فلومتر ونتوری یک دستگاه اندازه گیری جریان سیال است که از اصل معادله برنولی برای اندازه گیری دقیق نرخ جریان استفاده می کند. ساختار این دستگاه از یک لوله مخروطی با گلوی باریک تشکیل شده است که باعث کاهش سرعت جریان سیال می شود. همانطور که سیال از طریق ونتوری جریان می یابد، سرعت آن افزایش می یابد و در نتیجه فشار کاهش می یابد. این اختلاف فشار برای تعیین مقدار جریان سیال مورد استفاده قرار می گیرد. لوله های ونتوری قابلیت اندازه گیری دقیق را دارند. افت فشار کم و با انواع مایعات سازگار است همین امر باعث می شود که این لوله ها در صنایعی مانند نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و تصفیه آب کاربرد گسترده ای داشته باشند. اگر میخواهید اطلاعات بیشتری در مورد لوله ونتوری یا فلومتر ونتوری به دست آورید با تابان کنترل دقیق همراه باشید.
فلومتر ونتوری چیست؟
فلومتر ونتوری یک فلومتر فشار تفاضلی است. برای اینکه بتوان سرعت جریان را به این صورت استنتاج کرد، باید تغییری در جریان سیال رخ دهد. این دبی سنج بسیار کاربردی، سبب انقباض قطر لوله و در نتیجه افت فشار و افزایش سرعت جریان مربوطه خواهد شد. سپس با اندازه گیری اختلاف فشار در دو نقطه مختلف در لوله، اندازه گیری جریان انجام می شود. همان طور که در مقدمه هم گفته شد این فلومترها مانند بسیاری از فلومترهای فشار تفاضلی براساس اصول معادله برنولی است. لوله های ونتوری ویژگی های منحصر به فردی دارند. این لوله ها پس از ایجاد مانع باعث اختلاف فشار سیال خواهند شد.
کاربرد های لوله ونتوری
اثر ونتوری که برای ساخت لوله های ونتوری (Venturi tube) استفاده می شود در صنایع مختلف کاربرد دارد که در این قسمت از مقاله قصد داریم تعدادی از آنها را با مثال توضیح دهیم. از مشخصات تغییر فشار این پدیده برای انجام کارهایی مانند موارد زیر استفاده میشود:
- اندازه گیری جریان هوا
- اندازه گیری سوخت در هواپیما
- محاسبه فشار تفاضلی در هواشناسی
- علاوه بر این، از افت فشار در ونتوری می توان برای پمپ یا اتمیزه سیال ثانویه استفاده کرد.
همانطور که سیال دوم وارد ناحیه محدود شده ونتوری می شود، خلاء جزئی ایجاد شده توسط فشار کم وارد جریان سیال اولیه می شود. جایی که این دو با هم ترکیب می شوند. این واکنش در موارد زیر استفاده می شود:
- تفنگ های اسپری رنگ
- برس های هوا برای کشیدن رنگ به هوای فشرده
- موتورهای کاربراتوری احتراق داخلی از همین واکنش برای تزریق سوخت به هوای ورودی به موتور استفاده می کنند.
- عطر با بیرون کشیدن عطر از بطری و جریان هوا از لامپ اتومایزر به همین شکل عمل می کند.
تکنولوژی فلومتر ونتوری
یک فلومتر ونتوری نصب شده روی لوله از افت فشار بین ورودی و گلوگاه ونتوری برای اندازه گیری دبی استفاده می کند. این افت فشار توسط یک سنسور فشار دیفرانسیل اندازه گیری می شود و پس از کالیبراسیون، اندازه گیری مناسب برای دبی می شود. فلومتر ونتوری دارای دو بخش همگرا و واگرا می باشد. این دو بخش را می توان به عنوان بخشی از خط لوله نصب کرد. اولین قسمتی که مایع وارد آن می شود، قسمت همگرا است. پس از ورود مایع به این قسمت، سرعت به تدریج افزایش می یابد. این افزایش سرعت تا رسیدن به حداقل نقطه قطر ادامه می یابد. پس از رسیدن سیال به این نقطه، سرعت آن به حداکثر می رسد و فشار سیال کاهش می یابد. سپس سیال به قسمت واگرا منتقل می شود و سرعت و فشار آن به مقدار اولیه خود باز می گردد.
شما می توانید کاهش قطر لوله را در سمت همگرا و افزایش قطر لوله را در سمت واگرا مشاهده کنید. پس با توجه به این دسته می توان سهولت اندازه گیری مایع و گاز خاک را با این فلومتر مشاهده کرد. در یک فلومتر ونتوری، الگوی جریان در طول مدت آن به طور ناگهانی تغییر نمی کند. از این نظر انتخاب مناسبی برای اندازه گیری مایعات دوغاب به حساب می آید. این فلومترها مقطع همگرایی بلندی دارند. بنابراین نسبت به الگوهای ورودی فعلی حساسیت کمتری دارند. همچنین به جهت سایز مناسب قسمت واگرا، میتوان شاهد از بین رفتن و حذف جریان گردابی در آن ها بود.
انواع لوله ونتوری کدامند؟
به طور کلی سه نوع لوله ونتوری یا فلومتر ونتوری وجود دارد.
1. فلومتر ونتوری افقی (Horizontal): انرژی جنبشی در فلومتر نوع ونتوری بیشترین مقدار و انرژی پتانسیل کمترین مقدار را دارد.
2. فلومتر ونتوری عمودی (Vertical): در این ونتوری انرژی پتانسیل حداکثر و انرژی جنبشی حداقل است.
3. فلومتر ونتوری متمایل (Inclined): این نوع ونتوری متر در لولههای مورب و در یک سطح عمودی نصب میشود.
ویژگی اصلی ونتوری متر کلاسیک هرشل یک عنصر جریان بسیار طولانی با ورودی مخروطی شکل و یک خروجی واگرا است. فشار ورودی در ورودی و فشار استاتیک در گلوگاه دستگاه اندازه گیری می گردد. تپ های فشار به یک فضای حلقوی مشترک متصل می شوند تا فشار متوسط را در شرایط مختلف محیطی بدست آورند. استفاده از لوله کلاسیک ونتوری محدود به مایعات تمیز و غیرخورنده و گازها می باشد.
مزایای فلو متر ونتوری
مزایای استفاده از لوله ونتوری یا فلومتر ونتوری عبارت است از:
- اگر فلومتر ونتوری با دقت مطابق با استاندارد ASME ساخته شود، دقت اندازه گیری می تواند به 0.5٪ برسد.
- نصب و استفاده از فلومتر Venturi آسان است.
- میزان افت فشار در فلومتر ونتوری ناچیز است.
- لوله های ونتوری عمر طولانی دارند.
- ونتوری هیچ قطعه متحرکی ندارد.
معایب فلو متر ونتوری
معایب استفاده از لوله ونتوری یا فلومتر ونتوری:
- لوله ونتوری از همان مواد ورودی و خروجی ساخته شده است.
- جریان ثابت سیال باعث سایش شدید در گلوگاه فلو متر ونتوری می شود.
- دقت اندازه گیری طولانی مدت را نمی توان تضمین کرد.
- طول ساخت باید با دقت و بر اساس استاندارد انجام شود. در غیر این صورت دقت لازم حاصل نخواهد شد.
- با توجه به قوانین ساختاری سختگیرانه ونتوری کلاسیک، محدوده اندازه گیری جریان آن بسیار کوچک است.
- فلو متر ونتوری حجیم و گران قیمت است.