اثر ونتوری

اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیالی است زمانی که سیال از قسمت تنگ لوله عبور می‌کند. اثر ونتوری به نام جیووانی باتیستا ونتوری دانشمند ایتالیایی نامگذاری شده‌است.

زمینه

وقتی قطر لوله کوچک می‌شود با توجه به معادله پیوستگی، سرعت زیاد می‌شود و فشار با توجه به بقای انرژی کم‌ می‌شود. انرژی جنبشی با افت فشار یا گرادیان فشار بالانس‌ می‌شود. برای محاسبه افت فشار در لوله ونتوری‌ می‌توان از ترکیب معادله پیوستگی و معادله برنولی معادله‌ای به دست آورد.

محدودیت اثر ونتوری وقتی است که لوله ونتوری آنقدر باریک شود که سیال به حالت چوک یا خفگی برسد. در این حالت سرعت سیال به سرعت صوت‌ می‌رسد. وقتی سیال به خفگی‌ می‌رسد دبی جرمی سیال با کاهش بیشتر فشار افزایش پیدا نمی‌کند. هرچند در سیال تراکم پذیر سیال فشرده شده و چگالی آن زیاد می‌شود(سرعت زیاد می‌شود.)

با توجه به معادله برنولی در شرایط سیال غیرقابل تراکم، معادله افت فشار موضعی p1 − p2 در قسمت باریک شده لوله به صورت زیر به دست‌ می‌آید:

${\displaystyle {\tfrac {\rho }{2}}(v_{2}^{2}-v_{1}^{2})}$

لوازم آزمایشگاهی

• لوله ونتوری: یکی از ساده‌ترین ابزارهای آزمایش اثر ونتوری یک ساختار لوله‌ای به نام لوله ونتوری یا ونتوری است. سیال در طول لوله که قطر آن متغیر است جریان دارد.

برای جلوگیری از کشش معکوس، شیپوره ورودی ونتوری زاویه ۳۰ درجه‌ای و شیپوره خروجی زاویه ۵ درجه‌ای دارد. برای در نظر گرفتن جریان لزج، یک ضریب جریان تعریف می‌شود که معمولاً مقدار آن ۰٫۹۸۸ است.

• صفحه اریفیس: صفحه اریفیس کاری شبیه به لوله ونتوری انجام‌ می‌دهد. و بسیار ارزان تر از لوله ونتوری ساخته خواهد شد اما اتلاف انرژی بسیار بیشتر از ونتوری دارد.

محاسبات

ونتوری در آزمایشگاه برای محاسبه جریان سیال استفاده‌ می‌شود. جریان سیال لوله ونتوری برای اندازه‌گیری دبی حجمی‌${\displaystyle Q}$ به کار می‌رود. از آنجا که:

${\displaystyle {\begin{cases}Q=v_{1}A_{1}=v_{2}A_{2}\\p_{1}-p_{2}={\frac {\rho }{2}}(v_{2}^{2}-v_{1}^{2})\end{cases}}}$

در نتیجه

${\displaystyle Q=A_{1}{\sqrt {\frac {2\left(p_{1}-p_{2}\right)}{\rho \left(\left({\frac {A_{1}}{A_{2}}}\right)^{2}-1\right)}}}=A_{2}{\sqrt {\frac {2\left(p_{1}-p_{2}\right)}{\rho \left(1-\left({\frac {A_{2}}{A_{1}}}\right)^{2}\right)}}}}$

ونتوری برای مخلوط کردن مایع و گاز نیز استفاده‌ می‌شود.

فشار دیفرانسیلی وقتی سیال در لوله ونتوری جریان‌ می‌یابد، انبساط و انقباض سیال در طول لوله باعث تغییر فشار می‌گردد. محاسبه دیفرانسیلی فشار می‌تواند در مواردی مانند موتور راکت و جت راحت‌تر باشد.

کاربرد در صنایع

اثر ونتوری کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف دارد. از جمله آن میتوان به انواع دمنده ها و مکنده های ونتوری اشاره نمود. این نوع از فن ها بر اساس قانون اثر ونتوری ساخته میشوند و در آنها قطعه و یا پروانه محرکی بکار گرفته نشده است. به جهت عدم استفاده از جریان الکتریسیته و عدم وجود قطعه محرک در آنها، از قابلیت ضد انفجار برخوردار بوده و جهت تخلیه و یا ورود هوای تازه به مخازن دارای گاز قابل اشتعال در پتروشیمی ها و پالایشگاه ها و ... استفاده میشوند.[1]

منابع

1. sakht24 (۲۰۲۰-۰۶-۰۲). «دمنده ,و هواکش ونتوری ضد انفجار». ساخت 24 | سفارش ساخت و خدمات صنعتی. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۶-۰۲.

effect|ویکی پدیای انگلیسی