لوله پیتوت | انواع | نحوه کارکرد

پیتوت تیوب

کاربردها : نفت و گاز / پتروشیمی / نیروگاهی / آب و فاضلاب

انواع : Standard Model Square Bar 20x20 mm, Standard Model Bar 32x32mm

Special Device: Diamond Shape-Manufactured by Square Bar sized with Stress and Vibrations Analysis Results;

ماده : Stainless Steel 316 /Titanium / Monel / As per Customer’s requirements

استاندارد محاسبات : Aramak Standrads

اتصالات :Threaded Coupling / Flanged Nozzle

در سال ۱۷۰۰ در کشور ایتالیا یک مهندس متخصص به‌ نام هنری پیتوت، دستگاهی برای اندازه‌ گیری سیالات و مواد در جریان موجود در مخازن اختراع کرد. این شخص محقق بعد از ساخت کامل این ابزار نام خود را بر روی آن قرار داد و از آن‌ پس به‌ نام لوله پیتوت یا پیتوت تیوب در جهان صنعت معرفی گردید. محصولی که امروزه در دست بشر جهت اندازه گیری مصارف مختلف صنعتی قرار دارد، پیتوت تیوب تکامل‌ یافته مهندس ایتالیایی می‌ باشد. در نیمه‌ های قرن نوزدهم یک دانشمند یا محقق دیگر به‌ نام هنری دارسی تصمیم گرفت که لوله پیتوت ابداعی هنری پیتوت را مورد بازبینی قرار دهد و بر روی سرعت محاسبات آن بیفزاید. البته هنری دارسی تنها شخصی نبود که پیتوت تیوب را مورد بازبینی قرارداد بلکه محققان دیگری نیز در سال‌ ها و سده‌ های دیگر بر روی این لوله مطالعات گوناگونی انجام دادند. بنابراین می خواهیم این مقاله را به بیان اطلاعاتی راجع به پیتوت تیوب اختصاص دهیم.

بررسی پیتوت تیوب یا لوله پیتوت

از ابزار پیتوت تیوب برای محاسبه سرعت مواد سیال صنعتی استفاده می‌ شود. پیتوت تیوب از دو ورودی برخوردار هست. محل قرارگیری ورودی اول در مسیر جریان سیالات بوده که برای محاسبه میزان فشار کلی سیال به‌ کار می‌ رود و ورودی دوم در قسمت قائم سیالات واقع شده که برای محاسبه فشارهای استاتیکی کاربرد دارد. برای محاسبه میزان فشار دینامیکی سیالات موجود باید ابتدا فشار استاتیک و فشار کل محاسبه شود تا با بررسی اختلاف بین این دو فشار بتوان به فشار دینامیک توسط پیتوت تیوب دست پیدا کرد. زمانی‌ که از پیتوت تیوب برای محاسبه‌ فشار کل استفاده می‌ شود لازم است که محل قرارگیری ورودی به دقت بررسی شود و نقطه‌ ای برای قرار گرفتن ورودی انتخاب گردد که در حد میانگین مقطع مورد نظر باشد؛ زیرا در بخش‌های گوناگون پیتوت تیوب حرکت مواد سیال یکسان نیست.

سنسورهای لوله پیتوت به عنوان سنسورهای فشار تفاضلی برای اندازه گیری جریان طبقه بندی می شوند.
اصل اندازه گیری لوله پیتوت از تفاوت فشار دینامیکی در سمت بالادست و فشار استاتیکی در سمت پایین دست استفاده می کند.
سنسورهای لوله پیتوت برای اندازه گیری جریان گاز، بخار و مایعات استفاده می شود.
افت فشار در سنسور لوله پیتوت کمتر از عناصر اولیه است که از فشار دیفرانسیل برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کنند.
مواد پروب استاندارد 1.4404 است، با این حال، بسته به فشار و دمای عملیاتی، سنسورهای لوله پیتوت را می توان در مواد دیگری مانند آلیاژ c-276، آلیاژ 625، آلیاژ 400، 600، 800 PTFE، PVDF و غیره ساخت.
در صورت تمایل، سنسور لوله پیتوت ممکن است یک سنسور دما (RTD یا TC) داشته باشد.

لوله پیتوت بر اساس اندازه‌گیری اختلاف فشار بین دو نقطه، یعنی فشار استاتیک و فشار رکود (stagnation pressure)، سرعت جریان سیال را محاسبه می‌کند. در لوله پیتوت، یک سوراخ در قسمت نوک لوله برای اندازه‌گیری فشار رکود وجود دارد که مربوط به جایی است که سرعت جریان به صفر می‌رسد. در عین حال، فشار استاتیک از طریق سوراخ‌های جانبی که عمود بر جهت جریان قرار دارند، اندازه‌گیری می‌شود.

