اندازه گیري دبی دستگاه گزارش کارفهرست

1........................................................... ...............................دستورالعمل دستگاه فصل اول :

1............................................... .................................................................................هدف .....

1................................................................................................ ...............................مقدمه ......

2...................................................................... شرح دستگاه .................................................

3....................................................................................... ...............................اجزاي دستگاه .

5.......................................................... .......................................دستور آزمایش : دومفصل

5......................................................... ......................................تئوري آزمایش .......................

9................................................... .................................روش انجام آزمایش ..........................

10.................................................. ........................................جدول محاسبات ........................

10..................................... ............................................................خواسته ها ...........................

فصل اول : دستورالعمل دستگاه

:هدف

بدست آوردن ضریب تخلیه ونتوري متر و اوریفیس مـایش (ونتـوري متـر، اریفـیس، بازشـدگی مطالعه تغییرات ضریب افت برحسب شدت جریان براي اجزاي مـورد آز

درجه) 90ناگهانی و زانویی

مقدمه:

الزم اسـت که به نوعی با جریان سیال در ارتباط هستند، عموماً ،بستهاعم از باز و دستگاه ها و سیستم هاي مختلف درنفت و گاز در لوله ها یا کانال هـا یزان سیال عبوري از یک محل اندازه گیري شود. اندازه گیري میزان جریان آب، مکه

روش هاي متنوعی جهت اندازه گیري شدت جریان سیال یـا دبـی وجـود به عنوان نمونه هاي بارز برشمرد.می توان رادارد. شاید بتوان گفت که ساده ترین راه اندازه گیري دبی، سنجش حجم یا وزن سیال عبوري در مدت زمـان مشـخص

priceجریان سنج هاي منقول، مانند جریان سنج شدت جریان به دو دسته تقسیم می شوند:. وسایل اندازه گیري استکه معموالً براي اندازه گیري شدت جریان در رودخانه ها و یا کانال ها بکار می روند؛ و جریان سنج هاي غیـر منقـول،

ورهاي آب, ونتوري متر, اوریفیس متـر که در تاسیسات هیدرولیکی در مسیر جریان نصب می شوند. مانند: سرریزها, کنت .و روتامتر

۱

شرح دستگاه:

) انـدازه گیـري مـی شـود. روتامترجریان توسط چند نوع دبی سنج (ونتوري متر، اوریفیس و دبیبه وسیله این دستگاه، نـدازه گیـري خم ها و قسمت هایی که تغییر قطر ناگهانی وجـود دارد (دیفیـوزر) ا همچنین میزان افت در دبی سنج ها،

می شود. به این ترتیب که جریان آب توسط پمپ به داخل سیستم هدایت می شود. ابتدا آب وارد یـک لولـه افقـی مـی در مسیر لوله افقی یک شیر فلکه اي تعبیه شده است که میزان دبی آب ورودي به قسمت مورد آزمـایش را تنظـیم شود

می کند. در ادامـه مسـیر، یـک عبور( باز شدگی ناگهانی) ، از یک دیفیوزر پس از عبور از ونتوري متر می کند .در ادامه درجـه شـده و در نهایـت 90قرار گرفته است. جریان پس از عبور از اریفیس وارد یک زانـویی mm 20اریفیس به قطر

یـري مـی شـود. در روتامتر عبور می کند. دبی جریان توسط روتامتر اندازه گاز یک شیر دریچه اي و یک از یک مجددا طول مسیر قبل و بعد از دبی سنج ها، و همچنین قبل و بعد از دیفیوزر و زانویی مانومترهایی جهت انـدازه گیـري فشـار

استاتیک قرار داده شده است. میزان ارتفاع آب توسط صفحه مدرج پشت مانومترها اندازه گیري می شود.

