لوله ونتوری چیست؟

<h2 dir="rtl">لوله ونتوری چیست؟</h2> <p dir="rtl">لوله های ونتوری برای اندازه گیری جریان سیال استفاده می شود. جنس این لوله ها از چدن همراه با فولاد است و قطر آن در وسط باریک تر شده است. این باریکی به افزایش سرعت سیال و کاهش فشار کمک می کند که به آن اثر ونتوری می گویند. اثر ونتوری یعنی عبور یک سیال از بخش باریک لوله و در نتیجه کاهش فشار.</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXf-s_tmNWGg_tWAsaGGDabJlx32KgiOtm_dQ5_Z2HUacL8g-OFdhBEfE6IPEggnhvCNIIdRZ-SAmwneWnVMfqvF_joCSAI5yHwWlZkXO8Mt5n32DqkS5ZwLJrgHbYcA3Pb0XSAFsSBp4E4Xdbfj2OwIvZo?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">از&nbsp; این اثر برای تنظیم سرعت سیالات و هوا در لوله های صنعتی مثلا آب یا نفت زیاد استفاده می شود. با ورود سیال به بخش باریک لوله، سیال سرعت پیدا می کند و فشار آن پایین می آید. با استفاده از این کاهش فشار، می توان&nbsp; یا دبی سیال و فشار وارد به دیواره لوله را اندازه گیری کرد.&nbsp;</p> <p dir="rtl">حالا دقیقا اثر ونتوری چیست که با استفاده از آن می توان دبی سیالات را اندازه گیری کرد؟</p> <h2 dir="rtl">اثر ونتوری چیست؟</h2> <p dir="rtl">وقتی افزایش سرعت و کاهش فشار جریان در بخش باریک لوله رخ دهد، به آن اثر ونتوری می گویند. این اثر ابتدا توسط فیزیکدان ایتالیایی جیووانی باتیستا ونتوری کشف شد. این اثر را می توان با معادله برنولی توضیح داد. این معادله قانون اصلی دینامیک سیالات است.&nbsp;</p> <p dir="ltr">P + 1/2 &rho; v^2 + &rho; gh = ثابت</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">در این معادله:</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">P نشان دهنده فشار سیال&nbsp;</p> <p dir="rtl">&rho; چگالی سیال&nbsp;</p> <p dir="rtl">v سرعت سیال&nbsp;</p> <p dir="rtl">g سرعت ناشی از گرانش&nbsp;</p> <p dir="rtl">h ارتفاع سیال است.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <h2 dir="rtl">کاربرد اثر ونتوری</h2> <p dir="rtl">این پدیده اثر برای اندازه گیری سرعت سیال در لوله استفاده می شود، زیرا سرعت سیال متناسب با اختلاف فشار در لوله است. همچنین از این اثر به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند طراحی بال هواپیما، طراحی جریان هوای دودکش و سیستم های لوله کشی زیر آب استفاده می شود. این یک اصل بسیار مهم در مکانیک سیالات است و تأثیر عمیقی بر بسیاری از شاخه های&nbsp;</p> <p dir="rtl">مهندسی و فیزیک دارد.</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfaiQtJKdukM_2JAahXQmyjfTJb7RL2gKidDSZKtt924OeIYbxmfNGHoWEpmx-DyDiD-C6M4LEAGuLFlKlsYVw5lbsZB3-iWDyuUrMB_OhMpk5TTKbDAvx5T3qQfOW_OSW5Q8CgIz0g3OZqe563HKywNKE?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p dir="rtl">یا همین اسپری ها. در بطری های اسپری، هوا از بخش باریک رد می شود و سپس مایع داخل بطری به بیرون پاشیده می شود. در واقع، این هوا است که مایع داخل بطری را به جلو می راند و با فشار تنظیم شده آن را به بیرون پخش می کند.&nbsp;</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfmHuHM_aGuepyRYCcL3bZF7Sef5kDWCI1xGiinlLngpa3G5q1w4CtPyjy-UUWyfGmDm_N-uFy0c1Tw5LaAImWCE4I3S5TCWW4HJUiJs2iWr68zrTvfoXrFEeI5VmZxr64y-UdUSP1T3nwAqCyPey7GcBov?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <h2 dir="rtl">کاربرد لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">حالا که با اثر ونتوری کامل آشنا شدید، موارد مصرف آن را می توان کاملا درک کرد. از لوله های ونتوری برای موارد زیر استفاده می شود:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">صنایع نفت و گاز</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">اندازه گیری دقیق سیال منتقل شده</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">سنجش جریان هوا در موتورهای خودرو</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">اندازه گیری جریان خون در رگ</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">کاربراتورهای ماشین</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">راکت های فضایی</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">صنایع آب و فاضلاب</p> </li> </ul> <h2 dir="rtl">مزایای لوله ونتوری&nbsp;</h2> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">دقت بالا</p> </li> </ul> <p dir="rtl">لوله&zwnj;های ونتوری دقت بالایی در اندازه&zwnj; گیری جریان دارند به&zwnj; ویژه در صنایع آب، نفت و گاز.