اندازه گیری فلو با فلومتر ونتوری به سبک ایرانیان ۲۵۰۰ سال قبل!

فلومتر ونتوری (ونچوری)، حدود سال ۱۸۶۰ توسط جیووانی باتیستا ونچوری کشف شد.

هرچند که پیشینه استفاده از لوله ونتوری به حدود ۲۵۰۰ سال پیش در زمان هخامنشیان در امپراطوری پارس بر می‌گردد.

در این نوشته به طور کامل به اندازه گیری فلو به روش ونچوری خواهیم پرداخت!

مدرس: مهندس فرزاد لطفی

فلومتر ونچوری (بخشی از بسته INSTART)

فلومتر ونتوری Venturi tube

در این روش از یک وسیله ای شبیه به ساعت شنی استفاده شده و فلو با استفاده از آن محاسبه گردید.

دو قسمت از پایپ را سوراخ کرده و با اندازه گیری اختلاف فشار، فلو را محاسبه می کنیم:

فلومتر ونتوری

از دو نقطه ۱ و ۲، دو Tap را می گیریم و با دو استندِ کوچک، Tap را بالا می آوریم و
به آنها تیوپ وصل کرده و به یک منیفولد ۵ راهه وصل می کنیم.

سپس می توانیم آن را به ترانسمیتر وصل کرده و به راحتی می توان با محاسبات (در ادامه)، فلو را اندازه گیری کرد.

تذکر: اگر محاسبه اختلاف فشار را یادتان نیست، حتما انتهای فصل فشار را مجددا مطالعه بفرمایید!

تذکر: همان طور که در فصل فشار نیز اشاره کردیم، اگر سیال عبوری گاز بود، انشعاب را از بالای پایپ (vertical upward) می گیریم؛ اگر مایع بود، از پایین لوله (vertical downward) و اگر بخار Steam باشد، به صورت افقی (horizontal) و
با توجه به مایع تر یا گاز تر بودن سیال، پس از عبور از condensate pot، آن را به بالا یا پایین می بریم.

البته در این شکل از Orifice (برای اندازه‌گیری فلو) استفاده شده است، که در ادامه در مورد اریفیس صحبت خواهیم کرد.
ولیکن همان طور که مشاهده می‌کنید، بخارِ عبوری Heavy می‌باشد.

بنابراین به صورت افقی انشعاب گرفته و سپس به Condensate pot رفته‌ایم.
سپس به علت غلیظ بودن بخار (مایع‌تر بودن)، لوله کشی به سمت پایین انجام شده است.

قابلیت های کاربردی

  • ونتوری (ونچوری) را به کمک دو فلنج که در ابتدا و انتهای آن قرار دارند، بر روی خط نصب می‌کنند.

  • در ساخت آن، حداقل باید از SS316 استفاده شود. دقت کنید که این تجهیز Wetted part می‌باشد!
  • این روش تا رنج پایپ حدود ۷۲ قابل ساخت و استفاده است.
    ولیکن در سایز های بزرگ (۱۲ به بالا)، ساخت این تجهیز سخت خواهد شد و
    همچنین به فضای زیادی نیز برای نصب این تجهیز نیاز است.
  • Turn down Ratio این تجهیز بین ۱:۳ ~ ۱:۵ می باشد.
  • دقت اندازه گیری بین ۱% ~ ۲% می باشد.
  • روش ونچوری نسبت به تغییر عدد رینولدز حساسیت ندارد و هم در نمونه های Linear و هم Transient قابل استفاده است.

دقت کنید که در روش ونچوری، فلو به آرامی جمع شده (در نقطه گلویی) و سپس رها می‌شود.
پس از گلویی، تا فاصله ۳D (ِهر D برابر با قطر لوله می‌ باشد)، این تلاطم به حداقل می رسد و سیال به حالت عادی باز می‌گردد.

در نتیجه پس از ۳D می توانید با خیالی راحت تر، المنت های اندازه گیری دیگر را بر روی خط نصب کنید.

  • این روش محدودیتی از نظر سیال عبوری (گاز، مایع، بخار) ندارد.

ولیکن سیال عبوری نباید دارای ذرات و جامدات خیلی زیاد و با ابعاد بزرگ در داخل خود باشد.

در نمونه های متخلخل و partial ، استفاده از فلومتر ونتوری توصیه نمی‌شود.
زیرا به مرور زمان، گلویی بسته شده (چوک می‌کند) و هیچ فلویی پاس (عبور) نخواهد شد.