: طرح شماتیک دستگاه اندازه گیري دبی2شکل

۲

: دستگاه اجزاي

اي آزمایش و ابعاد آنها به شرح زیر است: اجز

mm 16 و قطر گلوگاه mm26 و قطر خروجی mm26 ونتوري متر با قطر ورودي -1 mm50 به قطر mm26 انبساط مخروطی از قطر -2 mm20 اوریفیس متر به قطر -3 mm56 به قطر º90 زانوي -4 روتامتر -5 ه سیستمپمپ آب جهت تزریق آب ب -6 کلید صفر و یگ جهت روشن و خاموش کردن پمپ -7 مخزن آب جهت تامین آب مورد نیاز دستگاه -8 شیر فلکه اي جهت تنظیم دبی آب دو عدد -9

شیر هاي هواگیري - 10

A B CD E F G

H

FLOW

90 Degree ElbowORIFICE METERWIDE ANGLEDIFFUSER

VENTURI METER

ROTAMETER

: اجزاي دستگاه اندازه گیري دبی3شکل

۳

روش انجام آزمایش:

دستگاه را از هر گونه لرزش احتمالی در حین انجام آزمایش به نحوي تنطیم کنید تا ابتدا پایه هاي دستگاه را .1 .( همچنین دستگاه را در حالت تراز قرار دهید .) ایمن سازید

به این منظور از قیف (.ستفاده کنیدبه همراه ضد یخ از آب پر کنید .بهتر از آب مقطر مخزن آب دستگاه را ا .2 )استفاده کنید. نصب شده بر روي میز دستگاه

.دوشاخه برق دستگاه را به پریز وصل کنید .3

( توجه داشته باشید با روشن کردن پمپ توسط کلید صفر و یک آب را به درون مسیر آزمایش هدایت کنید . .4 که قبل از روشن نمودن پمپ شیر هواگیري سمت چپ بسته باشد . )

.کنید هواگیري به نحوي که دار ادامه خواهد آمد دستگاه را .5

به کمک دو شیر فلکه اي نصب شده بر روي دستگاه شرایط مختلف براي دبی را می توانید فراهم کنید. .6

: روش هواگیري دستگاهقبل از شروع آزمایش باید دستگاه را هواگیري کنید به این منظور بعد از راه انـدازي دسـتگاه و روشـن کـردن

کامل باز کنید و شیر فلکه اي نصب شـده در راسـتاي عمـودي نصب شده در لوله افقی را پمپ ,شیر فلکه ايرا به مقدار کمی باز کنید و اجازه دهید تا آب از آن در گذر باشد.توجه داشته باشید که شیر ربع گـرد موجـود در

سمت چپ باالي مانومتر ها بسته و شیر سمت راست باالي مانومترها باز باشد .را به طور کامل بسته و شیر ربع گرد دسته آبی موجـود در سـمت راسـت بـاز عمودي اکنون باید شیر فلکه اي

باقی بماند.این مرحله تا جایی ادامه می یابد که دیگـر شـاهد عبـور حبـاب هـا از درون مـانومتر هـا نباشـید و اطمینان حاصل کرده باشید که در سیستم دیگر حباب و هوایی باقی نمانده.

و سـپس . فلکه اي بسته است ,شیر ربع گرد سمت راسـت را هـم بایـد ببندیـد در ضمن این که شیر ادامهدر نید و اجازه دهید که هوا وارد مانومتر هـا شـود چپ را باز ککم کم شیر ربع گرد سمت پمپ را خاموش کنید و

و ارتفاع آب درون مانومتر ها پایین بیاید. اکنون دستگاه هواگیري شده و آماده تست می باشد.

۴

فصل دوم : دستور آزمایش

آزمایش : تئوري

:اوریفیس متر -1

اوریفیس سوراخی است معموالً گرد که سیال از داخل آن عبور می کند و ممکن است داراي لبه هاي تیز یا لبه هاي ) جت عبوري آن دچار انقباض شود. 1گرد باشد. نصب اریفیس لب تیز در لوله باعث می شود که مطابق شکل (

: اوریفیس در لوله 1شکل

یعنی مقطع منقبض می نویسیم : 2و مقطع 1براي جریان تراکم ناپذیر, معادله برنولی را بین مقطع

2

221

21

22P

gVP

gV tt

مقدار تئوریک سرعت در سطح منقبض می باشد. از طرفی معادله پیوستگی بین دو مقطع به tV2که در این رابطه یر بیان می شود :صورت ز

