گزارش کار آزمایش مکانیک سیالات وسایل اندازه گیری شدت جریان

صفحه 1:
گزارش کار آزمایش موضوع آزماي وسایل اندازه گیری شدت جریان atl ws ies ‏عظيم بردى صيادلى‎ اعضای کرو رسول باغبانى , غامعسین مسبرزابه ؛ احسان رز کر 170 aa 1 

صفحه 2:
آزمایش اندازه گیری دبی : هدف آزمایش رهن شرايب لخليه وى ولعي ومتايسه نا اتقسيميتدى ججريان سنجها وسايلى كه بريه لاه كيرى ون ا حجم عمل مىكنند. ين وسيل بسيار ساهئد و ررد ‎Aas AL A‏ ومیل ار ری جر او هدما متسر متنولثرين و ييشترين كريد ادر صنت دارند. ماشد اريفيس عت . ولتورى مثر . لوه بيقو يسايل قنازء كيرى جريان و سطع كه در أنه جزنى با سرعت معين و اعمال شده از طرف سيال در دستكاد جيجا م شود مالند رقا رها امراف ايده وسايل قنزء كيرى جليجايى منبت . شامل فراع يسبهاى داز كير مان حوزبتك يميه التقال سيل به حالت ملع ومیل ره یی او میس كه ير اسان حركت سيال وايجاد بتائسيل الكتريكى ذر داخل يك مبنان مقاطيسى توليد شد : عمل 

صفحه 3:
با تیه یه يردهلى فلن حستكاد على عازه كبرق دب جريان هر صناع روز رین اش بر یم با لا تاه ها ره گر ‎pp Day Rca ln GE Got ay‏ از اعد تبى جريان از جمله ونتورى مسر لوريفيس هاى نا بده در الا مزليا و مديب موجود در هر دست را مررسى وبا يكنديكر مقايسه مى كني ‎ony‏ مق ها بایکدیگر ‎ ‎ ‏رین آزمیش از دتگاه شكل زير فاد می شود ین دسا جهت داز يرى دبى با ری سر بیس به كا مى رود . همجنين ضرلبب نخليه وضريب قت الرزى يرق هر كم فز دبى سنج ها. دیور ‎ ‎ ‎ ‏عراين ازمايش أب لوتورى مت ود مى شود واعبو وآن به ريفيس رسيده وبا كذر ا لريقيس إطريق روتامتر خارج مس ‎BLAS App‏ نماي دأنه شده اند يك حلقه بزومترى نصب شده لست كه توسط ملومتر مريوطه ‎LL‏ را نشان مى دهد -بديهى لست كه اخلاف ارتشاع عفومترهاى نقاط مخظف نشان دهنده قات أن مسير لست ‎٠‏ ير بررسى هركم ا جزالتدا بحث تتورى هارا بررسى مى كنيم قطر نسمتهاى مخت ‎ ‎ ‎ ‎,=20\mm|=0.02|m) ‏اتثورى آزمایش : ‎ ‎ 

صفحه 4:
Rotameter) ~ +21, ی تج رنه سرت اک له شدای وتیل ده ات هدر ان یک رازه رن رت یا ی مت سا سفق ردان یرک یف یل اس ‎caso ear sis‏ ‎poly‏ ون کم مرش یود رم شتير د أن نع زر ‎a‏ ‏ای سر ‎ee yp‏ سل با اف شور مد از ی ی ند بلاثرى قور مي كبرد كه سطع حلقدماند اطراف أن نيز ‏ياتوجه به وهای رو بل و وه این لو به وضع نعادل مسد اكر ميروهاى رو به اا رامثيت در نر يكيريم ملنه يرو روى شتلور يصورت زر ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏ترامع شا هت زا ‎pees ‏متس بای اه یی شدت جرین ها کم 2 ‏هیچ یه محدویتی در له له کشی ری وروی و خروجی وجد رد-4 افت فا کم زارد ‏طراحى هابى وجود دارد كه سيستم را أبن لز ويسكوزيته م كند -8 ‎Tepid iy a ale Cig ces 

صفحه 5:
(Orifice dy ‏اریفیس دریک‎ اوريفيس مثر امول مشي ا ونتورى مثر عمل مىكند ما جند اختلاف مهم رد + صفحه سواجدر أن رامين با توجه به سرعتهاى متوت جريائى سبال بفراحتى تمويض نمود در حايكه قطر دهله با هی یک کر مر ‎Tae Be‏ *. ویس مت مهافت فشر تست که در ار رات رید سای در حليكه يك واخورى متر اجا بوجود أمدن جنين ‎SCE‏ ‎gab os Ss eh‏ وله بوجو ‎ ‏+ خريك لوريفيس مت مععولاشيرهايى برا كنول خروج جريان سيال وجود ارد كه محل انصال مالومتر نيز ماد ‏دست دهله یتیس می شود بای جرین تراك تبذير مس ‎ ‏ايك لريفيس با لبه على غيرمدور هر مسير لله ( طيق شكل ‏ باعث ايجاد القباضى قار هر وان ماده ينولى را بين نقطه اقب ا لربفيس ونقطه (اسطح لقاش كامل قورء وشت ‎ 