&nbsp; طراحی لوله ونتوری حداقل افت فشار را امکان پذیر می کند و در نتیجه اندازه گیری های دقیق را انجام می دهد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">پایین آوردن فشار بالا</p> </li> </ul> <p dir="rtl">لوله های ونتوری معمولاً افت فشار کمتری در مقایسه با اوریفیس پلیت ها دارند. اوریفیس پلت (Orifice plate) یک صفحه سوراخ دار است که به صورت عمودی روی مسیر جریان سیالات در خط لوله نصب می شود. یعنی اینکه اتلاف انرژی کمتری دارد و از لحاظ مصرف انرژی به صرفه تر است.&nbsp;</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXc2_ifNRv_yi-XKSBSPpRW1iriHC838msFEsl8P7MfbFRt_5ky0i9uyi92OH88xIIqZSwCaz1rga8zZgPlzQbMFUw-jzpqMngAdhWEk_a7WiCbSIxEi4P41V6-UVHe7Q5l_jcwvjaWZawPouxky9hTumBU?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p dir="rtl">​</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">اندازه گیری دبی های مختلف</p> </li> </ul> <p dir="rtl">لوله&zwnj;های ونتوری می&zwnj;توانند طیف وسیعی از دبی را اندازه&zwnj; گیری کنند. همچنین، نسبت چرخش بهتری نسبت به اریفیس پلت ها دارند.&nbsp;</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">حساسیت کم</p> </li> </ul> <p dir="rtl">لوله های ونتوری نسبت به سایر دبی سنج ها حساسیت کمتری به تغییرات خواص سیال مانند دما، چگالی و ویسکوزیته دارند. به دلیل همین ویژگی ها،&nbsp; در شرایط عملیاتی مختلف بهتر عمل می کنند و برای انواع خطوط لوله مناسب هستند.</p> <h2 dir="rtl">معایب لوله های ونتوری</h2> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">قیمت بالا</p> </li> </ul> <p dir="rtl">هزینه نصب آنها در مقایسه با روتامتر یا دوارسنج بیشتر است. همچنین طراحی و ساخت این لوله ها به مهندسی دقیق نیاز دارد که هزینه های اضافی در بر دارد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">محدودیت سایز</p> </li> </ul> <p dir="rtl">سایز این لوله ها اکثرا بزرگ است و محدودیت های فضایی ایجاد می کند.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">نصب پیچیده</p> </li> </ul> <p dir="rtl">نصب این لوله ها به سادگی نیست و مستلزم تخصص بالا است. همچنین باید آنها را به درستی تنظیم کرد و دقیق جایگذاری کرد.</p> <h2 dir="rtl">روش کار لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">ابتدا یک سیال از قسمت باریک یا گلویی لوله رد می شود. سپس، سرعت آن پایین می آید و با استفاده از فشار سنج، فشار ورودی را اندازه گیری می کنند. حالا مهندسان به کمک روابط ریاضی، سرعت جریان لوله را محاسبه می کنند.</p> <h2 dir="rtl">استانداردهای لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">این محصول بر اساس استانداردهای زیر ساخته می شود:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">ISO 5167-4</p> </li> </ul> <p dir="rtl">استانداردی ایزو برای شکل هندسی، روش نصب و تعیین دبی سیال لوله های ونتوری است. همچنین در این راهنما، روش های اندازه گیری و محاسبه دبی جرمی ارائه شده است.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">ASME MFC-3M</p> </li> </ul> <p dir="rtl">استانداردی آمریکایی برای روش نصب و شکل لوله ونتوری برای اریفیس پلیت ها و نازل ها است. نحوه اندازه گیری جریان سیال در این استاندارد نیز آمده است. این استاندارد در سال 1985 منتشر شد و بعدا چندین ویرایش روی آن انجام شد که آخرین آن مربوط به سال 2022 است.