اندازه گیری جریان سیالات در مجاری باز و بسته در کاربردهای صنعتی نقشی حیاتی ایفا میکند. برای بهره برداری کارآمد، کنترل فرآیند و مدیریت محیط زیست، نیازمند اندازه گیری دقیق نرخ جریان هستیم.
سنجش سیال در مجاری باز عموماً شامل انتقال آب و فاضلاب می شود.
این در حالی است که سنجش سیال در مجاری بسته سیالات مختلفی از جمله آب، فاضلاب، نفت، گاز و دیگر ترکیبات صنعتی را شامل می شود.
سنجش دقیق سیالات به طور کلی میتواند مزایای مختلفی شامل:
- مدیریت مناسب و دقیق مقدار سیال
- مدیریت مناسب مقدار انرژی مورد نیاز برای انتقال
- امکان تخصیص مناسب منابع
- کاهش ریسک در تجهیزات انتقال و کاهش خطرات
- امکان محاسبه دقیق مصرف کننده ها
جریان سیال در یک مجرا ممکن است به دو صورت تحت فشار و یا جریان آزاد انتقال یابد و از این نظر میتوان هیدرولیک این مجاری را به هیدرولیک مجاری تحت فشار و هیدرولیک کانالهای باز تقسیم بندی نمود.
جریان در مجاری بسته و باز
در جریان تحت فشار یا جریان در مجاری بسته، تمام سیال درون یک مرز بسته محصور است و مرزهای حرکت مایع در تماس با جدار جامد می باشد.
در مجاری باز سیال در تمام مرزها در تماس با جداره جامد نمی باشد، بلکه یک مرز جریان در تمام مسیر در معرض فشار اتمسفر قرار دارد و لایه جدایی محیط مایع با فضای اطراف در تعادل با این فشار ثابت عمل می کند.
جریان تحت فشار مانند جریان در یک خط لوله تحت فشار مشابه لوله کشی آب شهری میباشد.
در شکل 1 جریان در مجاری باز با هندسه های مختلف مصنوعی شامل کانال مثلثی، ذوزنقه ای، دایره ای، سهموی و کانال های طبیعی نمایش داده شده است.
روشهای مختلف سنجش سیالات
روشهای مختلفی برای سنجش سیالات در مجاری باز و بسته وجود دارد که در شکل 3 شماتیک کلی این روش ها ارائه شده است.
مطابق شکل زیر سنجش سیال در مجاری بسته به دو روش کلی سنجش سرعت و سنجش دبی تقسیم بندی می شود. و در مجاری باز دو روش اندازه گیری مبتنی بر دبی-شل و مبتنی بر رابطه پیوستگی داریم.
روش سنجش سرعت :
در روش سنجش سرعت دبی سنج سرعت سیال را اندازه گیری کرده و با توجه به مساحت مقطع مورد نظر مقدار دبی را از رابطه Q=A×V از حاصل ضرب سرعت (V) در سطح مقطع (A) محاسبه می کند.
روش های مختلف اندازه گیری سرعت در مجاری تحت فشار شامل روش های آلتراسونیک، الکترومغناطیسی، داپلر، و ورتکس می باشند.
در شکل 3 سنجش سرعت بر اساس روش آلتراسونیک را مشاهده می کنید.
روش سنجش دبی :
در روشهای بر پایه سنجش دبی، دبی سنج به صورت مستقیم مقدار دبی را محاسبه میکند. از جمله روشهای این دسته میتوان به روشهای کوریولیس، حرارتی، اختلاف فشاری و توربینی اشاره کرد.
در شکل 4 دبی سنجی بر اساس روش کوریولیس را مشاهده می کنید.
روش مبتنی بر دبی-اشل :
در روشهای مبتنی بر دبی اشل با تشکیل مقطع کنترل با استفاده از کاهش مقطع (به صورت تنگ شدگی در عرض یا بالاآمدگی در کف)، یک رابطه بین دبی و اشل (عمق آب در بالادست سازه) برقرار می شود.
با داشتن این رابطه (جدول و یا فرمول)، تنها با قرائت عمق جریان میتوان مستقیم دبی را محاسبه کرد و نیازی به برداشت سرعت نداریم.
از جمله روشها یا سازه های مرتبط با این روش میتوان سرریز، فلوم، دریچه و ترکیب سرریز-دریچه را نام برد.
در شکل 5 یک سازه پارشال فلوم به عنوان یک نمونه از این نوع سازه های مبتنی بر دبی-اشل را مشاهده می کنید
روش مبتنی بر رابطه پیوستگی :
در روش سنجش دبی در مجاری باز به روش مبتنی بر رابطه پیوستگی با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع می توان با استفاده از رابطه Q=A×V مقدار دبی را از حاصل ضرب آنها محاسبه کرد.
روش ها متداول اندازه گیری سرعت در این روش به دو دسته کلی اندازه گیری دینامیک و استاتیک تقسیم بندی میشود.
در روش دینامیک بر مبنای تکنولوژی های جدید، بصورت پیوسته مقدار سرعت لحظه ای اندازه گیری و می توان مقدار دبی کانال را به صورت پیوسته اندازه گیری کرد.
از جمله این روش ها می توان به روش های راداری، آلتراسونیک و داپلر اشاره کرد.
ولی در روش های استاتیک از روشهایی مانند میکرومولینه و یا ADCP برای اندازه گیری سرعت برای برداشت های مقطعی استفاده می شود.
روشهای استاتیک قابلیت اندازه گیری پیوسته جریان را ندارند.
در شکل 6 یک نمونه دبی سنجی بر مبنای روش آلتراسونیک و در شکل 7 دبی سنجی به روش راداری نمایش داده شده است.
- اندازه گیری جریان در مجاری باز و بسته - اکتبر 28, 2023
- سرریز V notch (ویناچ) چیست و چه کاربرد هایی دارد؟ - آگوست 6, 2023