صفحه 6:
شرب خی اوه لت وهای انا ره ار ۶۱ پدست مه ات ونتوری متر این جرا سنج از چند تفیل شدهاست كه هر مسير يك خط جريان قار دده م شود نابه كم دا شطع تفاع لمش و سس یش یبد درآ هد فا ههد سرهتتبدیل شه برع جريان سيال اناه كيرى شودهر ای شود ين تنيب تفيرات سرحت و فشار بررسى مى شود. هراد سيالى با دأنسبته از وا با سل مقطع يز كترعور كن و سبس سيال [ لوكا لله ب سطع مقلع كوجكت يكذرد و لين جبوه با باشد. بايكاز كبرى معادله ينولى و معادله بيوستكى مينيان سرعت و دبى جريان رار سطع 

صفحه 7:
شرح آزمايش: انا کر دی جریا دست نه كيرى دبى د يز هيدروليكى يورت اهرمى الست با نسيت "به .به ين منى كه ‎ig ete‏ كفاريع سه بر لول أن سمت مخزن أب استديه اين توتيب وزن أب هر مخزن يايد سه براي ون وزن ها شود نا تعد رقا شود وميه به نشاكر عا مرخوردكند مخزن كه اهرم سمت وزن نون حخورنشلكرتعدل هر ارين مك قو كبرد خالى ميشود برلى اداه كبرى نمی هوم رار ارين موقميت قرا م هی تا مخز خی شودسیس را رها رده ونشاكر راد مسي لهم ارد مى كنيم خزن كم كم راب بر مى شودو زمانيكهبه نشل برخورد كرد كنوت فاق مى كني و وزن معينى به اهم مى أونزم زمانيكه حور هوم ب نشاكر يرخود كرد كنومتر وا مقف مى كنيم. ومن ليد بين + ل ۶ یه ش.ه ان مر ی لوزن وز هارا فس ند حال ون ود فظر بر ست اسه بابر وزن وزنه هل ‎a‏ جرين لز سم ون مور طبر امیش اتنا بمب را روشن كرح وبا باز كردن شير ميزعيدروليكى اجازه مى دهي اب ورد دستكد شود بو از هه قست هد فسی در وتا برد ‎a‏ شود شير یه در یرت بل تیم شده لست. اختلاف يبن بيشترين وكمترين فشاو راي فا مراحل يعنى .8 تقسيم مى كنيع هر ير شير تفذيه را أقدر مى ينديم تابه ناز ابن مقدار أ انفاع جسم شاور در تار كم شود توجه شود كد در ين قسمت نباي راع جسم ا ؟. ود ‎ale li‏ بالامى رود در هر مرحل فا ببزوسترها ا ياداشت ميكنيم ودبى جزين ابه روش كفته شده بدست مى أوريع. بل ال ری یتیس وی داشتن رای ول رای گتشه اساده ربهر اتوسط ی وی این ‎as‏ محاسبه خرند شد همجنين برأى تكميل جدول ؟مى تان لز فرموهاى زير فاده كرد كد شر أنها. 84 همان لنت و سل سينيد ريونت م 29 

صفحه 8:
oar a0, 3 با نج إنكه قطر لوه ونتورى و ديفيوزر يري لست بس سينتيك ورودى انها وير الست همجنين جون قر ورودى لريفيس و زفوى مو بر ریت ‎Ul ng i‏ بار ونتورى الست 05000 نتايج و باسخ به سوالات: در یش ام شده موه معاسات هش زیر اس دبي ميز هيدروليكي ie st ‏او او‎ ۳ asec <1 

صفحه 9:
۱0 و ۷ ور ویو هی تعدوا سح 0110 310 ع امد تمداديع ‎asian 42)‏ مدوب ال ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏ت: ‎BARA poy‏ مه ماس ره مامد جسر هه مه رو رو ده وج هد ‎pao‏ ‏تسم ‏532005 ‏2 ‏أساكوة 7ه -زهه- دكة| «مده كا 5 ‏با تج که قطر له وی و دوز ال سپس سینتیک وروی ‎BB Se ota Na‏ وردی بیس و زو و زر ور ات الرزى سينشيك ورودى أن 180 بابر ‎Ss‏ 

