ऑरिफिस फ्लो कैलकुलेटर क्या है?
यह टूल किसी स्थिर हेड (head) के नीचे तेज़ धार वाले ऑरिफिस (sharp-edged orifice) से बाहर निकलने वाले द्रव की वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर का अनुमान लगाता है। यह क्लासिक ऑरिफिस समीकरण पर आधारित है, जो टॉरिसेली के नियम से निकलता है और एक डिस्चार्ज गुणांक से सुधारा जाता है — यह गुणांक असल दुनिया के संकुचन (contraction) और घर्षण से होने वाली हानि को ध्यान में रखता है। इसका व्यापक उपयोग हाइड्रॉलिक्स, टैंक-निकासी डिज़ाइन, फ्लूइड मैकेनिक्स की पढ़ाई और प्रोसेस इंजीनियरिंग में होता है।
इसका इस्तेमाल कैसे करें
डिस्चार्ज गुणांक (Cd), ऑरिफिस का अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल (A) वर्ग मीटर में, ऑरिफिस के केंद्र से ऊपर द्रव का हेड (h) मीटर में, और गुरुत्वीय त्वरण (g, डिफ़ॉल्ट 9.81 m/s²) डालें। कैलकुलेटर आपको घन मीटर प्रति सेकंड (m³/s) में प्रवाह दर \(Q\) के साथ-साथ सैद्धांतिक निर्गम वेग (theoretical efflux velocity) भी बताएगा।
सूत्र की व्याख्या
समीकरण है $$Q = \text{C}_d \cdot \text{A} \cdot \sqrt{2 \cdot \text{g} \cdot \text{h}}$$ यहाँ \(\sqrt{2gh}\) पद टॉरिसेली के नियम से मिलने वाला सैद्धांतिक वेग है — यानी वह गति जो कोई द्रव कण \(h\) ऊँचाई से गिरने पर हासिल करता। इसे क्षेत्रफल \(A\) से गुणा करने पर आदर्श प्रवाह मिलता है, और डिस्चार्ज गुणांक \(C_d\) (तेज़ धार वाले ऑरिफिस के लिए आमतौर पर 0.60–0.65) इसे घटाकर असली प्रवाह में बदल देता है, जिसमें वेना कॉन्ट्रैक्टा (vena contracta) और श्यानता (viscous) प्रभाव शामिल हो जाते हैं।
हल किया गया उदाहरण
मान लीजिए \(C_d = 0.62\), \(A = 0.01\ \text{m}^2\), \(h = 2\ \text{m}\) और \(g = 9.81\ \text{m/s}^2\): $$\text{वेग} = \sqrt{2 \times 9.81 \times 2} = \sqrt{39.24} \approx 6.2642\ \text{m/s}$$ फिर $$Q = 0.62 \times 0.01 \times 6.2642 \approx 0.03884\ \text{m}^3/\text{s}$$ यानी लगभग 38.8 लीटर प्रति सेकंड।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
Cd के लिए कौन-सा मान लूँ? तेज़ धार वाले गोल ऑरिफिस के लिए \(C_d \approx 0.61\text{–}0.62\) रहता है। गोलाई वाले या बेल-माउथ (bell-mouthed) प्रवेश के लिए यह 0.95–0.98 तक पहुँच सकता है।
हेड h क्या होता है? यह द्रव की मुक्त सतह से लेकर ऑरिफिस के केंद्र तक की लंबवत (vertical) दूरी है।
क्या यह गिरते जलस्तर का हिसाब रखता है? नहीं — यह दिए गए हेड पर तात्क्षणिक (instantaneous) प्रवाह बताता है। जैसे-जैसे टैंक खाली होता है, \(h\) घटता जाता है और इसके साथ \(Q\) भी कम होता जाता है।
