لوله پیتوت

توضیحات

لوله پیتوت (Pitot Tube)، یکی از ساده ترین تجهیزات اندازه گیری جریان است که بر اساس اختلاف فشار میزان جریان و سرعت سیالات مختلف مایع، هوا و گاز را محاسبه می کند. این تجهیز بر اساس این اصل کار می کند که فشار کل سیالی که در یک لوله جریان دارد، مجموع فشار استاتیک و فشار دینامیکی آن است.

پیتوت تیوب در طیف گسترده ای از کاربردهای اندازه گیری جریان نظیر سرعت هوا در اتومبیل های مسابقه ای و جت های جنگنده نیروی هوایی و هواپیماها استفاده می شود. از مزایای لوله های پیتوت میتوان به ساختار ساده، قابل اعتماد، ارزان، قابلیت کاربرد در شرایط محیطی مختلف و با طیف وسیعی از فشارها اشاره کرد.

در کاربردهای صنعتی لوله‌های پیتوت برای اندازه‌گیری جریان هوا در لوله‌ها، کانال‌ها و همچنین برای اندازه‌گیری جریان مایع در لوله‌ها، سرریزها و کانال‌ های باز مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین محدودیت های لوله پیتوت شامل دقت و گستره اندازه گیری نسبتاً پایین است و ممکن است به مرور زمان و با مسدود شدن پورت ها خطا در اندازه گیری فشار ایجاد می شود.

روش اندازه گیری با پیتوت تیوب معمولا برای هوا و گاز کاربرد بیشتری دارد. زیرا مایعات و سیالاتی که ناخالصی دارند موجب بسته شدن سوراخ لوله می شوند. در ادامه این مطلب به معرفی انواع، عملکرد، کاربرد، مزایا،محدودیت ها و خرید و فروش لوله پیتوت می پردازیم.

انواع لوله پیتوت

لوله‌های پیتوت معمولاً در هوانوردی و دینامیک سیالات برای اندازه‌گیری سرعت جریان سیال استفاده می‌شوند. انواع مختلفی از لوله های پیتوت وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند. برخی از انواع متداول پیتوت تیوب به شرح زیر است:

• 1.لوله پیتوت ساده (Simple Pitot Tube): برای محاسبه سرعت جریان در هر نقطه از کانال یا لوله و همچنین برای اندازه‌گیری فشار ایستایی یا سکون استفاده می شود. بیشتر برای اندازه گیری فشار رکود استفاده می شود. این نوع لوله پیتوت به طور معمول به صورت عمودی نصب می‌شود تا فشار ایستایی (stagnation pressure) را اندازه بگیرد.
• 2.لوله پیتوت استاتیک (Static Pitot Tube): برای انجام اندازه‌گیری‌های موقتی از جریان استفاده می‌شود تا سرعت محلی جریان در هر نقطه خاص داخل لوله یا کانال را اندازه‌گیری کند. این نوع لوله پیتوت استاتیک برای اندازه‌گیری فشار استاتیک جریان و در برخی از موارد به عنوان بخشی از سیستم اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود.

عملکرد لوله پیتوت

لوله پیتوت یکی از انواع فلومترهای اختلاف فشاری محسوب می شود که فشار استاتیک و فشار کل را جهت تعیین سرعت سیال فرآیندی اندازه گیری می کند. فشار استاتیک، فشار کاری در بالادست (upstream) لوله پیتوت است و در زوایای قائم نسبت به جهت جریان، ترجیحاً در مکان تلاطم کم اندازه گیری می شود.

لوله های پیتوت استاتیک که به آنها تیوب پراندتل (Prandtl tubes) نیز می گویند در هواپیما به عنوان سرعت سنج به کار می روند. طول لوله در هواپیما حدود 10 اینچ (25 سانتی متر) و قطر 1/2 اینچ (1 سانتی متر) است. چندین سوراخ کوچک در اطراف بیرونی و یک سوراخ مرکزی در پایین محور لوله ایجاد می شود.