صفحه 10:
۳ ‏يراك یتیس‎ 0 (0922 hy) =08242-98)=20252 au: 18 + 4 اشواع امعم عمد مده جد سد شم سياد اله که یشک وروی 1 جشروجی بر تست Keane ‎IR es‏ سم خدافت فا بر ستیگ بدستمی تلور ‎ ‏پاسخ به سوالات: ۱ جدولزبر۳::) را تكميل كنيد. ‏جدول ‎:١‏ افاج مان مثرها ير حسب ميلى من ‎ae‏ ‎ne | a | te oe | me | ots‏ | ا | ‎|g‏ دنر 14 15 355 ]| 68 | 306 | 339 | 43 | 98 | 155 | 77 243 ‎1 1 ‏| 42 | 18 | 35 | 127 | ش!" | 335 | 3د | 152 | 93! | 134 | 215 3 8 | 15 3577 | 390 | 338 | 346 | 197 | 202 | 187 | 19-1 4 |46 | 15 تقد [ 334 | 340 | کید | 2:2 | 360 | 227 | 165 45 12 330 | 357 ]342 | 343 | 263 | 284 | 257 139 ‎Sor 286] 342 | 340337 sae‏ | 115-287 7 ‎7 ‏0115| 15 تا زک 53| 2 30 | | هو ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 11:
جدول ۲ نسبت اف نژیب رژیجنبشی ‎(son‏ ۳ اس ‎١-7‏ ازوسم تمودار دبى تثورى جريان در وتامثر اريفيس مثر و ولقورى متر يرحسب دبى جريان جه ننيجه اى ميكيريد؟. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 12:
مقایسه ابزاراندازه گیری شدت جریان ane ‎bes Sop wees‏ ونتورى متر می تون نتيجه كرفت دقت اوريس ‏کمک منجنی كاليبراسيون . مين دبى جريان مشخص می شود ‎ ‎١ -*‏ ای عايب سه وسیله ری هم مقايسه كنيد فت ‎Pg‏ طول قبل ل مقايس را كونه بورسى مى كتيدة سطح داخلی ونتوری متر ‏ صاف و صیقلی و مناسب برای اندزهگیری دبی می باشد : در مقابل ساخت » تعميرو نكه داری این وسیله وقت گير و هزینه بر می باشد ‏أتهيه . بازديد و نگهداری اریفیس متر بهمراتب آسان ترا نتوری متر می باشد :اما بر ثر اصلکاک و برخورد با مود سنگین و خورنده. یه های روزنه ای ارینیس کنده شده و محاسبات اولیه را با خطا موجه می کند ‏استفاده از روتامتر برای محاسبات دبی با توجهبهنبودفرمول تشوری و داشتن منحشی کالیسراسیون برای این امر هعراه با خطای عملیاتی می باشد .اما در مقیاس های بزرگ با توجه به دی بالای جریان می توان زاين خطای جزئی چشم پوشی نمود ‎ ‎ ‎an ‏الؤرسم متحتي تغييرات لوز( أ‎ + 0 ‏من فیس مت وتات جه نيجه لى مى كيريد دول ۳ ‎ ‏) الرؤى سيتتيك ورودى | افت انرؤى ) ير حسب الرزى سينتيك ورودى يرلى ونفورى 

صفحه 13:
ونتوری متهرریر بط متتیرری ها مع عع تا 

صفحه 14:
)0( oars انبساط مخروطی xo (oo ounce نوج به نهر خروجی دیور شار بزيلى مى شود وأفت فشار نسبت به ديكر وسايل كمتر لست فوزى ای آن کت فست. ‎LAT sb‏ لوريفيس مثر و ولتورى متر ا بدسث أوريد أب اين ضرايب يه دهن ‎a Se Se‏ بانیم دی وی بر دی ونتری و اريفيس شرايب تخليه اابدست مى ايده 

صفحه 15:
سور یکین ضريب تخليه ونتوى بر 0336 وضريب تخله ريفيس بر 96081 لست مقر خر یتنا .امحل دقيق فار سنج ها ‎eeu oe‏ ‎fe‏ شاب تخل هی ‎a‏ ‎mes ay opel ne ۶‏ كنيد متحنى كاليبراسيون روت عفر ‎ilac retematoR‏ ‎ar‏ 3 سس ‎ont‏ يا توجه به تتايج بدست أمده مى توان كفت 

صفحه 16:
‎Ce =)‏ ای از ۶ب ری وی لفات بسا کی درآ وود درد بن نقاط ال ايك لول ‎din‏ ریم ول تلا کم ماد چونداغل آن خلی سا اس و سطع مقطع أن ثايت م باش سرعت در اريقيس به طور قوق العده ا افزليش مى بابد كه در ثر كاهش سطع مقع ست ‏عر جه دبى كم مى شود اختلاف بين مانو مثرها م مى شود ‎iy‏ مثرو نامر وسايل نسبنا مناسبى در الدازه كيرى شدت جريان مى باشند و ازبين اين دو وسيله وتورى مثر دقت پشتری ‏با كاهش دبى ورودى ججريان ميزان افث انرى در ونتورى منر و اربفيس متر يز كاش مى يايد ۷ ای اتدازه كيرى اريفيس مثر در دبى هاى بابين كم بوده ويا افزايش دبى ورودى زياد مى شود ‎ ‏ال زیر امی تا علت خطاهای موجود در أزمايش دائستة ‎ois ood ul SSN‏ ‏؟- خطاى خواندن سطح أب ماتومتر ‎ ‏*- تجهيزات ‎al‏ نصب شدهبروی اوه موجو ‎yr Alas‏ ‎ ‏؟- هوا داخل لوله هاى بيزومتر جهت اندازه كيرى فشار 