</p> <h2 dir="rtl">سایز لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">سایز اسمی&nbsp; لوله ونتوری از 50 تا 1200 میلی متر است. کلیه ابعاد این محصول بر اساس استانداردهای بین المللی گفته شده تولید می شود.</p> <p dir="rtl">دبی سنج یا فلومتر لوله ونتوری</p> <p dir="rtl">فلومتر، ترکیبی از یک لوله ونتوری، یک فرستنده فشار دیفرانسیل و یک شیر است. اغلب برای اندازه گیری جریان لوله های تحت فشار استفاده می شود.</p> <p dir="rtl">این دبی سنج&nbsp; اغلب برای اندازه گیری جریان سیالاتی مانند هوا، گاز طبیعی و آب استفاده می شود و شامل سه بخش است:&nbsp;</p> <p dir="rtl">انقباض</p> <p dir="rtl">گلو</p> <p dir="rtl">نشر</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXepYgG27w6TxB4ITezTQUvZUpuDUzkNYdcPs5k4zHLb5wvw-EpGyI3baJeoPrS3BCuuwExhPwPCajvRrlR1kVCe5eLZX3WxwNG3BMlPO45EqozYiKQTtooZM0KlsFpRmzmKM7q7uBR0g5JV0RSy6jgZNUJ-?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <h2 dir="rtl">انواع لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">از لحاظ طراحی، لوله های ونتوری به 5 دسته استاندارد (کلاسیک)، معمولی، جریان، کم قطر و مربعی دسته بندی می شود.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">لوله ونتوری استاندارد (کلاسیک)</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">لوله ونتوری استاندارد (کلاسیک) از یک بخش استوانه ای ورودی A، یک بخش انقباض مخروطی B، یک گلوگاه استوانه ای C و یک بخش نشر مخروطی E تشکیل شده است.&nbsp;</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfOoqwIJ80KwKFM_EySqLE32D9KzekhpjkBVCj9-4ujeg0MYU21zmz5MYYOWlecaIFN-HbYV-WLSPg7fQBIeKOmrMAKrX702Lln0_TbDq3ncLun6KUoX-aPocAyCeL0MmAHKFgyWl5vsr-SkjOzI3QyI5_U?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p dir="rtl">بخش انقباض B مخروطی است و دارای زاویه 21&ordm;&plusmn;1&ordm; است. گلو C یک بخش استوانه ای دایره ای با قطر d دارد و طول آن برابر با d است. قسمت واگرا E شکلی مخروطی با زاویه گستردگی 7&ordm;~15&ordm; دارد.</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">لوله ونتوری معمولی</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">مثل نوع استاندارد، از یک بخش استوانه ای ورودی A، یک بخش انقباض مخروطی B، گلوگاهی استوانه ای C و بخش نشر مخروطی E تشکیل شده است.</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXf_eGH1kjCcZYj4ae5YaxuqfAdd02A7xGMrvWVoFQDn1xpLPY9JzfJLXiAqM-G162lDov9RDhyBHOmksUGqq27CZx09AUkCnP_ONaSo4U-Sdvquh-u1C6dIFzY4wH0MWSsy9LdcwOBl7HH1Eg8WaBGTpMtq?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">لوله ونتوری جریان</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">مشخصات این مقطع مانند نوع استاندارد آن است. لوله جریان از یک روش فشار ویژه استفاده می کند تا به طور گسترده در اندازه گیری جریان فاز مخلوط استفاده شود.</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXf2LiRsUtKBHU_EYQdTpXkw8UoLF1VtDA0tAsu1FRo9ttS2xjXU6lH7RMXkWNAVGhuCm0R0jgkYJijqY_oX0mkPaHj0CInjMZkIrTmgLq0GvTAu6Foz8QobhEJbFBD8ZMkmZtgmhu1r1EmjL99PykkaPz8?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">لوله ونتوری کم قطر</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">مشخصات هندسی این لوله هم مانند نوع کلاسیک آن است با این تفاوت که قطر کمتری دارد.&nbsp;</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXdto0s4Zir7OBR1I8ZBGnk6pa-Iu8nM8u9N0NXLngpEvCs_j-GOVzwh3OlyIFV51oIOy2ibbOnPmLiGpb5XcWeDqUChP5uV6ET0Aqd_45rRKG94ZTkPyweLlIS1y8tw116o5S1wz2efv7_SOHmI48_tOA?