سوراخ های بیرونی به یک طرف دستگاهی به نام مبدل فشار (pressure transducer) متصل می شوند. سوراخ مرکزی در لوله جدا از سوراخ های بیرونی نگه داشته می شود و به طرف دیگر مبدل متصل خواهد شد.

این مبدل اختلاف فشار را در دو گروه لوله با استفاده از سنسور کششی (strain gauge) اندازه گیری می کند. لوله پیتوت بر روی هواپیما یا در یک تونل باد نصب می شود، به طوری که لوله مرکزی همیشه در جهت جریان است و سوراخ های بیرونی عمود بر لوله مرکزی قرار دارند. شکل زیر یک طراحی شماتیک از یک لوله پیتوت را نشان می دهد.

اندازه گیری سرعت

با توجه به اینکه که سوراخ های بیرونی عمود بر جهت جریان هستند، این لوله ها توسط مولفه محلی سرعت هوا تحت فشار قرار می گیرند. فشار در این لوله ها فشار استاتیکی است که در معادله برنولی بیان شده است.

با این حال، لوله مرکزی در جهت حرکت است و توسط سرعت تصادفی و سرعت هوا تحت فشار قرار می گیرد. فشار در این لوله فشار کل است. مبدل فشار، اختلاف فشار کل و استاتیک را اندازه گیری می کند که فشار دینامیکی است. 

فشار استاتیک ps –  فشار کل pt = فشار دینامیک q

اختلاف فشار P∆ متناسب با فشار دینامیک q است. با اختلاف فشارهای اندازه گیری شده و دانستن مقدار چگالی هوا (ρ) از اندازه گیری فشار و دما می توانیم از معادله برنولی برای محاسبه ی سرعت استفاده می شود. معادله برنولی بیان می کند که فشار استاتیکی به اضافه نصف چگالی ضربدر سرعت V برابر با فشار کل است.

V = sqrt [2 * {pt – ps} / ρ ] 

لوله پیتوت میانگین گیر Annubar

روش اندازه گیری فلومتر Annubar از نظر ساختاری مشابه پیتوت تیوب است. اما با این تفاوت که روی لوله چندین سوراخ وجود دارد و چندین بار فلوی سیال را محاسبه می کند. در نهایت از این فلوها میانگین گرفته و جریان حجمی نهایی را محاسبه می کند.

فلومتر Annubar سنسور T شکل با اندازه گیری جریان دو جهته (bi-directional) افت فشار دائمی را به حداقل می رساند. در عین حال دقت را به حداکثر می رساند. این تجهیز برای اندازه گیری اختلاف فشار DP و اندازه‌گیری دمای فرآیند طراحی شده است.

 لوله های پیتوت ​​Annubar چندین گزینه نصب را برای پاسخگویی به طیف گسترده ای از نیازهای فرآیندی ارائه می دهد. به عنوان مثال مجموعه فلنج دار الزامات ساختاری کاربردهای فشار بالا را برآورده می کند. گزینه Pak-Lok از طراحی فشرده سازی برای محکم کردن سنسور استفاده می کند و طراحی Compact به راحتی بین فلنج های برجسته نصب می شود.

مزایا و معایب لوله پیتوت

لوله های پیتوت با توجه به مزایای متعددی از جمله ساختار فشرده و فاقد قسمت متحرک، کاربرد در شرایط سخت فرآیندی با دماهای بالا، نصب و حداسازی آسان، افت فشار دائمی کم و قیمت مقرون به صرفه در صنایع مختلفی کاربرد دارند. در ادامه مزایای رایج پیتوت تیوب ذکر می شود:

1.طراحی ساده:

لوله‌های پیتوت طراحی نسبتاً ساده‌ای دارند که ساخت، نصب و نگهداری آن‌ها را در مقایسه با فلومترهای پیچیده‌تر اندازه‌گیری جریان آسان می‌کند.