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل آزمایشگاه مکانیک سیالتا گزارش کار آزمایش موضوع آزمایش: وسایل اندازه گیری شدتا جریان استاد: دکتر رنجبر تنظیم: عظیم بردی صیادلی اعضای گروه: رسول باغبانی ،غلمحسـین مـیرزابه ،احسان برزگر ساعت کلسا: دوشنبه15:30-13:30، تاریخ آزمایش: 11/8/1388 تاریخ تحویل: 25/8/1386 آزمایش اندازه گیری دبی : هدف آزمایش  بدست آوردن ضرایب تخلیه ودبی واقعی ومقایسه آنها مقدمه: تقسیمبندی جریان سنجها وسایلی که بر پایه اندازه گیری وزن یا حجم عمل میکنند .این وسایل بسیار سادهاند و کاربرد چندانی را در صنعت ندارند. .1 .2 وسایل اندازه گیری جریان از نوع هدهای متغییر ،متداولترین و بیشترین کاربرد را در صنعت دارند .مانند اریفیس متر ،وانتوری متر ،لوله پیتو و . ... .3 وسایل اندازه گیری جریان و سطح که در آنها ،جزئی با سرعت معین و اعمال ش‌ده از طرف سیال در دستگاه جابجا میش‌ود ،مانند رتا مترها که جزء مساحت سنجها هستند. .4 وسایل اندازه گیری جابجایی مثبت ،ش‌امل انواع پمپهای اندازه گیر ،مانند دوزینگ پمپهای انتقال سیال به حالت مایع .5 وسایل اندازه گیری از نوع مغناطیسی که بر اساس حرکت سیال و ایجاد پتانسیل الکتریکی در داخل یک میدان مغناطیسی تولید ش‌ده ،عمل میکنند. با توجه به کاربردهای فراوان دستگاه های اندازه گیری دبی جریان در صنایع امروزی در این آزمـایش بر آنیم تا با انواع دستگاه های انـدازه گیری دبی جـریان از جمله ونتوری متـر ،اوریفیس متر و روتاری متـر بیشتـر آش‌نا ش‌ویم ؛ همچنین با توجه به نتایج بـدست آمده در هر یک از دستگاه .های نام برده در بال ،مزایا و معایب موجود در هر دستگاه را بررسـی و با یکـدیگر مقایسه می کنیم دراین آزمایش از دستگاه ش‌کل زیر استفاده می ش‌ود .این دستگاه جهت اندازه گیری دبی با ونتوری متر ،اریفیس و روتامتر و همچنین مقایسه آنها با یکــدیگر به کار می رود .همچنین ضرایب تخلیه وضریب افت انرژی برای هر کدام از دبی سنج ها ،دیفیوزر وزانویی نصب ش‌ده در دستگاه محاسبه ومقایسه می گردند . دراین آزمایش آب ازونتوری متر وارد می ش‌ود وباعبور ازآن به اریفیس رسیده وبا گذر از اریفیس ازطریق روتامتر خارج مــی ش‌ــود .درنقــاطی کــه بــا ش‌ــماره نمایش داده ش‌ده اند یک حلقه پیزومتری نصب ش‌ده است که توسط مانومتر مربوطه فشــار آن نقطــه را نشــان مــی دهــد .بــدیهی اســت کــه اختلف ارتفــاع مانومترهای نقاط مختلف نشان دهنده تلفات آن مسیر است .برای بررسی هرکدام از اجزا ابتدا بحث تئوری آنها را بررسی می کنیم .قطر قســمتهای مختلــف بصورت زیر است: ) D a=D c =Dh=26 ( mm ) =0.026 ( m ) D b=16 ( mm )=0.016 ( m ) D d =De =Dg =51 ( mm )=0.051 ( m )D f =20 ( mm )=0.02(m تئوری آزمایش : روتـــا مـتــــر ):(Rotameter روتامتر)دبی سنج چرخان( مهمترین دبیسنج با سطح مقطع متغیر است و از یک لوله ش‌یشهای مخروطی تشکیل ش‌ده است که در آن یک ش‌ناور آزادانه .حرکت میکند در دستگاههای سنجش سرعت جریان هدهای متغیر ،مساحت سطح مقطعی که سیال به حالت فشرده از آن عبور میکند ،ثابت میماند و افت فشار با سرعت جریان تغییر میکند ،اما در رتامتر افت فشار تقریبا ثابت و مساحت سطح مقطع سیال فشرده تغییر میکند .سیال بطور عمودی و از پایین به بال از میان رتامتر که قطر لوله آن کمکم عریض میش‌ود ،عبور میکند و ش‌ناور در آن تحت اثر فشار ناش‌ی از سرعت سیال به بال حرکت کرده ،در یک ش‌رایط تعادلی قرار میگیرد. بهازای این سرعت جریان حلقهمانند سیال که از اطراف ش‌ناور میگذرد ،فشار لزم را تامین میکند .