l e d e l a m é t h o d e , o n fit 1 2 l e c t u r e s s u c c e s s i v e s e n d e u x p o i n t s : l ' u n é t a n t à 0 , 2 c m e t l ' a u t r e à 5,85 c m a u - d e s s u s d u f o n d d u c a n a l , o ù l a p r o - f o n d e u r d u c o u r a n t é t a i t d e 1 0 , 1 3 c m .
T h e c h o i c e of t h e p r e s s u r e i n d i c a t i n g i n s t r u - m e n t i s g o v e r n e d m a i n l y b y t h e m a g n i t u d e of t h e d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e s t o b e m e a s u r e d . W h i l e f o r h i g h p r e s s u r e d i f f e r e n c e s a n o r d i n a r y U - t u b e p r e s s u r e g a u g e w o u l d b e q u i t e s a t i s f a c t o r y , f o r s m a l l p r e s s u r e d i f f e r e n c e s a m o r e s e n s i t i v e i n s - t r u m e n t w i l l b e i n d i s p e n s a b l e , e . g . a n a i r - b u b b l e m i c r o m a n o m e t e r . T o a t t a i n a q u i c k r e s p o n s e of t h e l a t t e r , t h e l e n g t h of t h e c a p i l l a r y s h o u l d b e k e p t b e t w e e n 5 0 a n d 1 0 0 m m . W i t h d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e s of 0 . 0 1 m m W . G . o r l e s s , t h e float- t y p e m i c r o m a n o m e t e r m a y b e s u c c e s s f u l l y u s e d . I n t h a t c a s e , t h e . d i a m e t e r s of t h e c y l i n d e r s s h o u l d n o t b e l e s s t h a n t h e d i a m e t e r of t h e float v e s s e l . A d e s c r i p t i o n of b o t h m i c r o i n a n o m e t e r s w a s g i v e n i n t h i s j o u r n a l . (La Houille Blanche, 1 9 5 5 , № 2.)
F o r o u t d o o r u s e , e . g . f o r m e a s u r e m e n t s i n n a t u r a l s t r e a m s , t h e a p p l i c a t i o n of s e n s i t i v e l i q u i d - f i l l e d m i c r o m a n o m e t e r s w i l l b e p r e c l u d e d i n m o s t i n s t a n c e s a t l e a s t f o r t h e l a c k of f i r m s u p p o r t s f o r t h e s e i n s t r u m e n t s . I n s e a r c h o f a n o t h e r , p r e s s u r e d e t e c t i n g d e v i c e f o r o u t d o o r u s e t h e i n d u c t i n g c o i l p r i n c i p l e w a s a d o p t e d , w h i c h g a v e p r o m i s i n g r e s u l t s . V e r t i c a l d i s p l a c e m e n t s of a s m a l l f l o a t s e r v i n g a s a f e r r i c c o r e w e r e m o d e p e r c e p t i b l e b y e l e c t r o n i c a m p l i f i c a t i o n .
I n v i e w of t h e s i m p l i c i t y of t h e d e s c r i b e d m e t h o d , t h e r e w a s n o o b s t a c l e t o t e s t i n g i t , a t l e a s t i n t h e l a b o r a t o r y . T h e t w o v a l v e s w e r e r e p l a c e d b y o r d i n a r y c o c k s a n d s o m e T - p i e c e s . A s t h e m a i n i n t e r e s t l a y i n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e m e t h o d t o m e a s u r e m e n t s of s m a l l v e l o c i t i e s of f l o w , t h e f i r s t m e a s u r e m e n t s w e r e t r i e d i n a l a b o r a t o r y flume, 6 m l o n g a n d 2 0 c m w i d e . T h e i n s t r u m e n t a l s e t - u p w a s i n p r i n c i p l e t h a t s h o w n i n F i g . 1. T h e P i l o t - t u b e w a s of t h e impact-trailing t y p e , a r r a n g e d of t w o g l a s s t u b e s of 2 m m i n n e r d i a m e t e r . T h e c y l i n d e r s w e r e of g l a s s , a n d h a d a d i a m e t e r of 3 0 m m . A n a i r - b u b b l e m i c r o m a n o m e t e r of 9 0 t i m e s m a g n i f i c a t i o n s e r v e d a s t h e p r e s s u r e d e t e c t i n g i n s t r u m e n t . T h e a l c o h o l - f i l l e d b u r e t t e h a d a 0 . 0 1 c c m g r a d u a t i o n , o n e s c a l e i n t e r v a l c o r r e s p o n d i n g t o t h e h e i g h t of 0 . 0 1 3 3 m m i n t h e c y l i n d e r . H e a t i n s u l a t i o n w a s c o n s i d e r e d u n n e c e s s a r y . I n o r d e r t o c h e c k t h e a t t a i n a b l e p r e c i s i o n of t h e m e t h o d , 1 2 s u c c e s s i v e r e a d i n g s w e r e t a k e n i n t w o p o i n t s , o n e b e i n g 0.2 c m , a n d t h e o t h e r 5 . 8 5 c m a b o v e t h e f l u m e b o t t o m , w h e r e t h e d e p t h o f flow w a s 1 0 . 1 3 c m . T h e a r i t h m e t i c m e a n s a f t h e m e a s u r e d v e l o c i t i e s w e r e r e s p e c t i v e l y :