2.قیمت مقرون به صرفه:

لوله های پیتوت در مقایسه با برخی دیگر از تجهیزات اندازه گیری جریان مقرون به صرفه هستند، که آنها را به گزینه ای محبوب برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند.

3.کاربرد گسترده:

لوله های پیتوت را می توان در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها، از جمله هوانوردی، هواشناسی، سیستم های HVAC و تحقیقات دینامیک سیالات استفاده کرد.

4.قابلیت اطمینان:

زمانی که لوله‌های Pitot به درستی نصب و کالیبره شوند، اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتمادی از سرعت جریان سیال ارائه می‌کنند.

5.قابلیت استفاده در دما و فشار بالا:

لوله‌های Pitot را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که در محیط‌های با دمای بالا و فشار بالا مقاومت کند و آنها را برای انواع کاربردهای صنعتی همه‌کاره کند.

6.تعمیر و نگهداری کم:

لوله های Pitot معمولاً پس از نصب نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری دارند که منجر به صرفه جویی در هزینه و زمان خرابی کمتر می شود.

به طور کلی مزایای لوله های پیتوت آنها را به انتخابی محبوب برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند که در آن اندازه گیری دقیق و قابل اعتماد سرعت جریان سیال ضروری است.

علاوه بر مزایای فوق این مدل فلومتر اختلاف فشاری دارای معایبی نظیر دقت و حساسیت کم، نیاز به جریان با سرعت بالا، عدم کاربرد با سیالات کثیف، چسبنده و دارای ذرات معلق، تغییرات قابل توجه در اندازه‌گیری ناشی از تغییر در مشخصات سرعت و غیره است.

محدودیت های لوله پیتوت

برخی محدودیت های عملی برای استفاده از لوله پیتوت استاتیک وجود دارد. به عنوان مثال اگر سرعت سیال کم باشد اختلاف فشار بسیار کم و اندازه گیری دقیق آن با مبدل سخت است. همچنین خطای اندازه گیری افزایش می یابد. بنابراین لوله‌های پیتوت استاتیک برای سرعت‌ های بسیار پایین خیلی خوب عمل نمی‌ کنند.

علاوه بر این اگر سرعت سیال بسیار بالا باشد (مافوق صوت)، فرضیات معادله برنولی نقض می شود و اندازه‌گیری مجددا نادرست است. در جلوی لوله، موج ضربه ای ظاهر می شود که فشار کل را تغییر می دهد. اصلاحاتی برای موج ضربه ای وجود دارد که می تواند اعمال شود تا بتوان از لوله های استاتیک پیتوت برای هواپیماهای پرسرعت استفاده کرد.

اگر لوله ها دچار گرفتگی یا گیر کرده باشند، فشارهای حاصل در مبدل، فشار کل و استاتیک جریان خارجی نخواهد بود. سپس خروجی مبدل که برای محاسبه سرعتی استفاده می شود سرعت واقعی جریان نیست.

چندین سال پیش، گزارش هایی مبنی بر بروز مشکلات یخ زدگی در لوله های پیتوت استاتیک هواپیما وجود داشت. راه حل مشکل یخ زدگی نصب بخاری بر روی پروب ها بود تا اطمینان حاصل شود که پراب ها در اثر تجمع یخ مسدود نمی شوند.

کاربردهای پیتوت تیوب

لوله پیتوت به طور گسترده ای برای اندازه گیری سرعت هوای هواپیما، سرعت قایق های تندرو و اندازه گیری جریان سیال در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات عمدتاً برای خطوط گاز استفاده می شوند.

این تجهیزات ممکن است در مکان هایی استفاده شوند که سیال جاری در لوله یا مجرای محصور نباشد. به عنوان مثال، برای اندازه گیری جریان آب رودخانه، یا برای اندازه گیری جریان هوا در هواپیما کاربرد دارند.

پیتوت تیوب برای نظارت بر سرعت و جریان سیال در مواقعی که دقت بالا مورد نیاز نباشد استفاده می شود. از لوله های پیتوت در ایستگاه های هواشناسی برای اندازه گیری سرعت و جهت باد استفاده می شود. آنها در نظارت و پیش بینی شرایط آب و هوایی کمک می کنند.