هرگاه سرعت جریان افزایش یابد ،ش‌ناور در قسمت بالتری قرار میگیرد که سطح حلقهمانند اطراف آن نیز وسیعتر میش‌ود. با توجه به نیروهای رو به بال و رو به پائین ،ش‌ناور به وضع تعادل میرسد .اگر نیروهای رو به بال را مثبت در نظر بگیریم ،موازنه نیرو روی ش‌ناور بصورت زیر .نوش‌ته میش‌ود )وزن ش‌ناور– نیروی درگ روی ش‌ناور) +سطح ش‌ناور × افت فشار( +نیروی ش‌ناوری )ارش‌میدس( = 0 وقتی چگالی سیال ثابت باش‌د ،نیروی ش‌ناوری ثابت است .با ساخت ش‌ناور بصورت لبه دار ،آش‌فتگی زیادی ایجاد ش‌ده که خود باعث کاهش حساسیت وسیله به گرانروی سیال میش‌ود .بنابراین با ثابت در نظر گرفتن نیروی دراگ ناش‌ی از گرانروی بر روی ش‌ناور مقداری ثابت = وزن ش‌ناور – )سطح ش‌ناور × افت فشار( :بعبارتی افت فشار=عدد ثابت :مزایای روتامتر عبارتنداز قابلیت خوب درجه بندی 1- قیمت نسبتاا کم 2- مناسب برای اندازه گیری ش‌دت جریان های کم 3- هیچ گونه محدودیتی در رابطه با لوله کشی برای ورودی و خروجی وجود ندارد 4- افت فشار کم نیاز دارد 5- طراحی هایی وجود دارد که سیستم را ایمن از ویسکوزیته می کند 6- در بعضی از دوغابه های کم دانسیته می توان استفاده نمود 7- :معایب روتامتر عبارتند از نوع ش‌یشه ای آن مواجه با ش‌کستگی است 1- برای سرویس پالستی مناسب نیست 2- باید به طور عمودی نصب گردد 3- به طور عمده محدود به لوله های با قطر کم است مگر از نوع روتامتر به همراه کنارگذر استفاده نمود 4- محدود به دماهای نسبتاا پایین 5- دقت نسبتاا کم 6- -نیاز به نصب در خط دارد ).مگر نوع کنار گذر( 7 اریفیس دریک لوله): (Orifice اوریفیس متر اصول مشابه با ونتوری متر عمل میکند ،اما چند اختلف مهم دارد: ‏ صفحه سوراخدار آن را میتوان با توجه به سرعتهای متفاوت جریانی سیال بهراحتی تعویض نمود ،در حالیکه قطر دهانه یا گلویی یک وانتوری متر ثابت و غیر قابل تعویض است. ‏ اوریفیس متر همواره دارای مقادیر افت فشار نسبتا بالست که در اثر جریانات گردابی در پشت صفحه سوراخدار و نزدیک دیواره داخلی لوله بوجود میآیند .در حالیکه یک وانتوری متر اجازه بوجود آمدن چنین گردابهایی را نمیدهد. ‏ در یک اوریفیس متر معمول ش‌یرهایی برای کنترل خروج جریان سیال وجود دارد که محل اتصال مانومتر نیز میباش‌د. یک اریفیس با لبه های غیرمدور در مسیر لوله ) طبق ش‌کل ( باعث ایجاد انقباض فواره در پایین دست دهانه اریفیس می ش‌ود .برای جریان تراکم ناپذیر مــی توان معادله برنولی را بین نقطه )(1قبل از اریفیس ونقطه )،(2سطح انقباض کامل فواره نوش‌ت : ‏V 21 P1 ‏V 22 P2 )+ +Z 1= + + Z 2 (Z 1=Z 2=0 2g γ 2g γ از معادله پیوستگی داریم : 2 2 ‏D1 ‏D =V 2 × π 2 4 4 ‏V 1 × A 1=V 2 × A2 V 1 × π → با توجه به اینکه افت انرژی بوجود آمده ناچیزنیست وخود دراختلف فشارموثراست درنتیجه بادرنظرگرفتن ضریب تخلیه Kمی توان معادله برنولی را 0بصورت زیرساده نمود .0 )2 g( h1−h 2 ) 2 g(h 1−h2 =k × A 2 2 ‏A2 ‏D2 4 ) (1− ) (1− ‏A1 ‏D1 √ ضریب تخلیه Kباتوجه به مطالعات وآزمایشهای انجام گرفته برابر 0.601بدست آمده است. √ ‏Q=k × A 2 ونتوری متر : این جریان سنج از چند مانومتر تشکیل ش‌ده است که در مسیر یک خط جریان قرار داده میش‌ود تا به کمک آن ،سرعت جریان سیال اندازه گیری ش‌ود.در این وسیله ابتدا سطح مقطع کاهش و سپس افزایش می یابد تا در آن هد فشار به هد سرعت تبدیل ش‌ده و سپس بازیابی ش‌ود .به این ترتیب تغییرات سرعت و فشار بررسی می ش‌ود .هرگاه سیالی با دانسیته ρاز لولهای با سطح مقطع بزرگترعبور کند و سپس سیال از گلوگاه لوله با سطح مقطع کوچکتر بگذرد و این قسمتها به مانومتر وصل باش‌ند و مایع داخل مانومتر جیوه با باش‌د ،با بکار گیری معادله برنولی و معادله پیوستگی میتوان سرعت و دبی جریان را در سطح مقطع Aمحاسبه نمود. ) 2 g(h 1−h2 ) 2 g(h1−h2 =C d × A 2 2 4 ‏A ‏D ) 1−( 2 ) 1−( 2 ‏A1 ‏D1 √ در این فرمول C dبین 0.95و 1است. √ ‏Q=C d × A 2 شرح آزمایش: اندازه گیری دبی جریان: دستگاه اندازه گیری دبی در میز هیدرولیکی بصورت اهرمی است با نسبت 3به . 