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

۱. لوله پیتوت ساده (Simple Pitot Tube)

این نوع از لوله پیتوت فقط قادر به اندازه‌گیری فشار کل (مجموع فشار استاتیک و دینامیک) است. فشار رکود در نوک لوله اندازه‌گیری می‌شود و فشار استاتیک از طریق پیزومترهایی که در اطراف لوله قرار دارند، به‌دست می‌آید. این نوع لوله بیشتر در سیستم‌هایی با سرعت‌های بالا کاربرد دارد و ساختار ساده‌ای دارد.

۲. لوله پیتوت-استاتیک (Pitot-Static Tube)

نسخه پیشرفته‌تر لوله پیتوت ساده است و هر دو فشار استاتیک و دینامیک را هم‌زمان اندازه‌گیری می‌کند. در این نوع، فشار استاتیک از طریق سوراخ‌هایی در کناره‌های لوله اندازه‌گیری می‌شود. دقت بالاتر این ابزار، آن را برای کاربردهای دقیق‌تری همچون اندازه‌گیری جریان در لوله‌ها، کانال‌ها و تونل باد مناسب می‌سازد.

۳. لوله استاتیک (Static Tube)

اگرچه از نظر عملکردی شبیه به لوله‌های پیتوت به‌نظر می‌رسد، اما لوله استاتیک تنها فشار استاتیک را اندازه‌گیری می‌کند و به تنهایی برای محاسبه سرعت جریان کافی نیست. این وسیله معمولاً به‌صورت مکمل در کنار لوله پیتوت برای افزایش دقت اندازه‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مزایا و معایب لوله پیتوت

مزایا:

• عدم نیاز به کالیبراسیون پیچیده: برخلاف بسیاری از ابزارهای اندازه‌گیری صنعتی، پیتوت تیوب برای محاسبه سرعت سیال نیازی به مرجع استاندارد ندارد.

• هزینه نگهداری پایین: این دستگاه از قطعات متحرک پیچیده برخوردار نیست و به‌همین دلیل هزینه تعمیر و نگهداری آن بسیار پایین‌تر از ابزارهای مشابه است.

• افت فشار کم: استفاده از لوله پیتوت منجر به افت فشار ناچیز در مسیر جریان می‌شود، که این ویژگی به‌ویژه در صنایع حساس اهمیت بالایی دارد.

• ساختار ساده: نصب آسان و ساختار فیزیکی ساده این ابزار باعث می‌شود حتی در سیستم‌های غیرپیشرفته هم قابل استفاده باشد.

معایب:

• حساسیت به انسداد: یکی از نقاط ضعف پیتوت تیوب، احتمال انسداد پورت‌ها در طول زمان است. گردوغبار، رسوبات یا یخ‌زدگی می‌توانند باعث اختلال در عملکرد شوند.

• کاهش دقت در استفاده بلندمدت: در صورت عدم نگهداری مناسب، دقت اندازه‌گیری به مرور زمان کاهش می‌یابد.

 

محدودیت‌ها و چالش‌ها

با وجود دقت بالای لوله‌های پیتوت در بسیاری از شرایط، برخی محدودیت‌ها همچنان وجود دارد:

• در جریان‌های با سرعت پایین، فشار دینامیک بسیار کم است و دقت اندازه‌گیری کاهش می‌یابد.

• در جریان‌های مافوق صوت، فرضیات معادله برنولی دیگر معتبر نیستند و ممکن است به نتایج نادرستی منجر شود.

• شرایط محیطی خاص مانند یخ‌زدگی یا وجود مواد رسوبی می‌توانند منجر به انسداد لوله و بروز خطا شوند.

 

لوله‌های پیتوت ابزارهایی کلیدی برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیالات هستند که کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله هوافضا، مهندسی مکانیک، تأسیسات صنعتی و تهویه مطبوع دارند. انواع مختلف این لوله‌ها با توجه به دقت موردنیاز و شرایط کاری انتخاب می‌شوند. با این حال، توجه به محدودیت‌ها و مراقبت‌های لازم برای حفظ دقت و عملکرد صحیح آن‌ها ضروری است.

 

سوالات متداول درباره لوله پیتوت

لوله پیتوت چیست؟
ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیالات (مایعات و گازها) از طریق محاسبه اختلاف فشار استاتیک و دینامیک.

چگونه لوله پیتوت سرعت را اندازه‌گیری می‌کند؟
با اندازه‌گیری فشار رکود (در نوک لوله) و فشار استاتیک (در کناره‌ها)، سرعت جریان سیال با استفاده از فرمول‌های دینامیک سیالات محاسبه می‌شود.

آیا این ابزار در همه صنایع قابل استفاده است؟
بله، از صنایع هوایی و نیروگاهی گرفته تا سیستم‌های تهویه و تأسیسات، لوله پیتوت کاربرد گسترده‌ای دارد.

تفاوت لوله پیتوت با مانومتر چیست؟
مانومتر برای اندازه‌گیری فشار مطلق یا نسبی به‌کار می‌رود، در حالی‌که پیتوت تیوب برای اندازه‌گیری سرعت جریان طراحی شده است.

آیا در شرایط محیطی خاص می‌توان از پیتوت تیوب استفاده کرد؟
در بیشتر شرایط قابل استفاده است، اما در محیط‌هایی با رطوبت یا دمای بالا، استفاده از نسخه‌های مقاوم توصیه می‌شود.

چه سیالاتی را می‌توان با لوله پیتوت اندازه گرفت؟
این ابزار برای اندازه‌گیری سرعت جریان هوا، آب، گازهای صنعتی و حتی نفت استفاده می‌شود.

چه عواملی بر دقت آن تأثیر دارند؟
کیفیت نصب، انسداد در پورت‌ها، تغییرات شدید دما و فشار و نگهداری نامناسب می‌توانند باعث کاهش دقت شوند.