ونتوری فلوم

ونتوری فلوم

وسایل لازم:

      1.         ونتوری فلوم

      2.         عمق سنج ورنیه دار

      3.         خط‌کش فولادی

      4.         لوله پیتوت

      5.         دریچه کشوئی

مقدمه :

ونتوری فلوم یک انقباض تدریجی در کانال ایجاد می‌کند که در گلوگاه آن آب شتاب می‌گیرد و سپس با یک گشادگی تدریجی به عرض اولیه مقطع (عرض قبل از قرار دادن ونتوری فلوم) برمی‌گردد. در مقطع گشاد شده آب ممکن است همچنان دارای شتاب بوده و جریان فوق بحرانی باشد و یا ممکن است از شتاب آن کاسته شود و جریان در گلوگاه باید بحرانی باشد. همین خاصیت است که ممکن می‌سازد تا از فلوم‌ها برای اندازه گیری جریان استفاده گردد. برای اندازه‌گیری دبی جریان تنها لازم است ارتفاع آب در بالا دست اندازه‌گیری شود. در مقایسه با سرریزها نصب و احداث آن سختتر و هزینه بردار تر است ولی دارای دو مزیت است اول اینکه دارای اتلاف انرژی بسیار کمتری از سرریزها می باشد و همچنین آب ضمن عبور از گلوگاه ذرات جامد و رسوبات معلق را با خود می شورد و مانع ته نشینی آنها در کانال می شود را در کانال ته نشین نماید.

شرح آزمایش:

ابتدا قبل از قرار دادن ونتوری فلوم جریان را در کانال اندازه‌گیری می کنیم و با استفاده از معادله مانینگ و مقادیر اندازه‌گیری شده دبی، شعاع هیدرولیکی، مساحت مقطع و بدست آوردن ضریب مانینگ  شیب طولی کانال را محاسبه می‌نماییم.

مقادیر فوق پس از اندازه‌گیری برابر خواهد شد با :

همچنین برای بدست آوردن ضریب مانینگ از جدول مزبور استفاده کرده و ضریب نرمی را برای کانال با سطح صاف و صیقلی مانند شیشه یا چوب پولیش شده بدست می‌آوریم.

 

سپس بوسیله فرمول مانینگ                        شیب طولی کانال مورد آزمایش را محاسبه می‌نماییم:

 

پس از این مرحله ونتوری فلوم (که از دو تیغه ذوزنقه‌ای شکل تشکیل شده است که در دو سوی دیواره کانال قرار می گیرد) را در قسمت بالادست کانال نصب می کنیم  (دو سمت ونتوری فلوم کاملاً صیقلی شده و با چسباندن آن به دیواره کانال به وسیله نیروی کشش سطحی به دیواره کانال می چسبد).

لبه برجسته انقباض ونتوری فلوم بهتر است که در نقطه مناسبی از خط‌کشی که در طول کانال قرار گرفته است نصب شود.

( عرض طبیعی کانال برابر50  میلی مترو عرض گلوگاه در محل تنگ شدگی مقطع در وسط ونتوری فلوم  برابر 24 میلی متر می‌باشد).

برای بررسی جریان در حالتی که جریان بالا دست زیر بحرانی است با برقراری جریان مشاهده می‌شود که جریان با عبور از مقطع تنگ شده به صورت بحرانی در آمده و بعد از گذشتن از گلوگاه شتاب بیشتری می‌گیرد و به جریان فوق بحرانی تبدیل می‌شود.

تئوری آزمایش :

در تئوری ساده جریان در پروفیل جریان گسستگی رخ می‌دهد ولی در عمل آب به نرمی در طول فلوم پایین می‌افتد.

روابط مورد نیاز برای بدست آوردن دبی در مقطع بحرانی استفاده می‌نماییم بصورت زیر می باشد:

به دلیل وجود شرایط بحرانی در گلوگاه انرژی مخصوص 5/1 برابر عمق بحرانی است:              

 

همچنین به علت بحرانی بودن جریان مقدار عدد فود یک می باشد:

 

جریان از میان فلوم بر حسب سرعت و سطح مقطع جریان برابر با                   می باشد.

با استفاده از معادله‌های ذکر شده در بالا داریم:

واگربا احتساب کاهش در Q بدلیل افت اصطکاکی ضریب افت C را در معادله ضرب کنیم خواهیم داشت:

سپس با استفاده از فرمولهای فوق و مقادیر بدست آمده از آزمایش مقادیر ضریب افت اصطکاکی را برای دبی‌های مختلف بدست می‌آوریم.

سپس با قرار دادن دریچه در پایین دست مشخصات لازم برای رسم پروفیل سطح آب را در سه مرحله می خوانیم و به کمک آنهاپروفیل سطح آب را رسم می کنیم.

ضرایب افت برای دبی‌های مختلف نشانگر آن است که هرچه دبی بیشتر شود دقت رابطه تئوری بیشتر خواهد شد. حال نمودار دبی عملی را بر حسب دبی تئوری رسم می‌نماییم.