1به این معنی که طول میله در سمتی که وزنه می گذاریم سه برابر طول آن در سمت مخزن آب است.به این ترتیب وزن آب در مخزن باید سه برابر وزن وزنه ها ش‌ود تا تعادل برقرار ش‌ود و میله به نشانگر تعادل برخوردکند.مخزن هنگامیکه اهرم سمت وزنه بدون حضور نشانگر تعادل در بالترین مکان قرار گیرد خالی میشود .برای اندازه گیری دبی اهرم را در بالترین موقعیت قرار می دهیم تا مخزن خالی ش‌ود.سپس آنرا رها کرده و نشانگر را در مسیر اهرم وارد می کنیم .مخزن کم کم از آب پر می ش‌ودو زمانیکه به نشانگر برخورد کرد کرنومتر را فعال می کنیم و وزن معینی به اهرم می آویزم .زمانیکه دوباره اهرم به نشانگر برخورد کرد کرنومتر را متوقف می کنیم .زمان باید بین 30تا 60 ثانیه باش‌د .به این منظور می توان وزن وزنه ها را تغییر داد .حال وزن مورد نظر برابر است با سه برابر وزن وزنه ها .دبی جریان از تقسیم وزن مورد نظر بر زمان بدست می آید. آزمایش: ابتدا پمپ را روش‌ن کرده و با باز کردن ش‌یر میز هیدرولیکی اجازه می دهیم آب وارد دستگاه ش‌ود وبا عبور از همه قسمتها به تعادل نسبی در پیزومترها برسد وحبابهای آن خارج ش‌ود .ش‌یر تغذیه در بالی رتامتر قبل تنظیم ش‌ده است .اختلف بین بیشترین وکمترین فشار را بر تعداد مراحل یعنی 8تقسیم می کنیم و هر بار ش‌یر تغذیه را آنقدر می بندیم تا به اندازه این مقدار از ارتفاع جسم ش‌ناور در رتامتر کم ش‌ود .توجه ش‌ود که در این قسمت نباید ارتفاع جسم از 4 کمتر ش‌ود زیرا خطای آزمایش بال می رود .در هر مرحله ارتفاع پیزومترها را یادداش‌ت میکنیم ودبی جریان را به روش گفته ش‌ده بدست می آوریم. به این ترتیب جدول 1کامل میشود. پس از پایان آزمایش ش‌یر ها را بسته وپمپ را خاموش میکنیم. برای پر کردن جدول 2با فرض 1بودن ضریب تخلیه برای ونتوری و اریفیس و با داش‌تن قطرها می توان از فرمولهای گفته ش‌ده استفاده کرد .البته در پایان توسط دبی واقعی این ضرایب محاسبه خواهند ش‌د.همچنین برای تکمیل جدول 3می توان از فرمولهای زیر استفاده کرد که در آنها 2 فشار و ونتوری: ‏V 2g سینتیک ورودی است: ∆ Hهمان افت A B 2 h A −h B ‏AB ‏V2 ‏V2 = ( ) =0.378 ) =0.167 ( h A −hB 2g ‏AA 2g ‏AB 2 AA 1− ⇒ ‏AA ‏h A −h B=∆ H AC با توجه به اینکه قطر لوله ونتوری و دیفیوزر برابر است پس سینتیک ورودی آنها برابر است .همچنین چون قطر ورودی اریفیس و زانویی دو برابر ونتوری است انرژی سینتیک ورودی آنها 16/1برابر ونتوری است. ) ( ) ( ) ( اریفیس: ) ∆ H EF=0.83 ( hE −h F دیفیوزر: 2 ‏VC 1 1− ) , ( X=h C −h D 2g 16 ( ) ∆ H= X + زانویی: 2 2 ‏Pg V g Ph V h + = + +∆ H gh ‏ρg 2 g ρg 2 g نتایج و پاسخ به سوالتا: در آزمایش انجام شده نمونه محاسباتا به شکل زیر است: دبی میز هیدرولیکی: )m=3 ×6=18(kg )t=37( s ‏kg ) 3 ‏m ‏m 18 ‏Kg = (=0. 4845 ) ‏ρ t 37.14 ‏s ( ρ=1000 =Q r دبی ونتوری متر: , 0.95<C d <1.0 با فرض 1بودن ضریب تخلیه: ) 2 g(ha−hb 2 ‏Ab ) (1− ‏Aa √ ‏Q tv =Cd A b ) 2 g (ha −hb ‏Ab 2 ) (1− ‏Aa 2 −4 √ ‏Qtv =A b ) D a=26 ( mm )=0.026 ( m ) , A a=5.31 ×10 (m )D b=16 ( mm )=0.016 ( m ) , A b=2.01 ×10−4 (m2 3 ‏m ) ‏s −3 ( =¿ 0.5137 ×10 ) 2 × 9.8× ( 0.353−0.068 −4 2 2.01× 10 −4 5.31×10 ) ( 1− −4 ¿ √ × ) Q tv =( 2.01× 10 103 ‏Kg (=0.5137 ) 1000 ‏s × Qtv =0.5137 دبی اوریفیس متر: ) 2 g(h c −hd , k=0.601 ‏Ad 2 ) (1− ‏Ac , k=1 √ ) 2 g(h c −hd 2 ‏Ad ) (1− ‏Ac ‏Q¿ =k A d √ ‏Q ¿ =A d ) D c =51 ( mm )=0.051 ( m ) , A c =2.043× 10−4 ( m2 2 −4 ) D d =20 ( mm )=0.020 ( m ) , A d =3.14 ×10 (m ‏m3 ) ‏s (=¿ 0.6956 ×10−3 ) 2 × 9.8× ( 0.252−0.2 63 2 3.14 × 10−4 2.043 ×10−4 ¿ √ × ) Q¿ =( 3.14 ×10−4 ) ‏Kg ) ‏s ( 1− (Q¿ =0.6956 ×10−3 ×1000=0.6956 هد سینتیک: برای ونتوری: ‏V2 )=0.167 ( 353−68 )=47.595(m 2g با توجه به اینکه قطر لوله ونتوری و دیفیوزر برابر است پس سینتیک ورودی آنها برابر است .همچنین چون قطر ورودی اریفیس و زانویی دو برابر ونتوری است انرژی سینتیک ورودی آنها 16/1برابر ونتوری است. هد افت فشار: برای ونتوری: ∆ H=ha−hc =353−316=37 m برای اریفیس: ‏h 0.83(¿ ¿ E−h F )=0.83 ( 342−98 )=202.52 m ¿=∆ H برای دیفیوزر: 2 ‏VC 1 1 ∆ H=hC −h D + 1− =316−329+ 47.595 1− =31.62 m 2g 16 16 ) ( ( ) برای زانویی: 2 2 ‏V ‏V ∆ H= g − h +h g−hh =31.38 m 2g 2 g .که سینتیک ورودی 16/1وخروجی برابر ونتوری است محاسبه K: در هر حالت Kاز تقسیم هد افت فشار بر سینتیک بدست می آید)مثل ونتوری(: ∆H 37 = =0.7774 2 47.595 ‏V 2g =K پاسخ به سوالتا: -1 جداول زیر ) (1,2,3را تکمیل کنید. جدول : 1ارتفاع مانو مترها بر حسب میلی متر ‏M(kg مرحله زمان 37.14 1 2 3 4 5 6 7 8 42 38 46 43 52 49 42 اوریفیس متر ‏Hd 329 ‏Hc ‏Hb ‏Ha ) 316 68 353 18 335 325 127 355 18 338 330 178 357 15 340 334 218 355 15 342 337 251 350 12 340 337 278 348 12 341 338 300 345 9 341 339 314 342 6 جدول :2دبی برحسب کیلوگرم بر ثانیه ونتوری متر ‏He 342 ‏Hf 98 ‏Hg 153 ‏Hh 77 رتامتر 24.2 343 346 345 342 342 339 338 152 197 232 262 286 304 316 193 232 260 284 301 315 325 134 187 227 257 284 304 318 21.5 19.1 16.5 13.9 11.5 9 6.6 میز هیدرولیکی مرحله 0.5137 0.4595 0.4071 0.3562 0.3028 0.2546 0.2041 0.1610 0.6956 0.6155 0.5436 0.4734 0.3983 0.3333 0.2635 0.2089 1 2 3 4 5 6 7 8 0.4865 0.4286 0.3947 0.3261 0.2791 0.2308 0.1837 0.1429 جدول :3نسبت افت انرژی به انرژی جنبشی ورودی )(k زانوئی ‏K -2 افت 10.54 8 31.38 سینیتی ک 2.975 اوریفیس متر افت ‏k 68.07 4 202.5 سینتی ک 2.975 2 158.5 9.792 23.30 4 2.380 66.60 9 9.087 16.97 5 1.868 66.20 4 8.078 11.551 1.430 65.58 7 93.79 0.664 4 2.380 0.675 0 1.868 0.669 7 1.430 0.675 3 3 123.6 انبساط مخروطی افت ‏K 7 31.6 سینتی ک 47.595 2 25.7 20.0 0.777 4 38.076 0.787 9 29.893 0.903 2 22.879 0.917 9 2 15.4 ونتوری متر ‏k 5 مرحله اف ت 37 30 27 21 سینتی ک 47.595 38.076 29.893 22.879 1 2 3 4 11.133 11.5 1.033 64.27 9 66.4 1.033 0.635 1 10.5 16.533 0.786 3 13 16.533 5 8.264 6.041 0.731 63.58 4 46.48 0.731 0.680 9 7.96 11.69 0.941 0 11 11.69 6 8.415 3.955 0.470 61.80 9 29.05 0.470 0.537 6 4.04 7.515 0.931 5 7 7.515 7 8.959 2.616 0.292 62.53 4 18.26 0.292 0.509 0 2.38 4.676 0.641 6 3 4.676 8 از رسم نمودار دبی تئوری جریان در رتامتر ،اریفیس متر و ونتوری متر برحسب دبی جریان چه نتیجه ای میگیرید؟ مقایسه ابزار اندازه گیری شدت جریان 8.0 7.0 6.0 دبی تئوری جریان 5.0 ونتوری متر اوریفیس متر روتامتر 4.0 3.0 2.0 1.0 5.0 55.0 4.0 54.0 3.0 53.0 2.0 52.0 0 1.0 51.0 دبی واقعی با توجه به نزدیکی نمودار های ونتوری متر و روتامتر و اختلف محسوس این دو نمودار با منحنی اوریفیس متر و نزدیکی دو منحنی مذکور به خط ‏y=x کمک منحنی کالیبراسیون ،میزان دبی جریان مشخص می ش‌ود. می توان نتیجه گرفت دقت اوریفیس متر نسبت به دو وسیله ی دیگر کمتر است . .