محاسبات و اندازه گیری

فلومتر ونتوری

از آنجایی که فلو در نقاط ۱ و ۲ از فلومتر ونتوری ثابت است لذا :

Q=A.V

A1.V1=A2.V2

فلو به این علت برابر است که تمام سیال عبوری از نقطه ۱، از نقطه ۲ نیز عبور می‌کند.

از آنجایی که A2 < A1 بنابراین، V2 > V1 می باشد.

برنولی رابطه ای را برای تمامی سیالات تراکم ناپذیر یا همان مایعات ثابت کرد که در تک تک نقاط، ثابت می باشد.

(P/ρ.g +V2/2.g + h) = ثابت 

P2 < P1

تذکر مهم: بنابراین دقت کنید که به نقطه P2 ، تیوبِ Low Pressure (منفی -/ L) و
به نقطه P1، تیوب High Pressure (مثبت +/ H) را متصل کنید!

این قانون بسیار شبیه به قانون اهم در برق می باشد!

نظر شما چیست!؟

نمودار های فشار برای فلومتر ونتوری

نمودار تغییرات فشار در راستای لوله

اولین منحنی‌ای که مورد بررسی قرار می‌گیرد، منحنی تغییرات فشار در راستای لوله می‌باشد.

افت فشار در لوله ونچوری

Vena Contracta (نقطه شکست): نقطه ای است که در آن مینیمم فشار و ماکزیمم سرعت سیال رخ می دهد.

همانطور که از شکل فوق مشاهده می‌شود، در لوله ونچوری، فشارِ سیال پس از خروج از المان اندازه‌گیری تقریبا برابر با مقدار فشار ورودی است.
لوله ونچوری، افت فشارِ (Pressure Drop) کمی را در مسیر لوله ایجاد می‌کند.

و البته این افت فشار، بسیار کم بوده و بازگشت فشار به حالت قبلی، یکی از مهمترین مزیت های این روش می باشد.

نمودار تغییرات فلو برحسب اختلاف فشار

رابطه انرژی مکانیکی برای دو نقطه ۱ و ۲ عبارتست از :

محاسبات اختلاف فشار

M: جرم سیال

V: سرعت سیال

P: فشار سیال

K: مقدار ثابت

u=m.p میزان انرژی اتلافی‌ای است که پس از خروجِ سیال از لوله ونتوری، به صورت گرما آزاد می‌شود و
علت اصلی گرم‌تر بودن قسمت خروجیِ لوله ونتوری می‌باشد.

در واقع همین انرژی اتلافی، علت اصلی PPL یا همان افت فشار همیشگی است.

رابطه فوق نشان می دهد که فلو با مجذور اختلاف فشار در دو سر ونچوری رابطه مستقیم دارد.
این رابطه اساس کارکرد و اندازه گیری فلو در ادواتی است که از اختلاف فشار ، فلو را محاسبه می‌کنند.

مثال:

واحد فرآیند به ما گفته است که میزان فلو در نمونه ماکزیمم ۳۰۰۰ kg/h می‌باشد و
همچنین ماکزیمم میزان ΔP را ۵۰۰ mbar اعلام کرده است.
اکنون، میزانِ سیال عبوری در فشارهای مختلف کدام است؟ (در صورت امکان این مقادیر را بر روی جدول ترسیم کنید)

نکته: به یاد داشته باشید، وقتی می خواهید یک ترانسمیتر تهیه کنید بایستی قابلیت ریشه گیری داشته باشد (!)
بنابراین در دیتاشیت های ترانسمیترهای اختلاف فشار نوشته می‌شود Root extractor shall be supplied by vendor.

فلو خروجی بر حسب اختلاف فشار

در جدول زیر میزان جریان ارسالی به اتاق کنترل به ازای فلوی عبوری از خط را مشاهده می‌کنیم:جدول فشار و جریان

ما در مباحث مختلفی از بسته جامع ابزار دقیق به آموزش کاربردی مطالب پرداخته ایم!

توسط | ۱۳۹۷-۷-۱۹ ۱۲:۰۷:۱۹ +۰۳:۳۰ ۱۱ شهریور ۱۳۹۷|ابزاردقیق, تکمیل شده دسته بندی ها|بدون ديدگاه

در باره نویسنده :

ما یه هدف مشترک داریم و میخوایم مهارت هایی که توی صنعت لازمه رو به افراد آموزش بدیم تا روزی که کالای ایرانی در دنیا بهترین باشه. اگه شما هم هدفتون همینه، نماتکی بشید. (:

ثبت ديدگاه

در کمتر از 20 ثانیه عضو شوید و بیش از 100 آموزش رایگان در اختیار شماست.
ویدئوها را برایم بفرست
ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی بیزاریم.
Close