برای اینکه بدانیم لوله ونتوری چیست، در ابتدا بهتر است بدانیم اثر ونتوری چه چیزی هستش.
اثر ونتوری
اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیالی است زمانی که سیال از قسمت تنگ لوله عبور می‌کند. این اثر به نام جیووانی باتیستا ونتوری دانشمند ایتالیایی نامگذاری شده‌است.
وقتی قطر لوله کوچک می‌شود با توجه به معادله پیوستگی، سرعت زیاد می‌شود و فشار با توجه به بقای انرژی کم می‌شود.
انرژی جنبشی با افت فشار یا گرادیان فشار بالانس می‌شود.
برای محاسبه افت فشار در لوله ونتوری می‌توان از ترکیب معادله پیوستگی و معادله برنولی معادله‌ای به دست آورد.
محدودیت اثر ونتوری وقتی است که لوله ونتوری آنقدر باریک شود که سیال به حالت چوک یا خفگی برسد.
در این حالت سرعت سیال به سرعت صوت می‌رسد.
وقتی سیال به خفگی می‌رسد دبی جرمی سیال با کاهش بیشتر فشار افزایش پیدا نمی‌کند.
هرچند در سیال تراکم پذیر سیال فشرده شده و چگالی آن زیاد می‌شود.(سرعت زیاد می‌شود)
لوله ونتوری (Venturi Tube) چیست ؟
وظیفه آن شاخص اندازه گیری دبی جریان است.
در مجموع در مکانیک سیالات دو گونه دبی جریان وجود دارد که هر دو توسط لوله ونتوری قابل اندازه گیری است.
انواع دبی جریان در مکانیک سیالات :
-جریان (Volumetric Flow Rate)
-جریان (Mass Flow Rate)
–دبی جریان (Volumetric Flow Rate) :
نشان دهنده ی میزان حجم سیال عبوری از یک مقطع از لوله در واحد زمان است.
دبی حجمی جریان، از پارامتر های مهم جریان است.
محاسبه دبی حجمی :
دبی جرمی جریان (Mass Flow Rate) :
نشان دهنده ی میزان جرم سیال عبوری از یک مقطع از لوله در واحد زمان.
پارامتر دبی جرمی حاصلضرب چگالی سیال در مساحت سطح مقطع لوله و سرعت سیال است.
محاسبه دبی جرمی جریان توسط لوله ونتوری :
زمانی که از لوله ونتوری استفاده می شود مسئله به پیدا کردن فشار و بعد پیدا کردن سرعت جریان تبدیل می شود.
در واقع مسئله ی اصلی محاسبه سرعت جریان سیال (V) است.
پس از پیدا کردن سرعت ما می توانیم از فرمول هایی که در بالا گفته شد استفاده کنیم.
لوله ونتوری دقیقا چیست ؟
لوله ونتوری در واقع ابزاری است برای اندازه گیری دبی های جریان.
همانطور که در بالا گفتیم اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیال زمانی که سیال از قسمت تنگ لوله عبور می کند است.
باید توجه داشت که درون یک لوله در دو سطح مقطع متفاوت، میزان دبی جرمی جریان ثابت باقی می ماند و چگالی یکسان است.
در صورت کم شدن سطح مقطع در یک قسمت، سرعت در آن مقطع افزایش می یابد.
محدودیت اثر ونتوری در نتیجه استفاده از لوله ونتوری
هنگامی که لوله ونتوری آنقدر باریک شود که سیال به حالت چوک یا خفگی برسد. در چنین شرایطی سرعت سیال به سرعت صورت می رسد.
در واقع زمانی که سیال به حالت خفگی می رسد دبی جرمی سیال با کاهش بیشتر فشار افزایش پیدا نمی کند و دیگر معادلات مورد استفاده برای اندازه گیری دبی کارکرد ندارد.
آنهاجریان سنج اختلاف فشاری است که با اندازه گیری اختلاف فشاری که با جریان سیال متناسب است، جریان عبوری را اندازه گیری می کند.
لوله ونتوری با استفاده از اثر ونتوری و اندازه گیری اختلاف فشار همراه با به کار بردن ترکیبی از معادله پیوستگی و معادله برنولی، دبی های جریان را اندازه گیری می کند.
ساختار لوله ونتوری
-ورودی اصلی (Inlet Main)
-مخروط همگرا (Converging Cone)
-گلویی (Throat)
-فشار سنج (Manometer)
-مخروط واگرا (Diverging Cone)
-خروجی اصلی (Outlet Main)
فشار سنج وظیفه اصلی را بر عهده دارد که اختلاف فشار ناشی از کم شدن سطح مقطع بین ورودی اصلی و گلویی را اندازه گیری می کند.
برای افزایش دقت اندازه گیری اختلاف فشار از چند سوراخ در ناحیه گلویی برای خارج کردن جریان و اندازه گیری فشار در آن مقطع استفاده می کنند.
کاربردهای لوله ونتوری
-خطوط لوله های جمع آوری فاضلاب و تصفیه خانه ها
-اندازه گیری جریان هوا در موتور اتومبیل و اطمینان از تغذیه مقدار صحیح سوخت در موتور احتراق خودرو
-در خطوط لوله نفت خام بسیار کاربرد دارد
-برای اندازه گیری میزان تخلیه جریان از طریق لوله ها به کار می رود.
-در صنعت پزشکی به منظور اندازه گیری میزان جریان در رگ ها استفاده می شود.
-برای تخلیه و یا ورود هوای تازه به مخازن دارای گاز قابل اشتعال در پتروشیمی ها و پالایشگاه ها به دلیل قابلیت ضد انفجار بودن
-در صنایع مختلف مانند صنایع گاز که نیاز به جلوگیری از کاهش فشار وجود دارد
در انتهای مقاله پیشنهاد میکنم سایر مقالات مارو هم مشاهده بفرمائید.
