لوله ونتوری چیست؟

لوله ی ونتوری یکی از پرکاربردترین انواع لوله محسوب می‌شود که جریان را اندازه‌گیری می‌کند. در مکانیک سیالات، دو مدل دبی جریان وجود دارد و هر دو را می‌توان با لوله ونتوری اندازه‌گیری کرد. لوله ونتوری کاربردهای گوناگونی دارد و در مکان‌های مختلفی مثل فاضلاب‌ها، پالایشگاه‌ها و مراکز پزشکی استفاده می‌شود.

در ادامه به شما می‌گوییم که لوله ونتوری چیست؟ چه ساختاری دارد و در چه صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همراه وبلاگ آیرومارت باشید.

تعریف ونتوری

به زبان ساده، لوله ونتوری یکی از انواع لوله قیمت مناسب برای اندازه‌گیری دبی جریان است. برای آشنایی بیشتر با کاربرد لوله ونتوری، ابتدا باید بدانید اثر ونتوری چیست؟

اثر ونتوری، اثر کاهش فشار در سیال است، وقتی که سیال از قسمت باریک لوله عبور می‌کند. این بر اساس معادله برنولی در سیالات فشرده نشده اتفاق می‌افتد. بر اساس معادله برنولی، با افزایش سرعت، فشار کاهش می‌یابد. همین اتفاق در مورد لوله ونتوری می‌افتد که به آن اثر ونتوری می‌گویند.

لوله های ونتوری از وسایلی به‌شمار می‌روند که با به وجود آوردن مانع، باعث اختلاف فشار در سیال می‌شوند. با اندازه‌گیری اختلاف این دو فشار می‌توان دبی سیال را به دست آورد. ونتوری دارای دو بخش همگرا و واگراست و به عنوان بخشی از خط لوله قرار می‌گیرد.

هنگامی که یک مایع وارد بخش همگرا می‌شود، سرعت آن به تدریج افزایش می‌یابد تا زمانی که به نقطه حداقل قطر برسد. در این مرحله سرعت سیال حداکثر شده و فشار آن کاهش می‌یابد.

سپس در نواحی واگرا سرعت و فشار به قسمت اولیه خود می‌رسد. البته در فشار ثانویه، کمی فشار افت می‌کند. در ونتوری، جریان سیال با اندازه‌گیری اختلاف فشار به دست می‌آید.

ساختار لوله ونتوری

قسمت‌های مختلف لوله ونتوری به شرح زیر است:

• ورودی اصلی
• مخروط همگرا
• گلویی
• فشارسنج
• مخروط واگرا
• خروجی اصلی

وظیفه اصلی در لوله ونتوری را فشارسنج بر عهده دارد که اختلاف فشار را به دلیل کاهش سطح مقطع ورودی اصلی و گلویی را اندازه‌گیری می‌کند. معمولا برای افزایش دقت اندازه‌گیری اختلاف فشار، از چند سوراخ در ناحیه گلویی برای خروج جریان و اندزه‌گیری فشار در آن بخش استفاده می‌کنند.

هر دو ورودی و خروجی اصلی از نظر اندازه، سطح مقطع یکسانی با خط لوله اصلی دارند. وظیفه این مخروط، رساندن سطح مقطع ورودی اصلی لوله به اندازه سطح مقطع گلویی لوله است.

در مقابل، عملکرد مخروط واگرا این است که اندازه سطح مقطع گلویی لوله ونتوری را با سطح مقطع خروجی اصلی لوله ونتوری برابر کند.

در ادامه به طور مفصل در مورد هر بخش توضیح می‌دهیم:

مخروط همگرا

این قسمتی از لوله ونتوری است که در آن مقطع برای اتصال به استوانه گلویی به مخروط تبدیل می‌شود. مخروط همگرا به لوله ورودی وصل است. سطح مقطع از ابتدا تا انتهای این مقطع کاهش می‌یابد.

نکته‌ای که باید در مورد مخروط‌های همگرا بدانید، زاویه همگرایی و طول مخروط است. زاویه همگرایی معمولا بین ۲۰ تا ۲۲ درجه و طول آن معادل فرمول زیر است:

۲,۷ * (D _ d)

D قطر ورودی اصلی و d قطر گلویی است. با کاهش سطح مقطع، مایع سیال در این ناحیه سریع‌تر می‌شود و فشار استاتیک کاهش می‌یابد.

مخروط واگرا

قسمت دیگری از انواع ونتوری، مخروط واگرا است. یک طرف این قسمت به لوله اصلی خروجی متصل می‌شود. زاویه واگرایی و طول این قسمت دو بخش مهم محسوب می‌شوند.

مخروط واگرا زاویه ۵ تا ۱۵ درجه دارد. زاویه انحراف، کمتر از زاویه همگرایی است و این به این دلیل است که بخشی از جریان الکتریکی از شکافتن و برخورد شدید با دیوار و تشکیل گرداب جلوگیری می‌کند. زیرا تشکیل گرداب‌ها باعث اتلاف و هدر رفتن انرژی می‌شود.