44

20

2

21

1DCVDV ctt

02که در آن / AACc ضریب انقباض است. با حذفtV1 : در معادالت فوق به دست می آوریم

21

4

1

022

2 12

PPDDC

gV

ct

به صورت زیر به دست می آید : tV2با حل معادله فوق 4

102

212 /1

/2DDC

PPgVc

t

ضرب کنیم, سرعت واقعی در مقطع منقبض حاصل می شود : vCکه اگر آن را در

۵

4

102

212 /1

/2DDC

PPCVc

va

باالخره با ضرب سرعت واقعی در سطح جت, دبی واقعی به دست می آید :

4

102

210 /1

/2DDC

PPACQc

d

vcdکه در آن CCC .ضریب تخلیه اوریفیس متر می باشد

ونتوري متر : -2

را زیـر تـوان رابطـه به کمک رابطه برنولی و با صرفنظر کردن از افت انرژي بین مقاطع ورودي و گلوگاه ونتـوري مـی .(اثبات این رابطه، مشابه اثبات رابطه اوریفیس است) جهت محاسبه دبی در ونتوري بکار برد

4

12

212 /1

2DDhhgACQ d

این معادله، دبی جریان تراکم ناپذیر عبوري از لوله ونتوري را بر حسب اختالف ارتفاع مانومتري به دست می دهد. در vdلوله ونتوري، ضریب انقباض برابر یک است. بنابراین CC .

:روتامتر -3

از مـایع اسـت. تـر قائم واگراست که در آن یک جسم شناور وجود دارد. وزن مخصـوص شـناور بـیش روتامتر یک لولهسیال در لوله به طرف باال جریان می یابد و شناور را به باال می راند. هرچه دبی بیشتر باشد، شناور باالتر مـی رود. لولـه

(توجـه روي آن مسـتقیماً دبـی را قرائـت مـی کننـد. شفاف بوده و محل شناور قابل رویت است. لوله را مدرج نموده، از داشته باشید که جهت قرائت روتامتر باال شناور را در نظر بگیرید . )

باعث می شود که مخروط به طور غوطه ور به حالت تعادل در CDو ABاختالف فشار و افت انرژي بین سطوح باشد، به موجب قضیه برنولی : Hh)، 2و () 1). اگر افت انرژي بین ( 2قرار گیرد ( شکل yارتفاع

Hhg

VPg

VPH

22

222

211

21) صرفنظر شود, 2) و (1اگر از تغییرات سطح مقطع بین ( VV : و معادله باال را می توان به صورت زیر نوشت

HhHPP

21

۶

A B

D C

D

H

Y

2

1

)2شکل (

» : ABCD«بادر نظر گرفتن تعادل حجم کنترل 01122 APWWAP wf

وزن آب داخل حجم کنترل می باشد. با صرفنظر کـردن از تغییـرات سـطح wWوزن مخروط و fWکه در این معادله 21مقطع AA : و درنتیجه

wf WWAPP 21

پس از حذف 21 PP بین معادالت باال HAWWh wfH 1/ کلیه مقادیر سـمت راسـت معادلـه ثابـتبود. نظر به اینکـه ایـن افـت انـرژي بـه سـرعت جریـان در ثابت خواهد yبراي کلیه مقادیر Hhمی باشند. درنتیجه

پیرامون قاعده مخروط بستگی دارد، پس سرعت جریان در محیط قاعده مخروط نیز ثابت خواهد بود. اگر این سرعت بـا V : نشان داده شده باشد, آنگاه شدت جریان عبارت است از

VdDQ )( yd) 2در شکل ( : درنتیجه

yVDQ . (y)مقدار دبی در روتامتر، نسبت مستقیم دارد با ارتفاع مخروط غوطه ور

جریان سنج : تگاههايدسافت انرژي در -4

افت هاي موضعی به دالیل زیر ایجاد می شوند : ورودي یا خروجی لوله

انبساط یا انقباض ناگهانی وجود زانویی ها، شیرها و ...

انبساط یا انقباض تدریجی مقطع

۷

اي در اندازه گیري آن صرفنظر شود خطاي قابل مالحظه زدر روزنه و خم، مقدار تلفات انرژي قابل توجه بوده و اگر ااستفاده می شود که براي هر یک از دستگاه ها با استفاده از رابطه زیر قابل افتبوجود می آید. در عمل از ضریب

: محاسبه است

c

m

QQK

تـابع عمومـاً Kدبی اندازه گیري شده واقعی می باشد. مقـدار mQو تئوريشده از رابطه محاسبهدبی cQکه در آن شکل و مشخصات دستگاه و میزان دبی و مشخصات سیال عبوري است.