V0,, = 3.55 .-+- o.O(56 c m / s a n d
Vn > s, = 5 . 8 4 ± 0 . 0 3 0 c m / s
M e a s u r e m e n t s b y m e a n s of t h e s a m e i n s t r u m e n t a l a r r a n g e m e n t g a v e f u r t h e r t h e v e l o c i t y d i s t r i b u t i o n c u r v e f o r (RC = 4 , 7 5 0 , s h o w n i n
(¡20 L A H O U I L L E B L A N C H E № 4 - O C T O B R E 1 9 5 6
L e s m o y e n n e s a r i t h m é t i q u e s d e s v i t e s s e s m e - s u r é e s f u r e n t r e s p e c t i v e m e n t :
Vo.2 = 3 , 5 5 ± 0 , 0 6 6 c m / s e t Vr i.s 5 = 5 , 8 4 ± 0 , 0 3 0 c m / s
L e s m e s u r e s e f f e c t u é e s a u m o y e n d u m ê m e d i s p o s i t i f f o u r n i r e n t e n o u t r e l a c o u r b e d e d i s - t r i b u t i o n d e s v i t e s s e s p o u r (R0 — 4 . 7 5 0 , i n d i q u é e à l a f i g u r e 2 . Q u a t r e l e c t u r e s f u r e n t f a i t e s à c h a - q u e p o i n t . P o u r l e s c o n d i t i o n s d ' é c o u l e m e n t l a - m i n a i r e a v e c d i e — 1-520, o n r e m p l a ç a l e s m i c r o - m a n o m è t r e s à b u l l e s p a r u n m i c r o m a n o m è t r e d u t y p e f l o t t e u r , a v e c s e n s i b i l i t é d e 0 , 0 0 0 5 m m e n - v i r o n .
D e p l u s , a u l i e u d e c y l i n d r e s , o n u t i l i s a d e u x v a s e s e n v e r r e d e 1 0 c m d e d i a m è t r e . L a c o u r b e d e r é p a r t i t i o n d e s v i t e s s e s a i n s i o b t e n u e e s t r e - p r é s e n t é e d a n s l a f i g u r e 2 . E t a n t d o n n é q u e l e t u b e d e P i t o t a v a i t é t é é t a l o n n é u n i q u e m e n t e n é c o u l e m e n t t u r b u l e n t , l e s v r a i e s v a l e u r s d e s v i t e s - s e s p e u v e n t ê t r e q u e l q u e p e u d i f f é r e n t e s .
L e d i s p o s i t i f a v e c m i c r o a m p è r e m è t r e à b u l l e s s ' e s t r é v é l é a d é q u a t p o u r l a m e s u r e d e s p e n t e s s u r u n m o d è l e f l u v i a l r é d u i t , a i n s i q u e p o u r l a d é t e r m i n a t i o n d e l a d i r e c t i o n d ' é c o u l e m e n t a u m o y e n d ' u n d i s q u e p l a t p o s s é d a n t d e u x o u v e r - t u r e s d e p r e s s i o n .
E n a t t e n d a n t , o n é t a b l i t l e s p l a n s d e l ' a p p a r e i l à b o b i n e d ' i n d u c t i o n p o u r l a m e s u r e d e s p r e s - s i o n s , e t l ' o n m e t a u p o i n t u n m a t é r i e l p o u r l e s m e s u r e s s u r p l a c e .
E . K O V A C I C , Ljubljana, Yougoslavie.
i i g . 2 . F o u r r e a d i n g s w e r e t a k e n i n e a c h p o i n t . F o r l a m i n a r f l o w c o n d i t i o n s w i t h 6\e = 1 . 5 2 0
t h e a i r - b u b b l e m i c r o m a n o m e t e r w a s r e p l a c e d b y a f l o a t - t y p e m i c r o m a n o m e t e r , s e n s i t i v e t o
# = 1 5 2 0 # = 4 7 5 0
1 Zan/s 1 2 3 4 5 c m A FIG. 2 . — COURBES DE REPARTITION DES VITESSES
Velocity distribution curves
0 . 0 0 0 5 m m W . G . a p p r o x i m a t e l y . F u r t h e r , t w o g l a s s v e s s e l s of 1 0 c m d i a m e t e r w e r e e m p l o y e d i n s t e a d of t h e c y l i n d e r s . T h e o b t a i n e d v e l o c i t y d i s t r i b u t i o n c u r v e i s s h o w n i n F i g . 2 . S i n c e t h e P i t o t - t u b e h a d b e e n c a l i b r a t e d i n t u r b u l e n t f l o w o n l y , t h e t r u e v a l u e s of t h e v e l o c i t i e s m a y b e s o m e w h a t d i f f e r e n t .
T h e a r r a n g e m e n t w i t h t h e a i r - b u b b l e m i c r o - m a n o m e t e r p r o v e d a d e q u a t e f o r s l o p e m e a s u r e - m e n t i n a s m a l l s c a l e r i v e r m o d e l , a n d a l s o f o r t h e d e t e r m i n a t i o n of flow d i r e c t i o n b y m e a n s of a flat d i s c w i t h t w o p r e s s u r e o p e n i n g s .
M e a n w h i l e , t h e p r e s s u r e d e t e c t i n g i n d u c t i v e c o i l i n s t r u m e n t i s b e i n g e l a b o r a t e d , a n d a n e q u i p -
m e n t f o r o u t d o o r u s e i s b e i n g d e v e l o p e d . E , K O V A C I C , Ljubljana, Yougoslavie.
