تغییرات فشار در طول کانال
تغییرات فشار در کانال
در مبحث اندازه گیری فشارهای استاتیک، سرعتی و کل در کانال ما با پدیده ای به نام مقاومت روبرو هستیم، که ضمن الزام به آشنای باید با روش های اندازه گیری و محاسبات آن نیز آشنا باشیم. یک بادزن را در نظر بگیرید که در ابتدای یک کانال 5 متری مستقیم و غیر قابل نفوذ در برابر هوا قرار گرفته است. در چنین شرایطی بی شک مقدار هوا برحسب CFM )فوت مکعب در دقیقه( در ورودی و خروجی این کانال با هم برابرمی باشند.
حال اگر طول این به 100 متر اضافه گردد، در این شرایط مقدار هوا CFM در انتهای و خروجی کانال دیگر با قسمت ورودی به آن یکسان نخواهد بود، حال اگر به اضافه کردن طول کانال همینطور ادامه دهیم به نقطه ای خواهیم رسید که مقدارهوای CFM از کانال بسیار کم خواهد شد، اگرچه فشار سرعتی در خروجی و ورودی همچنان ثابت باقی خواهد ماند د ولی فشار کل که مچموع فشار سرعتی و فشار استاتیک است کاهش می یابد.
این کاهش CFM که به همراه کاهش فشار استاتیک است به علت وجود مقاومت کانال در برابر جریان هوا است. مقاومت در برابر حرکت هوا در کانال به علت افت های اصطکاکی و دینامیکی ناشی از آشفتگی جریان در کانال می باشد.
منظور از آشفتگی جریان، هرگونه تغییر در جهت یا سرعت حرکت جریان هوا است.
تغییرات فشار در کانال
افت های اصطکاکی
وقتی که آب در یک رود خانه جریان می یابد، با تماس پیدا کردن آب با کف رودخانه ایجاد اصطکاک می نماید، وجود همین اصطکاک باعث می شود آب کف و اطراف رودخانه آهسته تر از آب در مرکز رودخانه حرکت کند.در کانال هوا نیز جریان هوا در آن باعث می شود فشار استاتیک،هوا را به کناره های کانال بفشارد. فشردن و یا مالش هوا به کناره های کانال موجب بروز اصطکاک می شود. این اصطکاک موجب افت در فشار استاتیک می شود، به این افت،افت اصطکاکی می گویند.همانطور که در نمودار ملاحظه می کنید فشار کل درابتدای خروجی بادزن ) نقطه A(بیشترین مقدار را به خود اختصاص می دهد،اما با خاطروجود افت اصطکاک فشار کل در انتهای کانال (نقطه B) کاهش و برابر با فشار سرعتی می گردد.
افت های اصطکاکی
افت های دینامیکی
همیشه در جریان آب جاری در یک رودخانه مقداری آشفتگی وجود دارد. تکه های سنگ های بزرگ یا ریشه درختان موجب چرخش آب اطراف آن می شوند.
وجود خمیدگی های تند در سر راه جریان موجب وجود گردباد می شوند، همه این عوامل موجب آشفتگی جریان آب آرام می شوند. جریان هوا در کانال دقیقا به همین شکل حرکت می کند، وجود تیغه های و شبکه ها سر راه هوا موجب گردبادها و چرخانه ها در هوا می شوند. یک زانویی موجب شکستگی مسیر حرکت هوا می شود و همین امر باعث نوعی آشفتگی در جریان هوا می گردد.
افت های دینامیکی همچنین می تواند به علت وجود کویل ها، دوخم ها و تبدیل های باشند که در فرایند کانال کشی مورد استفاده قرار می گیرند باشند که هر کدام از آنها نوبه خود در تغییر سرعت یا جهت حرکت هوا و ایجاد
آشفتگی نقش مهمی ایفاء می کنند. معمولا طراحان کانال از جدولی خاص جهت محاسبه و تخمین افت دینامیکی در اتصالات استفاده می کنند.
افت های دینامیکی ناشی از تغییر ابعاد کانال
هر تغییری در ابعاد کانال باعث تغییر سرعت در کانال می گردد، لذا می توان گفت که هر گونه تغییر در ابعاد کانال می تواند منجر به ایجاد افت دینامیکی در آن گردد.جریان هوا را را می توان با جریان حرکت آب در رودخانه مقیاس کرد،وقتی که محل آب باریک می شود آب سریعتر حرکت می کند و وقتی که این مسیر عریض می گردد، سرعت آب کاهش می یابد. به همین صورت اگر اندازه کانال کوچکتر شود سرعت FPM (فوت در دقیقه) و فشار فشار سرعتی Pv ناشی از آن افزایش می یابند. حال اگر دهانه کانال افزایش یابد، سرعت و در نتیجه فشار سرعتی آن کاهش می یابد. بر اساس این معادله
سرعت × مساحت = مقدار هوا (CFM)
اگر مقدار هوا ثابت بماند، با افزایش مساحت کانال، سرعت باید کاهش و با کاهش مساحت کانال سرعت افزایش می یابد. برای درک بهتر است شکل زیررا مورد بررسی قرار دهیم.همانطور که نمودار نشان می دهد.
افت های دینامیکی ناشی از تغییر ابعاد کانال
- در نقطه A چون هیچ گونه افت اصطکاکی و یا دینامیکی در ابتدای کانال وجود ندارد پس فشار کل حداکثر مقدار را به خود اختصاص می دهد.
- از نقطه A تا B، همانطور که ملاحظه می فرمائید کانال مستقیم است و تغییر در اندازه کانال وجود ندارد. از A تا B مقدار فشار سرعتی Pv چون تغییری در سرعت بوجود نیامده.اما از نقطه A تا B به علت افت اصطکاکی فشار استاتیکی به تردیج کاهش می یابد. همانطور که ملاحظه می کنید تنها افت فشار در این قسمت از کانال افت فشار استاتیک است.
- از نقطه B تا C همانطور که ملاحظه می کنید سطح مساحت کانال کاهش یافته، بنابر این فشار سرعتی Pv افزایش می یابد)به خاطر انتقال همان CFM قبلی(. در این قسمت افت دینامیکی و اصطکاکی باعت کاهش سریع فشار استاتیکی گردیده.در این شرایط همانطور که ملاحظه می کنید فشار کل نیزکاهش می یابد.
- ازنقطه C تا D همانطور که شکل ملاحظه می کنیدکانال مستقیم است لذا فشار سرعتی Pv ثابت باقی می ماند، اما بعلت اصطکاک بین هوا و دیوارکانال فشار استاتیک کاهش یافته ولی این افت نسبت به قسمت قبلی کمتر است و همانطورکه ملاحظه می کنید فشار کل نیز به مقدار کمی کاهش یافته است.
منبع:http://matlabiran.ir/