فرمول اصلی برای محاسبه سرعت جریان از اختلاف فشار کل (که شامل فشار دینامیکی و استاتیک است) و فشار استاتیک به شرح زیر است:

سرعت جریان سیال را می‌توان با استفاده از اختلاف بین فشار کل و فشار استاتیک محاسبه کرد. این رابطه از معادله برنولی استخراج شده است که بیان می‌کند مجموع فشار استاتیک و فشار دینامیکی برابر با فشار کل خواهد بود. بر این اساس، سرعت جریان VV را می‌توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

V=2(pt−ps)ρV

که در این رابطه، ptp_t فشار کل، psp_s فشار استاتیک چگالی سیال است. این معادله نشان می‌دهد که سرعت جریان مستقیماً به اختلاف فشار کل و فشار استاتیک وابسته است و با افزایش این اختلاف، سرعت نیز افزایش می‌یابد. از آنجا که این فرمول از معادله برنولی مشتق شده است، فرض می‌شود که سیال تراکم‌ناپذیر بوده و در یک جریان پایا بدون تأثیرات لزجت جریان دارد.

کاربردهای لوله پیتوت

لوله‌های پیتوت کاربردهای وسیعی در مهندسی سیالات دارند.لوله‌های پیتوت به طور گسترده برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال در لوله‌ها، کانال‌ها و سیستم‌های دیگر به کار می‌روند. این اندازه‌گیری می‌تواند برای محاسبه دبی جریان سیال یا بررسی تغییرات سرعت در سیستم‌های مختلف مفید باشد.لوله‌های پیتوت به عنوان ابزار اصلی برای اندازه‌گیری سرعت هوا در پروازهای هواپیما استفاده می‌شوند.

در این کاربرد، لوله پیتوت سرعت جریان هوای اطراف هواپیما را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات مهمی برای ایمنی پرواز فراهم می‌کند.لوله‌های پیتوت همچنین برای اندازه‌گیری سرعت جریان در رودخانه‌ها، سیلاب‌ها و دیگر جریان‌های طبیعی کاربرد دارند. این ابزار به خصوص برای اندازه‌گیری جریان‌های با سرعت بالا مفید است.

انواع لوله‌های پیتوت

لوله پیتوت ساده (Simple Pitot Tube)

این نوع لوله پیتوت تنها فشار کل (مجموع فشار استاتیک و دینامیک) را اندازه‌گیری می‌کند. در این لوله، فشار رکود در نوک لوله اندازه‌گیری می‌شود و فشار استاتیک به کمک پیزومترهایی که در اطراف لوله قرار دارند، محاسبه می‌گردد. این دستگاه مناسب برای استفاده در سیستم‌هایی با سرعت‌های بالا است.

لوله پیتوت-استاتیک (Pitot-Static Tube)

این نوع لوله پیتوت، به‌روزتر است و شامل هر دو بخش لوله پیتوت و استاتیک در یک وسیله می‌باشد. فشار استاتیک معمولاً در سوراخ‌های جانبی لوله اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه دقیق‌تر از لوله پیتوت ساده است و در کاربردهای پیچیده‌تری مانند اندازه‌گیری سرعت جریان در لوله‌ها و کانال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لوله استاتیک (Static Tube)

این وسیله در واقع نوعی لوله پیتوت نیست، بلکه یک وسیله جداگانه است که تنها فشار استاتیک را اندازه‌گیری می‌کند. در برخی از موارد، این دستگاه به همراه لوله پیتوت برای اندازه‌گیری دقیق‌تر فشار استاتیک و دینامیک استفاده می‌شود.

مزایا و معایب لوله پیتوت

وقتی از پیتوت تیوب برای اندازه‌ گیری سیالات استفاده می‌ کنید نیاز به مقایسه اندازه صورت‌ گرفته با یک واحد استاندارد وجود ندارد، این از مزیت‌ های پیتوت تیوب به شمار می‌ رود. مزیت دیگر این دستگاه به هزینه‌ ها مربوط است. همان‌ طورکه می‌ دانید ابزارها و دستگاه‌ های صنعتی هزینه بر هستند و نیاز هست که هزینه‌ها ی تعمیر و نگه‌ داری زیادی بر روی آن‌ ها صورت گیرد. این در شرایطی است که پیتوت تیوب هزینه نگه داری و تعمیر زیادی در مقایسه با دیگر ابزارهای اندازه گیری صنعتی ندارد. دیگر مزیت پیتوت تیوب به فشار مربوط می‌ شود. افت فشار یکی از مسائلی هست که کاربران صنعتی موقع اندازه گیری مواد با آن روبرو هستند. استفاده از پیتوت تیوب باعث می‌ شود که افت فشار زیادی صورت نگیرد. مزیت دیگری که می‌ توان برای این دستگاه صنعتی برشمرد ساختار و چارچوب این ابزار است.