یک ونتوري متر, اوریفیس متر و یا روتامتر از معادله زیر به دست می آید. ) در طول lhافت انرژي ( g

VKHhl 22

V سرعت در قسمت ورودي وK .ضریب افت دستگاه می باشد هر قسمت رابه کمـک روابـط زیـر بدسـت (K)افت حال با تعیین افت انرژي و انرژي جنبشی ورودي می توان ضریب

:آوردCAACافت در ونتوري: hhH FEEF افت در اریفیس: hhH

را در نظر می گیریم. 2به مقطع 1) انبساط از مقطع 3افت در انبساط ناگهانی : مطابق شکل (

d1 d 2

)3شکل (

تلفات مربوط به تغییر قطر در سیستم فوق به صورت زیر بیان می شود :

22

2

1

2

2

1 11

dd

AAK e

از رابطه زیر محاسبه می شود : Dو Cافت انرژي بین نقاط

2

2

12

12

AA

gVhhH C

DCCD

gVV

gVKh ee 22

221

21

۸

درجه: 90افت در زانویی به کمک رابطه برنولی بین ورودي و خروجی زانویی و همچنین رابطه تعادلی در لوله هاي پیزومتري می توان افت

ست آورد.انرژي در زانویی را از رابطه زیر بد

22

12

H

GGHGGH A

Ag

VhhH

انرژي جنبسی ورودي به زانویی 16 انرژي جنبشی ورودي به ونتوري است.چرا؟ 1

:آزمایشروش انجام ارتفاعات پیزومتریک مساوي کلیهپیش از انجام آزمایش کلیه لوله ها را از حباب هاي هوا خالی کنید. در این حالت

د. پمپ را روشن کرده و دو شیر ورودي و خروجی را همزمان به آهستگی باز کنید تا شدت جریان ماکزیمم می باشن طوري حاصل شود که کلیه ارتفاعات پیزومتریک قابل اندازه گیري باشند.

رده و )، یادداشت کرده و با تغییر دادن شـیر شـدت جریـان را کـم کـ 1ارتفاعات پیزومتریک و دبی جریان را در جدول ( مقدار مختلف شدت جریان تکرار کنید. 5آزمایش را براي

)1جدول (8h

(mm) 7h

(mm) 6h

(mm) 5h

(mm) 4h

(mm) 3h

(mm) 2h

(mm) 1h

(mm) دبی

(lpm)

۹

جدول محاسبات:دبی مقدار افت در قسمت هاي مختلف

اریفیس /s)3(m

دبی ونتوري /s)3(m

ر دبی روتامت/s)3(m

دبی روتامتر (lpm) اریفیس زانویی

انبساط ناگهانی

ونتوري

خواسته ها :

منحنی هاي زیر را ترسیم کنید: .1 ، براي هر وسیله در یک صفحهو بهترین خط برازش داده شده بر آنها mQ-Kو mQ -hمنحنی تغییرات - کلیه وسایل در یک صفحه mQ -hمنحنی تغییرات - کلیه وسایل در یک صفحه mQ-Kمنحنی تغییرات -

- mQمنحنی تغییرات -

gV

h

22

ر یک صفحهکلیه وسایل د

و بهترین خط برازش داده شده بر آنها، براي هر وسیله در یک صفحه mQ -cQمنحنی تغییرات - براي کلیه وسایل در یک صفحه mQ -cQمنحنی تغییرات -

را در کنار هر یک از منحنی هاي ترسیم شده یادداشت کنید. نتیجه گیري و برداشت شخصی خود .2

آزمایش و تکمیل محاسبات جدول، تغییرات دبی جرمی بدست آمده توسط میز آزمایشگاهی را بر انجامبعد از .3ید یرسم نما 1ر تماماً در روي مقیاس تامتوحسب دبی جرمی بدست آمده از ونتوري متر، اوریفیس متر و ر

ید. نصب هر سه وسیله دبی سنج را در تاسیسات یذکر نما از این نمودار بدست می آورید نتیجه اي که هیدرولیکی مقایسه کنید.

۱۰