 لوله های پیتوت برای اندازه گیری سرعت هوا در مجاری تهویه استفاده می شود. این داده ها برای اطمینان از گردش هوا و تهویه مناسب در ساختمان ها بسیار مهم است. علاوه بر این در کاربردهای صنعتی برای اندازه گیری نرخ جریان سیال، سرعت و فشار در خطوط لوله و مجاری برای کنترل و بهینه سازی فرآیند استفاده می شوند.

تاریخچه ی پیدایش لوله پیتوت

لوله پیتوت توسط مهندس فرانسوی هانری پیتو در سال 1732 اختراع شد. از این تجهیز برای اندازه گیری سرعت جریان آب در رودخانه استفاده کرد. اصل اساسی لوله پیتوت اندازه گیری اختلاف فشار (فشار کل) و فشار استاتیک جریان سیال است. سپس از این اختلاف فشار می توان برای محاسبه سرعت جریان استفاده کرد.

لوله پیتوت به طور گسترده ای در صنعت هوانوردی برای اندازه گیری سرعت هوای هواپیما مورد استفاده قرار گرفت. در اوایل قرن بیستم، سیستم Pitot-static، که لوله پیتوت را با یک درگاه فشار استاتیک ترکیب می‌کند، به یک تجهیز استاندارد در هواپیما تبدیل شد. این سیستم امکان اندازه گیری سرعت هوا و ارتفاع را فراهم می کند.

در طول سال‌ها، لوله پیتوت کاربردهای صنعتی دیگری فراتر از هوانوردی مانند اندازه‌گیری سرعت جریان در کانال‌ها، لوله‌ها و مجراهای دیگر پیدا کرده است. به دلیل طراحی ساده و عملکرد قابل اعتماد، یک ابزار ضروری برای اندازه گیری جریان سیال است.

لوله پیتوت امروزه همچنان به عنوان یک ابزار مهم و پرکاربرد با کاربردهای مختلف از ابزارهای پرواز هواپیما تا کنترل فرآیندهای صنعتی است. اختراع آن توسط هنری پیتوت در قرن هجدهم و اساس پیشرفت های متعدد در دینامیک سیالات و نکنولوژی اندازه گیری شد.

خرید و فروش لوله پیتوت

هنگام خرید و انتخاب پیتوت تیوب یا آنوبار پارامترهای مختلفی را از جمله سایز، نوع و سایز اتصال، متریال بدنه و سنسور، دمای فرآیندی و بسیاری موارد دیگر را در نظر بگیرید.

در این نوع فلومتر اختلاف فشار دقت و ظرفیت برد نسبتاً کم است اما قابلیت اطمینان، قیمت ارزان و مناسب برای مجموعه‌ای از شرایط با دمای بسیار بالاتر و فشارهای متنوع آن را به گزینه ای محبوب در صنایع مختلف به ویژه صنایع هوایی تبدیل کرده است.

تجهیز صنعت با بیش از دو دهه سابقه درخشان، یکی از شرکت های فعال در تامین تجهیزات و واردات قطعات صنعتی در حوزه تجهیزات برق و ابزار دقیق، اتوماسیون صنعتی، شیرآلات صنعتی و پایپینگی، تجهیزات آزمایشگاهی و آنالایزرهای شیمیایی، تجهیزات کالیبراسیون و تست و اندازه گیری پرتابل است.

 این فروشگاه بزرگ و مطمئن جهت افزایش سطح کیفی صنایع انواع فلومتر اختلاف فشاری نظیر لوله پیتوت یا آنوبار را با بهترین کیفیت و قیمت مناسب به فروش می رساند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید، مشاوره فنی و استعلام قیمت لوله پیتوت با کارشناسان فنی و فروش ما تماس بگیرید.

 

فلو ترانسميتر

 

لینک های مفید:

مس فلومتر / فلومتر آلتراسونیک