Venturi Debi Hesaplama Aracı nedir?
Venturi metre, bir borudan geçen akışkanın hacimsel debisini Bernoulli ilkesinden yararlanarak ölçer: akışkan daralan boğaz bölgesinden geçerken hızlanır ve buna bağlı olarak basıncı düşer. Giriş ile boğaz arasındaki bu basınç farkını ölçerek debiyi hesaplayabilirsiniz. Bu evrensel hesaplama aracı, tutarlı SI birimleri kullanıldığı sürece her türlü sıkıştırılamaz akışkan için çalışır.
Nasıl kullanılır?
Giriş çapı \(D_1\) ile boğaz çapı \(D_2\) değerlerini (metre cinsinden), ölçülen basınç farkını \(\Delta P\) (paskal cinsinden), akışkan yoğunluğunu \(\rho\) (kg/m³ cinsinden) ve debi katsayısını \(C_d\) (iyi tasarlanmış bir Venturi için genellikle 0,95–0,99) girin. Araç, hacimsel debiyi m³/s ve L/s olarak, boğaz hızını ve her iki kesit alanını size verir.
Formül açıklaması
Temel denklem şu şekildedir:
$$Q = \text{C}_d \cdot A_2 \cdot \sqrt{\dfrac{2\,\Delta P}{\rho\left(1 - \left(\frac{A_2}{A_1}\right)^2\right)}}$$Burada \(A_1 = \frac{\pi D_1^2}{4}\) ve \(A_2 = \frac{\pi D_2^2}{4}\), sırasıyla giriş ve boğaz kesit alanlarıdır. Debi katsayısı \(C_d\), gerçek koşullardaki sürtünme ve ideal olmayan akış etkilerini düzeltir. Boğaz hızı ise basitçe \(v_2 = Q/A_2\) ile bulunur.
Örnek hesaplama
\(D_1 = 0{,}1\) m, \(D_2 = 0{,}05\) m, \(\Delta P = 5000\) Pa, \(\rho = 1000\) kg/m³ ve \(C_d = 1\) için: \(A_1 = 0{,}0078540\) m², \(A_2 = 0{,}0019635\) m², alan oranı \(= 0{,}25\) olur, dolayısıyla \(1 - 0{,}25^2 = 0{,}9375\). Buradan $$Q = 1 \times 0{,}0019635 \times \sqrt{\frac{10000}{937{,}5}} = 1 \times 0{,}0019635 \times 3{,}2660 = 0{,}006413 \ \text{m}^3/\text{s}$$ ve boğaz hızı \(= 0{,}006413 / 0{,}0019635 \approx 3{,}266\) m/s bulunur. \(C_d = 0{,}98\) alındığında hız yaklaşık 3,20 m/s'ye düşer.
Sıkça Sorulan Sorular
\(C_d\) için hangi değeri kullanmalıyım? Klasik bir Venturi tüpünün debi katsayısı genellikle 0,95 ile 0,99 arasındadır. Tamamen teorik, ideal bir hesaplama için 1,0 kullanabilirsiniz.
Bu araç gazlar için de geçerli mi? Denklem sıkıştırılamaz akışkan varsayar; bu nedenle sıvılar ile düşük hız/düşük basınç farkındaki gazlar için doğru sonuç verir. Sıkıştırılabilir akışta ise bir genleşme (ekspansiyon) faktörü kullanmanız gerekir.
Boğaz hızı neden giriş hızından daha yüksek? Kütlenin korunumu (süreklilik ilkesi), akışkanı daha küçük olan boğaz kesitinden geçerken hızlanmaya zorlar; basıncın o noktada düşmesinin nedeni de tam olarak budur.