در نهایت به وسیله عدد خوانده ش‌ده از روی روتامتر ،به -3 مزایا و معایب سه وسیله بال را با هم مقایسه کنید )دقت وکارایی( .اثر طول قبل از مقایسه را چگونه بررسی می کنید؟ سطح داخلی ونتوری متر ،صاف و صیقلی و مناسب برای اندازه گیری دبی می باشد ؛ در مقابل ساخت ، تعمیرو نگه داری این وسیله وقت گیر و هزینه بر می باشد . تهیه ،بازدید و نگهداری اریفیس متر به مراتب آسان تر از ونتوری متر می باشد ؛ اما بر اثر اصطکاك و بـرخورد با مواد سنگین و خـورنده ،لبه های روزنه ای اریفیس کنده شـده و محاسباتا اولیه را با خطا مواجه می کند . استفاده از روتامتر برای محاسباتا دبی با توجه به نبود فرمول تئوری و داشتن منحنـی کالیبـراسیون برای این امر همراه با خطای عملیاتی می باشد ،اما در مقیاسا های بزرگ با توجه به دبـی بالی جریان می توان از این خطای جزئی چشم پوشـی نمود . -4 ∆H 2 از رسم منحنی تغییراتا انرژی ) ‏V 2g متر ،اوریفیس متر و رتامتر ،چه نتیجه ای می گیرید؟)جدول (3 =K ( )انرژی سینتیک ورودی /افت انرژی ( بر حسب انرژی سینتیک ورودی برای ونتوری ونتوری 1 8.0 6.0 ‏K 4.0 2.0 5 01 51 02 52 03 53 04 54 05 یییسیییینتیکورودی 0 0 )(m اریفیس 07 86 66 46 ‏K 26 06 5.3 3 5.2 2 5.1 ک ورودی یییینتی یییس 1 )(m 5.0 0 85 زانویی 21 01 8 6 ‏K 4 2 5.3 3 5.2 2 ک ورودی یییینتی یییس 5.1 1 0 5.0 0 )(m انبساط مخروطی ‏K 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 5 01 51 02 52 03 53 04 54 05 ک ورودی یییینتی یییس 0 0 ((m با توجه به اینکه در خروجی دیفیوزر فشار بازیابی می ش‌ود و افت فشار نسبت به دیگر وسایل کمتر است انرژی اتلفی آن کمتر است. ضرایب تخلیه اوریفیس متر و ونتوری متر را بدست آورید .آیا این ضرایب به دبی جریان بستگی دارند؟ -5 با تقسیم دبی واقعی بر دبی ونتوری و اریفیس ضرایب تخلیه آنها بدست می آید: ‏k 0.6994 0.6963 ‏Cd 0.9471 0.9328 0.7261 0.6888 0.7007 0.6925 0.6972 0.6841 بصورت میانگین ضریب تخلیه ونتوری برابر 0.9226وضریب تخلیه اریفیس برابر 0.6981است. مقدار ضریب اریفیس kتابع .1محل دقیق فشار سنج ها .2عدد رنیولدز .3نسبت قطر لوله به قطر اریفیس مقدار ضرایب تخلیه به دبی بستگی ندارد. -6 منحنی کالیبراسیون رتامتر را رسم کنید. منحنی کالیبراسیون روتا متر 0.9695 0.9155 0.9217 0.9065 0.9000 0.8876 ‏evruc noi tarbilac retematoR 03 52 02 51 رتامتر 01 5 ‏mc - gnidaer elacs retematoR 55.0 5.0 54.0 4.0 53.0 3.0 52.0 2.0 51.0 0 1.0 ‏s/gk - retaw fo wol f ssaM نتیجه گیری: با توجه به نتایج بدست آمده می توان گفت : -1 بین نقاط Cو Dتغییر قطر از 26به 61داریم ولی تلفاتا بسیار کمی در آن وجود دارد . -2 بین نقاط Dو Eیک لوله مستقیم داریم ولی تلفاتا آن کم میباشد چون داخل آن خیلی صاف است و سطح مقطع آن ثابت می با شد. -3 -4 -5 سرعت در اریفیس به طور فوق العاده ای افزایش می یابد که در اثر کاهش سطح مقطع است هر چه دبی کم می شود اختلف بین مانو مترها کم می شود. ونتوری متر و رتا متر وسایل نسبتا مناسبی در اندازه گیری شدتا جریان می باشند و از بین این دو وسیله ونتوری متر دقت یشتری دارد. با کاهش دبی ورودی جریان میزان افت انرژی در ونتوری متر و اریفیس متر نیز کاهش می یابد. خطای اندازه گیری اریفیس متر در دبی های پایین کم بوده و با افزایش دبی ورودی زیاد می شود. -6 -7 دلیل زیر را می توان علت خطاهای موجود در آزمایش دانست: -1خطای اندازه گیری زمان -2خطای خواندن سطح آب مانومتر -3تجهیزات اضافی نصب ش‌ده برروی لوله موجود درآزمایشگاه تا حدودی -4هوای داخل لوله های پیزومتر جهت اندازه گیری فشار