گزارش آزمایشگاه مکانیک سیالات، بررسی جریان سنج ونتوری متر

هدف آزمایش:
آشنایی با جریان سنج ونتوری، تعیین ضریب تخلیه، تعیین افت فشار و مقایسه با حالت واقعی

مقدمه:
جریان سنج ونتوری متر یکی از ابزارهای دقیق و کاربردی در اندازه گیری جریان سیالات در لوله ها به شمار می رود و به دلیل طراحی خاص خود، امکان تعیین دبی و افت فشار با دقت بالایی را فراهم می کند. این جریان سنج با داشتن سوراخ کامل و استفاده از کل مقطع لوله، جریان سیال را بدون اختلال عمده منتقل می کند و به همین دلیل در سیستم های بزرگ و جریان های حجیم آب کاربرد گسترده دارد. اصول عملکرد ونتوری بر پایه تغییر فشار و سرعت سیال در مقاطع مختلف لوله استوار است و این تغییرات با استفاده از پیزومترها یا سایر ابزارهای اندازه گیری فشار ثبت می شود. مقطع ورودی ونتوری مخروطی شکل است و با کاهش سطح مقطع، سرعت سیال افزایش می یابد و فشار آن کاهش می یابد. این اختلاف فشار پایه اندازه گیری دبی جریان را تشکیل می دهد.

گلوگاه یا کوچک ترین مقطع ونتوری نقش حیاتی در ایجاد اختلاف فشار دارد و قسمت تخلیه پس از گلوگاه، فشار سیال را به میزان قابل توجهی بازیابی می کند. زاویه مخروط تخلیه که بین ۵ تا ۱۵ درجه طراحی شده است، از ایجاد آشفتگی در لایه مرزی جلوگیری کرده و اصطکاک جریان را به حداقل می رساند. به همین دلیل، جریان سنج ونتوری در مقایسه با سایر انواع جریان سنج ها، برای جریان های مایع، به ویژه جریان های بزرگ آب، عملکردی بهینه و مصرف انرژی کمتری دارد.

در این آزمایشگاه، دستگاه ونتوری با مقاطع مختلف از A تا L مورد بررسی قرار می گیرد و پیزومترهای تعبیه شده در هر مقطع فشار سیال را به صورت ارتفاع آب نمایش می دهند. این ارتفاع نشان دهنده فشار در نقطه مورد نظر است و اختلاف ارتفاع بین مقاطع مختلف، اختلاف فشار سیال را نمایش می دهد که برای تعیین دبی جریان و محاسبه ضریب تخلیه استفاده می شود. اندازه گیری دقیق فشار در نقاط مختلف، امکان تحلیل کامل رفتار جریان و نحوه انتقال انرژی سیال را فراهم می کند.

استفاده از ونتوری متر نه تنها محدود به مایعات نیست بلکه برای جریان گاز نیز کاربرد دارد، اما به دلیل بازیابی بالای فشار و کاهش افت انرژی، اغلب در جریان های آب و سایر مایعات حجیم ترجیح داده می شود. دستگاه آزمایشگاه شامل لوله ونتوری با قطر و فاصله مشخص در هر مقطع، امکان مشاهده تغییرات فشار و سرعت سیال را در هر مرحله فراهم می کند و شرایط واقعی جریان را به خوبی شبیه سازی می کند.

طراحی و ساخت این سیستم به گونه ای است که انتقال سیال با کمترین اختلال و حداقل ایجاد آشفتگی انجام شود. مخروط ورودی سرعت جریان را افزایش می دهد و فشار را کاهش می دهد، سپس مخروط تخلیه فشار را بازسازی کرده و جریان را به شرایط اولیه نزدیک می کند. این عملکرد دقیق، جریان سنج ونتوری را به ابزاری قابل اعتماد برای اندازه گیری دبی و تحلیل رفتار سیال در لوله ها تبدیل می کند و امکان بررسی تغییرات فشار و سرعت در طول مسیر را به شکل ملموس فراهم می کند.

فهرست مطالب:
هدف آزمایش
مقدمه
تئوری آزمایش
انواع معمول جریان سنجها
لوله ونتوری چیست؟
شرح آزمایش
اندازه گیری دبی جریان
آزمایش
نمونه محاسبات
ازلحاظ تئوری
از لحاظ عملی
پاسخ به سوالات
نتیجه گیری

یک گزارش کار کامل به همراه کلیه جداول اندازه گیری و نمودارهای حاصل از نتایج