Вода і вимірювання. Велика енциклопедія нафти і газу

Вимірювання - це порівняння вимірюваної величини з еталоном, зразковою мірою. Незважаючи на всі аномалії води саме її вибрав людина як еталон для вимірювання температури, маси (ваги), кількості тепла, висоти місцевості.

У давнину, в Греції і Римі, вода допомагала людині вимірювати час. Це було перше в історії застосування води для вимірювань. Спочатку водяний годинник були дуже простої конструкції: наповнений водою мідний посуд з вузьким отвором на дні, через яке повільно, крапля за краплею, витікала вода. За рівнем води в посудині і визначали "минуле" (в буквальному сенсі слова) час. Для цього на стінках посудини були нанесені позначки - рисочки. Водяний годинник (клепсидра) замінювали собою в похмуру погоду сонячний годинник. Греки ставили клепсидру в суді щоб всім учасникам процесу надавати однаковий час для виступу, яке вимірювалося клепсидрою. Ось з якої сивої давнини дійшло до нас сучасне вираз: "Ваш час минув!".

При створенні термометра, точніше, його шкали, були використані деякі фізичні властивості води. Німецький фізик Фаренгейт, який прожив більшу частину свого життя в Голландії, винайшов в 1714-1715 рр. ртутний термометр і зробив температурну шкалу, що носить його ім'я. Як "реперів" (вихідних точок) для шкали він прийняв точку кипіння води, яку позначив 212 °, і точку, що відповідає температурі суміші льоду з сіллю (-17,5 ° С), позначивши її 0 °. Потім розділив шкалу від 212 до 0 ° на 212 рівних частин. Температура танення льоду (0 ° за шкалою Цельсія) відповідає 32 ° за шкалою Фаренгейта. Таким чином, по цій шкалі температурний інтервал між точкою кипіння води і точкою танення льоду розділений на 180 поділок - від 212 до 32 ° (а не на 100 поділок, від 100 до 0 °, як на шкалою Цельсія). Нам відліки температури за шкалою Фаренгейта здадуться дуже несподіваними і дивними. Наприклад, в теплий літній день, з температурою 26-27 ° С, термометр Фаренгейта покаже 80 °!

У 1730 р французький натураліст, член Паризької академії наук, винахідник спиртового термометра, Рене Реомюр запропонував температурну шкалу, на якій діапазон між точками кипіння води і танення льоду розділений на 80 рівних частин, від 80 до 0 ° (шкала Реомюра). Такою шкалою зазвичай користувалися в побуті в Росії до Жовтневої революції.

Нарешті, шведський фізик Андерс Цельсій, член Стокгольмської академії наук, створив в 1742 р стоградусную шкалу термометра, якої в даний час користуються майже повсюдно. Тепер точка кипіння води позначена 100 °, а точка танення льоду 0 ° (а спочатку було навпаки: Цельсій позначив точку кипіння 0 °, а точку танення 100 °!).

При розробці метричної системи, встановленої за декретом французького революційного уряду в 1793 р замість різних старовинних заходів, вода була використана для створення основного заходу маси (ваги) - кілограма і грама. 1 г, як відомо, це вага 1 см 3 (мілілітра) чистої води при температурі її найбільшої щільності - 4 ° С. Отже, 1 кг - це вага 1 л (1000 см 3) або 1 дм 3 води, а 1 т (1000 кг) - це вага 1 м 3 води.

Вода була використана і для вимірювання кількості тепла. Одиниця кількості тепла - калорія. Вона визначається як кількість тепла, необхідне для нагрівання 1 г чистої води на 1 ° С (точніше, для нагрівання 1 г води з 14,5 до 15,5 ° С).

Так вода допомогла фізикам встановити зручні заходи температури, маси, тепла.

