لوله ونتوری یکی دیگر از روشهای اندازه گیری دبی بر پایه اختلاف فشار می باشد که در ادامه دو مقاله قبل اندازه گیری دبی حجمی به روش مکانیکی بدان پرداخته می شود. 

مقدمه

 اندازه گیری دبی سیالات بر اساس اندازه گیری اختلاف فشار شاید پرکاربردترین شیوه اندازه گیری دبی سیالات در صنایع باشد. در این شیوه اندازه گیری که از قانون برنولی بهره برده می شود، افت فشار  مسیر سیال که یا بصورت عمدی و یا غیر عمدی ایجاد شده است اندازه گیری می شود و از این راه سرعت سیال و از سرعت سیال دبی حجمی سیال محاسبه می گردد. بر این اساس دستگاه های اندازه گیری گوناگونی ساخته شده است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• دبی سنج های لوله ونتوری [۱]
• دبی سنج های صفحه اوریفیس[۲]
• دبی سنج های قطعه مخروطی[۳]

دبی سنجهای لوله ونتوری:

فرمول محاسبه سرعت در لوله ونتوری - تصویر برگرفته از وب سایت "http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/"

اساس عملکرد venturi tube همانند دیگر دستگاه های اندازه گیری دبی مبتنی بر فشار، اندازه گیری افت فشار ایجاد شده در مسیر سیال عبوری از لوله ونتوری و محاسبه سرعت سیال می باشد. همانطور که در رابطه فوق دیده می شود سرعت سیال پیش از ورود به لوله ونتوری را میتوان برحسب فشار P1 و P2 و سطح مقطع A1 و A2 بدست آورد. تابعیت سرعت سیال از چگالی سیال نشان دهنده اهمیت محاسبه چگالی سیال در کنار سرعت سیال برای دستیابی به دقت بیشتر می باشد. برای این منظور لازم است تا یک عدد دما سنج برای اندازه گیری لحظه به لحظه دمای سیال در لوله ونتوری تعبیه گردد. نام گذاری صورت گرفته برای این دست از فلومترها بر اساس شکل خاصی است که در مسیر عبور سیال ایجاد می گردد که به آن لوله ونتوری گفته می شود.

لوله ونتوری - تصویر لوله ونتوری بکار رفته در دبی سنج بر گرفته از وب سایت "http://www.leahmeter.com.sg/"

اساس ساختار venturi tube نخستین بار توسط J.B. Venturi  در ایتالیا ثبت گردید. ساختار ارائه شده توسط او دارای زاویه خاص ۲۱ (۲۵ تا ۳۰ نیز ساخته شده است) درجه و ۶ یا ۷ درجه در ورودی و خروجی گلوگاه لوله بوده است. و این ساختار بدینصورت در دستگاه های اندازه گیری دبی مبتنی بر لوله ونتوری تداوم یافته است.

شماتیک لوله ونتوری - شماتیک ساختار لوله ونتوری برگرفته از وب سایت"http://www.wermac.org/"

شکل ایجاد شده در لوله ونتوری باعث ایجاد افت فشاری ملایم در مسیر سیال می گردد و بدینصورت اصطکاک شدید و جریانهای مرزی جداگانه در مسیر سیال ناچیز می گردند و در نتیجه تلفات انرژی سیال زیاد نمی باشد. در این نوع از دبی سنجی، سیال می تواند فاز مایع و یا فاز گاز باشد.  همچنین در مقالات پیش رو خواهیم دید که ساختار venturi tube باعث دستیابی به دقت بهتری نسبت به دبی سنجهای صفحه اوریفیسی می شود و بازه وسیع تری از دبی ها را می تواند اندازه گیری کند. درمقابل ساختار venturi tube باعث بزرگ شدن دستگاه اندازه گیری هم چنین حساسیتهای بیشتر در فراید تولید آن می شود. در ارتباط با ملاحظات تایید صلاحیت و کالیبراسیون ساختار لوله ونتوری از روابطی نظیر رابطه زیر  استفاده می گردد.

در این رابطه پارامترها منطبق با تصویر فوق می باشند و پارامتر C یک پارامتر بی بعد است که دارای مقادیری بین ۰٫۹۳۵ ( برای لوله هایی با اندازه گلوگاه کوچک ) تا ۰٫۹۸۸ ( برای لوله هایی با اندازه گلوگاه بزرگ ). β نسبت میان D2/D1 است و A2 سطح مقطع ناحیه گلوگاه لوله می باشد. Sg نیز ضریب گرانش ویژه سیالی که برای فشار سنجی استفاده شده است می باشد. بر این اساس و با توجه به جایگزینی مقادیر برای venturi tube ساخته شده عدد بدست آمده نسبت به تجهیزات بهینه و مرجع سطح بندی می گردد.

نمونه ای از لوله ونتوری نصب شده - تصویر برگرفته از وب سایت "http://www.controlplusinc.com"

1. Venturi Tube Flow Meter
2. Orifice Plate Flow Meter
3. Cone Flow Meter

مراجع:

[۱]. http://hazeldorothy03orificevsventurimeter.blogspot.nl

[۲]. http://www.wermac.org/specials/venturiflowmeter.html

[۳]. https://en.wikipedia.org/wiki/Flow_measurement