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <h3 dir="rtl" role="presentation">لوله ونتوری مربعی</h3> </li> </ul> <p dir="rtl">شکل آن مربعی است و عمدتا برای ساخت نیروگاه ها و سیستم های مکش استفاده می شود. مشخصات فنی این لوله به شرح زیر است:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">قطر اسمی: DN=1.13&times;(WH)0.5&le;6000mm</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">نسبت قطر ورودی W/H: 0.5&le;W/H&le;2.0</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">نسبت قطر گلو: w/h: 0.5&le;w/h&le;2.0</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">مقدار &beta; معادل: 0.44&le;&beta;=(w/h)0.5/(W/H)0.5&le;0.74</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">محدوده اعداد رینولدز: 2&times;105&le;ReD&le;2&times;107</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">دقت: &plusmn; 1%</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">تکرارپذیری: &plusmn; 1%</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">فشار کاری: 0 تا 25 مگاپاسکال</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">دمای کار: -100 ℃ ~ 500 ℃</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">نسبت چرخش: 1:10</p> </li> </ul> <h2 dir="rtl">بخش های کار لوله ونتوری</h2> <p dir="rtl">لوله ونتوری از بخش های زیر تشکیل شده است:</p> <ul> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">بخش ورودی: یک بخش استوانه ای کوتاه با قطر D</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">بخش انقباضی: شکل یک لوله مخروطی است که زاویه آن حدودا&nbsp; 21&deg;&plusmn;2&deg;&nbsp; درجه است.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">گلوگاه: یک بخش لوله مستقیم کوتاه با قطر حدود 1/3 ~ 1/4D و طولی برابر با قطر لوله.</p> </li> <li dir="rtl" aria-level="1"> <p dir="rtl" role="presentation">بخش نشر: لوله مخروطی با زاویه مخروطی 8 درجه تا 15 درجه.&nbsp; حداقل 4 سوراخ اندازه گیری فشار روی آن وجود دارد.</p> </li> </ul> <p dir="rtl">علاوه بر این، در مرکز گلوگاه، یک حلقه اندازه گیری فشار چند کاناله نیز وجود دارد که به فشار سنج منتهی می شود. اختلاف فشار بین قسمت ورودی و کوچکترین بخش (یعنی قسمت گلو) را می توان از طریق فشارسنج اندازه گیری کرد.</p> <p dir="rtl">فرض کنید سرعت متوسط، فشار متوسط و سطح مقطع در قسمت ورودی و گلوگاه v1، p1، S1، و v2، p2، S2 باشد. چگالی سیال &rho; است.</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXfp0u89YwMDTbCSbSwLDjnN9BkcNtVSUz0K9FPDqoMoVb0env3qlNg5MLT5uSpinOfBu96EyRrqQznF9rR6x7IWRYpestLlRJtDUjhTY3Hxv4V-2ptUvGIqwG73zyy27Ie_ruYufIXG5CAjsi8BuP5xfWo?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl">با استفاده از قضیه برنولی و معادله پیوستگی و توجه به اینکه خطوط جریان متوسط حرکتی در یک ارتفاع هستند، می&zwnj; توان معادله&nbsp; زیر به دست آورد:</p> <p><strong>&nbsp;</strong></p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXeYJMF7ldwnvAYI5fn5H_OlsjxKtAj3K5HMQbLOETqdo5h7ulTVHuWoR7zidYBVvKyLpYsu1vNBnsuxHTGrcXUDex3mT4lwGD7e0c0hZU8UPk8d8E2MVXJAvydHVZ2Xws0BLy4mxrPeA3ivgHb7EXJFsNDw?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468"></p> <p dir="rtl">سپس فرمول محاسبه دبی Q را می توان به دست آورد:</p> <p dir="rtl"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://lh7-us.googleusercontent.com/docsz/AD_4nXdj6G9H53L4CYkQCUtrNN-H0zCNrsQ6_vKkpM3B3D0FboGHq-avIyK4OLPgeA5oYu0Va2gnmGte5mfnr7pF6F7DLECUpI8WDzho0ZfJMdZSbO7LV2iZ_hVlt7tLn558l5n6L8dsEycYEat-yu318I2UvJP9?key=Z6M-rSTbSF-bdSTnTfu8gw" width="624" height="468">پس از بدست آوردن &rho;، S1، S2 و اندازه گیری p1-p2 می توان دبی Q را طبق فرمول فوق بدست آورد.</p> <p dir="rtl">کلام آخر</p> <p dir="rtl">لوله ونتوری از لوله های خاص و برای اندازه گیری فشار و دبی سیالات است. این لوله در وسط یک حالت گلوگاهی دارد و فشار را کاهش می دهد. مهندسان با استفاده از محاسبات و فرمولهای ریاضی ، میزان دبی سیال را حساب می کنند. این لوله در 5 گروه (کلاسیک)، معمولی، جریان، کم قطر و مربعی قرار می گیرد.<strong id="docs-internal-guid-055aca8d-7fff-984a-89a5-191c8301e59d"></strong></p>