فلومتر ونتوری

فلومترهای ونتوری از نوع فلومترهای فشار تفاضلی یا دیفرانسیلی هستند، یعنی با ایجاد اختلاف فشار در مسیر عبور سیال، فلوی عبوری را اندازه گیری می کنند. برای ایجاد اختلاف فشار در فلومترهای ونتوری، از لوله ونتوری استفاده می شود. در ساختار لوله ونتوری، با کاهش سطحِ مقطعِ مسیرِ عبورِ سیال، اختلاف فشار لازم برای اندازه گیری فلو ایجاد می شود. البته در ادامه مسیر، سطح مقطع به صورت یکنواخت افزایش می یابد و بدین ترتیب تا حدود 80 درصد اختلاف فشار ایجاد شده در قسمت باریک جبران می شود. ساختار لوله ونتوری مطابق با انیمیشن زیر است.

ساختار لوله ونتوری، اختلاف ارتفاع سیال در لوله زیرین به علت اختلاف فشار است

رابطه فیزیکی محاسبه فلو در فلومتر ونتوری، مبتنی بر رابطه برنولی می باشد.

P : فشار
𝜌 : چگالی
V : سرعت

با ثابت در نظر گرفتن فلوی حجمی سیال یا میزان حجم عبوری سیال در بازه زمانی مشخص برای مقاطع مختلف مسیر، داریم:

Q : فلوی حجمی سیال
A : سطح مقطع

بدین ترتیب با ادغام روابط 1 و 2 برای فلوی حجمی سیال روابط زیر بدست می آیند.

البته ذکر این نکته لازم است که روابط 3 و4 در واقع روابط تئوری محاسبه فلوی حجمی هستند و برای بدست آوردن نرخ فلوی واقعی، باید پارامتر تجربیِ “ضریب تخلیه”  هم به معادله اضافه شود. پارامتر ضریب تخلیه در واقع بیانگر نسبت دبی تئوری به دبی واقعی سیال است.

cd : ضریب تخلیه

با استفاده از تجهیزات مناسب و انجام کالیبراسیون، نرخ فلوی عبوری از لوله ونتوری را می توان به میزان 10 درصد مقدار full scale رساند که مطابق با میزان رنج پذیری 10:1 است. فلومتر ونتوری برای فرایندهایی مناسب است که داری فاکتور Turn Down Ratio بالا یا افت فشار پایین هستند. به بیان دیگر فرایندهایی که فلومترهای پرکاربرد اوریفیس پلیت قادر به پاسخگویی آنها نیستند.