Всі висоти і глибини на земній кулі, будь то вершини найвищих гір або низовини, розташовані нижче рівня моря, підйом штучного супутника або спуск батискафа на дно морське, відраховуються від рівня моря. Це може здатися парадоксальним: адже що може бути мінливіший поверхні моря. Море увесь час в русі, хвилі і приливи постійно коливаються його поверхню. І все ж, незважаючи на мінливість, поверхня моря з давніх пір визнана вченими-геодезисти найпридатнішою вихідною поверхнею для визначення так званої абсолютної висоти, інакше званої висотою над рівнем моря (під відносною висотою розуміють перевищення однієї точки на поверхні суші над іншою, відносна висота гори-це перевищення її вершини над підошвою). Чому ж обрали геодезисти поверхню моря? Якби якимось дивом раптом припинилися коливання викликаються зжене і вітрами наганянь, приливами і відливами, то рівень моря встановився б в середньому положенні в положенні рівноваги. Так як всі моря і океани з'єднані між собою, то, за законом сполучених судин, їх рівень мав би встановитися в усьому світі на одній висоті. Ось цей-то середній рівень моря, що не змінюється протягом багатьох десятиліть і століть, і прийнятий в якості вихідної поверхні для відліку висот на суші. Тому абсолютна висота - це висота не над якимось випадковим рівнем моря, а над його середнім рівнем. А щоб встановити положення середнього рівня, необхідно протягом ряду років (не менше 2-3 десятиліть) безперервно спостерігати за коливанням рівня води в море. Абсолютна висота відраховується зазвичай від середнього рівня того моря, на березі якого розташована дана країна. Якщо країна знаходиться далеко від морських берегів, вимірювання прив'язуються до середнього рівня найближчого моря. У Росії абсолютні висоти відраховуються від середнього рівня Балтійського моря - від нуля Кронштадтського футштока, висотне положення якого збігається із середнім багаторічним рівнем Фінської затоки і, отже, Балтійського моря. З цього футшток, встановленому на кам'яному засаді мосту через Обвідний канал в Кронштадті, ведуться безперервні спостереження. Нуль футштока суміщений з горизонтальною лінією, висіченим на засаді мосту, і закріплений мідною пластиною з написом "Вихідний пункт нівелірної мережі Росії". Побачити цю рису можна тільки тоді, коли рівень води в каналі нижче середнього (ординара).

Жорсткість води - міра вмісту у воді розчинених солей кальцію і магнію. Джерелом їх є, в основному, вапняки і доломіт. розрізняють постійну жорсткість , тимчасову жорсткість і загальну жорсткість води.

Постійна жорсткість води (Некарбонатная) Ж п - обумовлюється вмістом сульфатів, хлоридів та інших (крім бікарбонатів) солей кальцію і магнію. При нагріванні або кип'ятінні води вони залишаються в розчині.

Тимчасова жорсткість води (Переборна, карбонатна) Ж вр - обумовлюється вмістом бікарбонатів. При нагріванні або кип'ятінні води бікарбонати переходять в нерозчинні карбонати, при цьому жорстка вода умягчается. Зазвичай карбонатні жорсткість становить 70-80% від загальної жорсткості.

Загальна жорсткість води Ж - визначається як сумарний вміст в воді солей кальцію і магнію, виражається як сума карбонатної і некарбонатних жорсткості: Ж \u003d Ж п + Ж вр

жорстка вода утворює накипні відкладення в водонагрівальних і охолоджуючих системах. У першому наближенні це помітно на стінках, наприклад, чайника. При господарсько-побутовому використанні жорсткої води спостерігається перевитрата миючих засобів внаслідок утворення осаду кальцієвих і магнієвих солей жирних кислот.

• (Xls - 274 Kb)
• (Контактна інформація)

Висока жорсткість води погіршує її органолептичні властивості, жорстка вода несприятливо діє на організм людини. Також через високу жорсткості утворюється накип. Звідси виникає необхідність усунення жорсткості.

Одним із методів зниження жорсткості води є іонний обмін, який реалізується на автоматичних установках пом'якшення води серії RFS.

Усунення жорсткості води за допомогою реалізовано за принципом заміщення іонів кальцію і магнію у воді іонами натрію. відбувається процес пом'якшення води - іонообмінний процес, що приводить до зниження її жорсткості.

Видалення з води солей жорсткості відбувається в фільтруючих колонах. У процесі роботи установки пом'якшення ионообменная ємність фільтруючого матеріалу (катіоніту) зменшується. Для відновлення обмінної ємності катіоніту проводиться регенерація. Регенерація здійснюється з використанням розчину солі (NaCl) і включає кілька стадій. Детальніше про роботу установок зниження жорсткості води можна прочитати в розділі.

Класифікація природних вод по жорсткості, побутове визначення жорсткості води

При оцінці жорсткості води зазвичай воду характеризують наступним чином:

Відповідно до ГОСТ 4151-72 загальна жорсткість води вимірювалася в мг-екв / л. З введенням з 01.01.89 року зміни №1 одиницею виміру жорсткості був моль / м 3.

З 01.01.2005 введено ГОСТ Р 52029-2003 Вода. одиниця жорсткості. За новим ГОСТу жорсткість виражається в градусах жорсткості (° Ж), що відповідає концентрації щелочноземельного елемента, чисельно рівної 1/2 його благаючи, вираженої в мг / дм 3 (г / м 3). Нижче наводяться співвідношення національних одиниць жорсткості води, прийнятих в інших країнах (ГОСТ Р 52029-2003).