علی‌ رغم پیچیده بودن ساختار دستگاه‌ های مشابه، پیتوت تیوب ازنظر چارچوب، چهارچوب ساده‌ ای داشته و پیچیده نیست. ساده بودن ساختار پیتوت تیوب باعث شده که برای نصب آن نیاز به ابزارهای پیشرفته یا تخصص و مهارت زیاد وجود نداشته باشد. برای نصب تنها نیاز است کا با استفاده از یک دستگاه بر روی بخشی از لوله، پنس یا شکافی ایجاد کرد تا بتوان پیتوت تیوب را درون آن سوراخ جای داد. در کنار مزایای بیان شده پیتوت تیوب معایبی هم دارد. ازجمله معایبی که می‌ توان برای این دستگاه برشمرد احتمال خطا در اندازه به دست آمده در زمان‌های طولانی است. این خطا نیز به‌ دلیل ایجاد انسداد در پورت‌ های پیتوت تیوب خواهد بود.

محدودیت‌ها و چالش‌ها

با وجود اینکه لوله‌های پیتوت ابزارهای دقیقی برای اندازه‌گیری سرعت جریان هستند، استفاده از آن‌ها محدودیت‌هایی نیز دارد. به عنوان مثال، این ابزار در جریان‌های با سرعت پایین نمی‌تواند دقیق عمل کند زیرا فشار دینامیکی بسیار کم می‌شود و اندازه‌گیری آن دشوار می‌شود. همچنین در جریان‌های فوق صوتی، فرضیات معادله برنولی ممکن است نقض شوند و باعث خطا در اندازه‌گیری‌ها شوند.

همچنین، لوله‌های پیتوت به انسداد حساس هستند. جمع شدن یخ یا رسوبات در داخل لوله می‌تواند باعث اختلال در اندازه‌گیری‌ها و نتایج نادرست شود. بنابراین، نگهداری و مراقبت صحیح از این دستگاه‌ها برای عملکرد دقیق آن‌ها ضروری است

نتیجه‌گیری

لوله پیتوت یکی از ابزارهای اساسی در اندازه‌گیری سرعت جریان سیالات است که در صنایع مختلف، به ویژه در هوافضا و مهندسی سیالات، کاربرد فراوان دارد. این وسیله با اندازه‌گیری اختلاف فشار بین فشار استاتیک و رکود می‌تواند سرعت جریان را محاسبه کند. انواع مختلفی از لوله‌های پیتوت وجود دارد که بر اساس نیاز و نوع کاربرد می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. با این حال، برای بهره‌برداری بهینه از لوله‌های پیتوت، باید محدودیت‌ها و شرایط خاص کاربرد آن‌ها را مدنظر قرار داد.

سوالات متداول درباره لوله پیتوت:

لوله پیتوت چیست؟ لوله پیتوت دستگاهی است که برای اندازه‌گیری سرعت سیالات (گاز یا مایع) در سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود. این لوله‌ها به طور معمول برای اندازه‌گیری سرعت جریان هوا یا سایر سیالات در کاربردهای صنعتی به کار می‌روند.
چگونه لوله پیتوت سرعت سیال را اندازه‌گیری می‌کند؟ لوله پیتوت با ایجاد اختلاف فشار بین دو نقطه، سرعت سیال را محاسبه می‌کند. یکی از این نقاط فشار استاتیک و دیگری فشار داینامیک است که از طریق فرمول خاصی به سرعت سیال تبدیل می‌شود.
آیا لوله پیتوت در همه صنایع کاربرد دارد؟ بله، لوله پیتوت در صنایع مختلفی از جمله مهندسی مکانیک، هوافضا، تهویه مطبوع، تولید برق، و بسیاری دیگر برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال به کار می‌رود.
چه تفاوتی بین لوله پیتوت و لوله مانومتر وجود دارد؟ لوله پیتوت عمدتاً برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیالات استفاده می‌شود، در حالی که لوله مانومتر برای اندازه‌گیری فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر کدام از این ابزارها بر اساس اصول مختلفی عمل می‌کنند.
آیا لوله پیتوت قابل استفاده در همه شرایط آب و هوایی است؟ لوله پیتوت معمولاً در شرایط محیطی مختلف قابل استفاده است، اما باید مراقب شرایط خاصی مانند دما و رطوبت زیاد بود. در برخی موارد، نیاز به انتخاب مواد خاص یا پوشش‌های مقاوم برای استفاده در شرایط خاص وجود دارد.
چه نوع سیالاتی می‌توان با لوله پیتوت اندازه‌گیری کرد؟ لوله پیتوت به طور کلی برای اندازه‌گیری سرعت جریان گازها یا مایعات مناسب است. سیالاتی مانند هوا، آب، نفت و گاز طبیعی رایج‌ترین کاربردها را دارند.
چه عواملی می‌توانند دقت لوله پیتوت را تحت تاثیر قرار دهند؟ عوامل مختلفی مانند کثیفی یا انسداد لوله، تغییرات دما و فشار، و همچنین کیفیت نصب و نگهداری لوله می‌توانند دقت اندازه‌گیری لوله پیتوت را تحت تأثیر قرار دهند.