فلومتر ونتوری: مفاهیم، عملکرد و کاربردهای صنعتی

 

 

فلومتر ونتوری چیست؟

فلومتر ونتوری (Venturi Flowmeter) ابزاری تخصصی برای اندازه‌گیری جریان سیالات با استفاده از اصل برنولی است. در این نوع فلومتر، سیال از یک مقطع با قطر کمتر عبور کرده و با افزایش سرعت، فشار کاهش می‌یابد. با اندازه‌گیری این افت فشار، نرخ جریان یا دبی سیال به دقت مشخص می‌شود.

ایده اصلی این فلومتر به جیووانی ونتوری، فیزیکدان ایتالیایی قرن هجدهم بازمی‌گردد. او نشان داد که در یک لوله باریک‌تر، فشار سیال افت کرده و سرعت افزایش می‌یابد. این نظریه بعدها پایه‌ای برای طراحی انواع تجهیزات اندازه‌گیری جریان شد.

ساختار و نحوه عملکرد

فلومتر ونتوری شامل یک بخش مخروطی باریک و دو ناحیه همگرا و واگراست. سیال هنگام ورود به بخش همگرا شتاب می‌گیرد و با کاهش فشار روبرو می‌شود. این کاهش فشار توسط سنسورهای نصب شده در نقاط کلیدی اندازه‌گیری و به عنوان شاخصی از سرعت جریان تفسیر می‌شود. در این فرآیند، اصل بقای انرژی و معادلات جریان سیالات استفاده می‌شود تا دقت اندازه‌گیری به حداکثر برسد.

انواع فلومترهای ونتوری براساس کاربرد

در ادامه لیست انواع فلومتر ونتوری را قرار دادیم:

ونتوری افقی

مناسب برای سیالاتی که نیاز به جریان‌های هموار و انرژی جنبشی بالا دارند.

ونتوری عمودی

بیشتر برای مواقعی که انرژی پتانسیل مورد توجه است.

ونتوری شیبدار

به‌ویژه برای سیالاتی که نیاز به ترکیبی از انرژی جنبشی و پتانسیل دارند.

انواع فلومترهای ونتوری براساس ساختار

فلنجی

نصب آسان از طریق فلنج‌ها، مناسب برای اتصال محکم و ایمن در سیستم‌های لوله‌کشی.

جوشی

نصب دائمی از طریق جوشکاری در خطوط انتقال سیالات.

درج

مناسب برای نصب موقت، از طریق درگاه‌های ورودی سیستم لوله‌کشی موجود.

کاربردهای فلومتر ونتوری

کاربردهای فلومتر ونتوری به دلیل دقت بالا و مقاومت در برابر افت فشار صنایع مختلف دارد. از جمله موارد زیر:

اندازه‌گیری جریان

تعیین نرخ جریان سیالات در صنایعی همچون نفت و گاز.

اختلاط سیال

برای تزریق مواد شیمیایی و افزودنی‌ها.

تنظیم فشار

استفاده به عنوان تنظیم‌کننده فشار برای جلوگیری از افت یا افزایش بیش از حد فشار در سیستم.

سیستم‌های فیلتراسیون

به عنوان جاذب ذرات معلق در جریان سیال.

ایجاد خلاء

در سیستم‌های اجکتوری و خلاء.

اجزای اصلی فلومتر ونتوری

فلومتر ونتوری شامل اجزای زیر است:

لوله همگرا و واگرا

برای تنظیم سرعت و فشار سیال.

گلوگاه

نقطه باریک که سیال به حداکثر سرعت می‌رسد.

ترانسمیتر اختلاف فشار

برای اندازه‌گیری اختلاف فشار ایجاد شده.

مزایای فلومتر ونتوری

دقت اندازه‌گیری بالا به‌ویژه برای سیالاتی با سرعت بالا.
افت فشار کم برخلاف دیگر فلومترها، کمترین افت فشار را ایجاد می‌کند.
طیف گسترده کاربرد مناسب برای مایعات، گازها و حتی دوغاب‌ها.
دوام بالا:بدون قطعات متحرک، نیاز به تعمیر و نگهداری کم.

محدودیت‌ها و معایب

ابعاد بزرگ نیاز به فضای بیشتری برای نصب.
حساسیت به اغتشاشات و نیازمند جریان پایدار در بالادست.
کالیبراسیون تخصصی و نیاز به افراد متخصص برای نصب و کالیبره کردن.
احتمال انسداد در صورت وجود ذرات جامد بزرگ در سیال.

کدها و استانداردهای فلومتر ونتوری

فلومترهای ونتوری باید مطابق با استانداردهای مشخصی از جمله ISO 5167 و ASME MFC-8M طراحی و نصب شوند. رعایت این استانداردها، تضمین‌کننده دقت و کارایی ابزار در محیط‌های صنعتی است.

راهنمای نصب فلومتر ونتوری

موقعیت ترانسمیتر بالای فلومتر در صورت بخار بودن سیال. استفاده از سیل پات در صورت عدم امکان نصب ترانسمیتر در بالا. تراز بودن فلنج‌ها برای جلوگیری از نشتی.

تفاوت فلومتر ونتوری و اوریفیس پلیت

فلومترهای ونتوری و اوریفیس از نظر طراحی و عملکرد متفاوتند. در حالی که ونتوری به دلیل بخش مخروطی به آرامی فشار را تنظیم می‌کند، اوریفیس پلیت با یک صفحه تخت، جریان را به‌طور ناگهانی محدود کرده و افت فشار بیشتری ایجاد می‌کند. این تفاوت‌ها آنها را مناسب کاربردهای مختلف می‌کند.