محاسبه سرعت جریان با استفاده از لوله پیتوت چگونه است؟

لوله پیتوت از راحت ترین ابزارها برای سنجش و اندازه گیری سرعت می باشد. به کمک این وسیله می توانید سرعت جریان در همه سیالات را با بهره گیری از تبدیل انرژی جنبشی سیال به انرژی پتانسیل حساب کنید. در نظر داشته باشید که این وسیله مهم کاربری زیادی در صنعت های گوناگون مثل هوافضا، آیرودینامیک و اتومبیل رانی دارد. 

محاسبه سرعت جریان با استفاده از لوله پیتوت چگونه است؟

محاسبه سرعت جریان با استفاده از لوله پیتوت بر اساس اندازه گیری اختلاف فشار بین فشار استاتیک و فشار کل جریان انجام می شود. لوله پیتوت در مسیر سیال قرار می گیرد و دهانه آن رو به جریان است؛ در این حالت، فشار اندازه گیری شده در دهانه پیتوت، فشار کل یا فشار سکون نام دارد. با مقایسه این فشار با فشار استاتیک، فشار دینامیک جریان به دست می آید. سپس سرعت جریان از رابطه V = √(2ΔP/ρ) محاسبه می شود؛ در این رابطه، V سرعت جریان بر حسب متر بر ثانیه، ΔP اختلاف فشار دینامیک بر حسب پاسکال و ρ چگالی سیال بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب است. برای مثال، اگر اختلاف فشار اندازه گیری شده 500 پاسکال و چگالی سیال 1000 کیلوگرم بر متر مکعب باشد، سرعت جریان حدود 1 متر بر ثانیه خواهد بود. در کاربردهای صنعتی، برای افزایش دقت اندازه گیری می توان ضریب کالیبراسیون یا ضریب پیتوت را نیز در محاسبات وارد کرد، زیرا شکل لوله، شرایط نصب و نوع جریان می توانند روی نتیجه اثر بگذارند. بنابراین برای محاسبه دقیق سرعت جریان با لوله پیتوت، علاوه بر اختلاف فشار، باید چگالی سیال، شرایط کاری و مشخصات خود لوله نیز در نظر گرفته شود.

نحوه کار کردن لوله پیتوت چگونه است ؟

همان طور که در مقدمه بیان کردیم، لوله پیتوت وسیله ای است که برای سنجیدن سرعت سیال به کار می رود. این ابزار به طور عموم، سرعت نقطه ای سیالات را حساب می کند. ولی در بعضی از موارد سرعت متوسط سیال در یک مقطع تنها لازم است. لذا انواع متفاوتی از لوله های پیتوت برای کاربری های مختلف طراحی و ساخته شده اند. در نظر داشته باشید که در صنعت های مختلف، از این ابزار جهت حساب کردن سرعت جریان هوا در داکت ها و لوله ها و سرعت جریان سیال در لوله ها و کانال های باز استفاده می شود.

لوله پیتوت دقت پایین دارد، اما بسیار قابل اعتماد می باشد و هزینه کمی برای خرید آن باید صرف نمایید. در شرایط گوناگون مثل زمانی که دما بسیار بالا باشد و یا محدوده متنوع از فشار را بخواهید مورد سنجش قرار دهید می توانید از این وسیله کمک بگیرید. اگر بخواهید محدوده دقت این وسیله را بدانید باید آن را در حد محدوده دقت اریفیس در نظر بگیرید.

باید بدانید که لوله پیتوت و اریفیس یک سری تفاوت ها با هم دارند. از مهم ترین تفاوت هایی که برای آن ها می توان قائل شد، این است که اریفیس، جریان را به صورت کلی مورد بررسی قرار می دهد. این در حالی است که لوله پیتوت فقط سرعت یک نقطه از سیالات را مورد مطالعه قرار می دهد. از مزایای لوله پیتوت این است که می توان آن را بدون این که لازم باشد تا جریان قطع شود و خاموشی دستگاه اتفاق بیفتد، نصب و به جریان سیال فرستاد.

رابطه ای که لوله های پیتوت بر طبق آن ساخته شده اند، معادله برنولی می باشد. بر اساس این رابطه، ترم های گوناگون معادله بر مبنای فشار محاسبه می شوند. این رابطه نمایش می دهد که مجموعه فشار دینامیکی، استاتیکی و هیدرواستاتیکی در طول خط های جریان عدد ثابتی دارند.در محاسبه برای معادله برنولی چندین فرضیه مهم و اساسی وجود دارد. در اول، فرض شده است که تاثیر گرانروی و یا همان ویسکوزیته بسیار اندک و ناچیز می باشد. در فرضیه دوم جریان به شکل پایا در نظر گرفته می شود. فرضیه سوم این است که جریان را به شکل غیر قابل تراکم در نظر بگیرید. اصلی ترین نکته ای که در این جا باید به آن پرداخت این است که رابطه برنولی فقط در طول یک خط جریان محاسبه می شود.

نحوه کار لوله پیتوت چگونه است ؟

نحوه کار لوله پیتوت به این صورت است که بر سر مسیر حرکت مایعات گذاشته می شود و وقتی که پر می شود وقت سنجش فشار جریان می باشد.زمانی که مایعات در لوله پیتوت قرار می گیرند ساکن می شود و دیگر حرکتی ندارند. چون هیچ مسیری برای خارج شدن وجود ندارد. سطح مایع در پیتوت وابسته به سرعت جریان است. هر چقدر سرعت جریان بالاتر باشد، بعد از وارد شدن به لوله پیتوت سطح بیشتری دارد.

جمع بندی

در این مقاله در مورد محاسبه سرعت جریان با استفاده از لوله پیتوت صحبت کردیم و مزایا و معایب آن را برشمردیم. امروزه در صنایع مختلف از لوله پیتوت با توجه به کاربری های متنوع آن بسیار استفاده می شود.