Співвідношення національних одиниць жорсткості води

Дані взяті з тексту ГОСТу

Примітки:
° Ж \u003d 20,04 мг Ca 2+ або 12,15 Mg 2+ в 1 дм 3 води;
° DH \u003d 10 мг CaO в 1 дм 3 води;
° F \u003d 10 мг CaCO 3 в 1 дм 3 води;
ppm \u003d 1 мг CaCO 3 в 1 дм 3 води;
° Clark \u003d 10 мг CaCO 3 в 0,7 дм 3 води.

сторінка 1

Вимірювання кількості води, що витрачається на випаровування, а також кількості води, яка є для наповнення котла при визначенні водяній ємності, проводиться за обсягом або по вазі.

Вимірювання кількості води по вазі проводиться таким чином. Всю живильну воду спочатку наливають в мірний бак, встановлений на вагах, зважують і потім спускають в видатковий бак, розташований нижче. Звідси ручним насосом воду перекачують в котел. Ємність мірного бака встановлюється в залежності від граничної ваги, який допускають десяткові ваги. При визначенні розмірів витратного бака необхідно враховувати створення певного запасу води для того, щоб забезпечити безперебійне живлення котла. Рівень води в видатковому баку перед початком випробувань повинен бути відзначений. До цього рівня вода подається в кінці випробувань.

Вимірювання кількості води, що нагнітається в свердловини, ведеться періодично. На лінії водоводу, що йде до кожної нагнетательной свердловині з розподільною батареї кущовий насосної станції, Встановлюється витратомір змінного перепаду тиску ДП-612. У витратомір вбудовано електроконтактні датчик, який замикається кожен раз після проходження через водовід певної кількості води. Контакти датчика включені в сигнальну ланцюг шифратора. При кожному спрацьовуванні датчика витрати на ДП надсилається сигнал, від якого спрацьовує електромагнітний лічильник. Кожному датчику присвоєно певний код. На диспетчерському пункті для кожного датчика є свій лічильник.

Вимірювання кількості води, фактично відбитої в сепараторах.

Вимірювання кількості води проводять після охолодження рідини в приймачі до кімнатної температури.

Вимірювання кількості води, що подається до форсунок випробовуваної камери, проводиться за допомогою діафрагми, з'єднаної з ртутним диференціальним манометром. Температура води визначається ртутним термометром з ціною поділки 0 1, введеним безпосередньо в потік води (без гільзи), а температура води, що йде з форсуночного камери, - такими ж термометрами, встановленими в трубопроводах, по яких видаляється вода з піддону.

Для вимірювання кількості води, що знаходиться в вертикальних трубах, служили відсікачі 14, встановлені в верхньому і нижньому кінцях труб.

Для вимірювання кількості води і при великих коливаннях витрати (1: 100 і більше) крім турбінних витратомірів застосовують так звані к о м б і н і - рова лічильники, що поєднують турбінні та крильчасті лічильники з паралельним або послідовним включенням. При паралельному включенні (рис. 6, г) вода при малих витратах вимірюється тільки крильчатим лічильником, так як перемикаючий клапан перекриває прохід через турбінний лічильник. При послідовному включенні (див. Рис. 6, д) вода при великих витратах проходить обидва лічильника, але враховується тільки крильчатим лічильником, так як величина витрат лежить до межі чутливості турбінного лічильника.

Для вимірювання кількості води на вводах внутрішнього водопроводу встановлюють швидкісні крильчасті і турбінні лічильники води. Рух води в цих лічильниках приводить в обертання вертушку (турбинку), розміщену в корпусі. Кутова швидкість обертання вертушки пропорційна швидкості руху води. Передавальний і рахунковий механізми передають і підсумовують обороти вертушки (турбіни), і на циферблатах фіксується кількість рідини, що пройшла через лічильник.

Для вимірювання кількості води користуються переважно швидкісними лічильниками (водомірами) з крилами-чатой \u200b\u200bабо спіральної вертушкою. Лічильники з крильчасті вертушкою застосовуються для вимірювання малих кількостей води та інших рідин в горізбнтальних трубопроводах. Лічильники зі спіральною вертушкою мсгут бути встановлені на горизонтальних або на похилих ділянках трубопроводу з висхідним потоком рідини.

Для вимірювання кількості води, а також інших неагресивних рідин і рідкого палива використовують переважно швидкісні лічильники (водоміри) з крильчасті або спіральної вертушкою. Дія цих приладів засноване на тому, що вертушка, вміщена в потоці рідини, обертається з числом оборотів, пропорційним швидкості потоку.