از آنجایی که زاویه انحراف کمتر از زاویه همگرایی است، طول این قسمت از مخروط واگرا نیز نسبتا بیشتر از مخلوط همگراست. طول این قسمت، حدود ۳ تا ۴ برابر طول مخروط همگرا است.

استوانه گلویی

این استوانه بخش مرکزی لوله ی ونتوری است و کوتاه‌ترین سطح مقطع را دارد. در استوانه گلویی، دو پارامتر طول و قطر گلویی مهم به شمار می‌روند. طول استوانه گلویی برابر با قطر لوله و قطر آن معمولا یک چهارم تا سه چهارم قطر لوله ورودی است.

قطر استوانه گلویی در تمام طول آن ثابت و یکنواخت است. یعنی در این قسمت از لوله ونتوری قطر لوله کاهش نمی‌یابد. دلیل ثابت بودن قطر در استوانه گلویی این است که با کاهش قطر، سرعت سیال افزایش یافته و درنتیجه فشار کاهش می‌یابد. این افت فشار مشکل‌ساز است و با رسیدن به فشار بخار، سبب ایجاد حفره می‌شود.

فشارسنج

فشارسنج برای اندازه‌گیری فشار جریان در قسمت‌های مختلف لوله استفاده می‌شود و می‌تواند در قسمت ورودی لوله و در استوانه گلویی نصب شود. لازم به ذکر است که برای اندازه‌گیری اختلاف فشار از طریق لوله ونتوری می‌توان از فشارسنج‌های مختلف مانند فشارسنج دیفرانسیلی مختلف استفاده کرد. همانطور که قبلا ذکر شد، فشارسنج‌ها در ورودی و گلویی لوله ونتوری برای اندازه‌گیری اختلاف فشار نصب می‌شوند.

طرز کار ونتوری

همانطور که عنوان شد، این لوله بر اساس اصل برنولی و اثر ونتوری عمل می‌کند. به این معنی که با افزایش سرعت، فشار کاهش می‌یابد. این پدیده مبنای اصلی عملکرد لوله است.

در لوله ونتوری، سطح مقطع استوانه گلوگاهی، کوچکتر از سطح مقطع لوله ورودی اصلی است که باعث افزایش سرعت جریان گلویی می‌شود. با افزایش سرعت جریان، فشار در این ناحیه کاهش می‌یابد. در نتیجه، اختلاف فشار بین ورودی اصلی و گلویی به دلیل وجود یک لوله ونتوری است.

این اختلاف فشار با استفاده از فشارسنج دیفرانسیل بین ورودی اصلی و گلویی و از طریق دو گیج مختلف اندازه‌گیری می‌شود. با اندازه‌گیری اختلاف فشار بین دو قسمت، می‌توان سرعت جریان را توسط یک لوله ونتوری محاسبه کرد. در نهایت با اطلاع از سرعت جریان و با استفاده از معاملات دبی حجمی و جرمی می‌توان مقادیر آن را یافت.

کاربرد لوله ونتوری

لوله ونتوری کاربردهای مختلفی دارد که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• جهت اندازه‌گیری میزان تخلیه جریان استفاده می‌شود.
• لوله های ونتوری به دلیل عدم استفاده از برق و نداشتن محرک، ضد انفجار به حساب می‌آیند و برای تخلیه یا ورود هوای تازه به مخازنی که گاز قابلیت اشتعال دارند، به کار می‌رود.
• در کاربردهای پزشکی و برای اندازه‌گیری جریان رگ‌های خونی
• در بسیاری از صنایع مانند صنایع گاز، مایع و نفت، نیاز به جلوگیری از افت فشار وجود دارد که برای این منظور لوله های ونتوری به کار می‌روند.
• لوله های ونتوری در انواع دمنده و مکنده ونتوری استفاده می‌شوند. این نوع فن‌ها بر اساس اثر ونتوری ساخته شده‌اند.
• لوله های ونتوری در لوله‌هایی که به اندازه‌گیری دقیق مقدار ماده جابه‌جا شده نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• در خطوط لوله جمع‌آوری فاضلاب و تصفیه خانه‌ها استفاده می‌شوند، زیرا به مواد جامد اجازه می‌دهند به فاضلاب بریزند.
• از آنجایی که دما، فشار و مواد شیمیایی بر دقت لوله ونتوری تاثیر نمی‌گذارد، به طور گسترده در خطوط لوله نفت خام استفاده می‌شود.
• برای اندازه‌گیری جریان هوا در موتور خودرو و اطمینان از پر شدن موتور احتراقی خودرو با مقدار مناسب سوخت، به کار می‌رود.

خرید انواع لوله

قیمت خرید لوله ونتوری با توجه به اندازه آن و هزینه‌های روز بازار متفاوت است. پیشنهاد می‌کنیم برای اطلاع از قیمت لوله ونتوری، قیمت لوله صنعتی و سایر انواع لوله فولادی، با آیرومارت در ارتباط باشید.

در سایت ما انواع تجهیزات فولادی با مناسب‌ترین قیمت‌ها به فروش می‌رسند. شما همچنین می‌توانید تغییرات قیمت را در نمودار مشاهده کنید و با اطلاعات جزئی‌تری دست به خرید بزنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره‌های رایگان، با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید.

منبع: simscale