أنبوب بيتو

خطوات الاستخدام

الخطوة 1: فهم مبدأ عمل أنبوب بيتو. يعتمد أنبوب بيتو على مبدأ برنولي لقياس سرعة المائع. يقوم الأنبوب بقياس فرق الضغط بين ضغط الركود (عند النقطة الأمامية للأنبوب) والضغط الساكن (عند فتحات جانبية). هذا الفرق في الضغط (ΔP) يتناسب طردياً مع مربع السرعة. المعادلة الأساسية هي: V = √(2ΔP/ρ)، حيث V هي السرعة، ΔP هو فرق الضغط، وρ هي كثافة المائع.

الخطوة 2: تحديد فرق الضغط (ΔP). أدخل قيمة فرق الضغط المقاسة بواسطة أنبوب بيتو. تأكد من استخدام الوحدة المناسبة (باسكال Pa). فرق الضغط هو الفرق بين ضغط الركود والضغط الساكن. في التطبيقات العملية، يتم قياس هذا الفرق بواسطة مقياس ضغط تفاضلي. كلما زاد فرق الضغط، زادت السرعة.

الخطوة 3: إدخال كثافة المائع (ρ). أدخل كثافة المائع الذي يجري قياس سرعته. على سبيل المثال، كثافة الهواء عند الظروف القياسية حوالي 1.225 كجم/م³، وكثافة الماء حوالي 1000 كجم/م³. تأكد من استخدام الوحدة الصحيحة (كجم/م³). الكثافة تؤثر عكسياً على السرعة: كلما زادت الكثافة، قلت السرعة لنفس فرق الضغط.

الأسئلة الشائعة

أنبوب بيتو أداة بسيطة وموثوقة، لكن لها حدود مهمة. أولاً، يفترض أن المائع غير قابل للانضغاط، لذلك عند السرعات العالية للغازات (أعلى من 0.3 ماخ) يجب استخدام معادلات الانضغاطية. ثانياً، يتأثر الدقة بزاوية التدفق: يجب أن يكون الأنبوب موازياً لاتجاه التدفق تماماً، وإلا سيحدث خطأ في القياس. ثالثاً، قد تتسبب اللزوجة في خطأ إذا كانت أرقام رينولدز منخفضة جداً، لكن في معظم التطبيقات العملية (مثل الطيران والتدفقات المائية) يكون تأثير اللزوجة ضئيلاً. رابعاً، يمكن أن يحدث انسداد في الأنبوب بسبب الجسيمات أو الجليد، خاصة في الطائرات. خامساً، يعتمد القياس على كثافة المائع، والتي تتغير مع درجة الحرارة والضغط، لذا يجب معرفة الظروف بدقة أو استخدام قياسات مرتفعة. أخيراً، في التدفقات المضطربة، قد لا يعطي أنبوب بيتو قيمة دقيقة للسرعة اللحظية، بل متوسط السرعة.

عند السرعات العالية للغازات (أعلى من 0.3 ماخ)، يجب استخدام معادلة برنولي للغازات القابلة للانضغاط والتي تأخذ في الاعتبار تغير الكثافة. المعادلة الصحيحة هي: V = √(2γ/(γ-1) * (P₀/ρ₀) * [(P/P₀)^((γ-1)/γ) - 1])، حيث γ هي نسبة الحرارة النوعية (للحوالي 1.4 للهواء)، P₀ هو ضغط الركود، P هو الضغط الساكن، وρ₀ هي كثافة الركود. هذه المعادلة معقدة، وتحتاج إلى معرفة درجة الحرارة أيضاً لحساب سرعة الصوت. بدلاً من ذلك، يمكن استخدام قيم معاملات تصحيح (معامل السرعة) يتم الحصول عليها من جداول معيارية. في التطبيقات العملية مثل الطيران، غالباً ما تستخدم أجهزة قياس السرعة المتقدمة التي تصحح تلقائياً للانضغاطية. لكن ملاحظة: بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية (مثل قياس تدفق الهواء في القنوات)، تكون السرعات منخفضة بما يكفي لاعتبار الانضغاطية مهملة.

أنبوب بيتو التقليدي يقيس ضغط الركود فقط، ويحتاج إلى مصدر منفصل للضغط الساكن (مثل فتحة على جدار الأنبوب) لحساب فرق الضغط. أما أنبوب براندتل (أو أنبوب بيتو الساكن) فيجمع بين قياس ضغط الركود والضغط الساكن في جهاز واحد. يتكون أنبوب براندتل من أنبوب داخلي يقيس ضغط الركود في المقدمة، وأنبوب خارجي به فتحات جانبية صغيرة تقيس الضغط الساكن. هذا التصميم يسمح بقياس فرق الضغط مباشرة، ويزيل الحاجة إلى مرجع خارجي. يستخدم أنبوب براندتل على نطاق واسع في الطيران وفي قياسات التدفق في القنوات. ميزته أنه أقل حساسية لزاوية التدفق من أنبوب بيتو البسيط، ويعطي قراءة أكثر دقة في الظروف الحقيقية. لذلك، في العديد من التطبيقات، يُستخدم مصطلح "أنبوب بيتو" للإشارة إلى أنبوب براندتل، ولكن الفرق التقني مهم.

الضغط الساكن يقاس عبر فتحات جانبية صغيرة على جانب الأنبوب. إذا انسدت هذه الفتحات (بسبب الغبار، الجليد، أو الرطوبة)، فإن الضغط الساكن المقاس لن يكون دقيقاً. عادةً، يؤدي انسداد الفتحات إلى قراءة ضغط ساكن أعلى من الفعلي (إذا كانت الفتحات مسدودة بالكامل، قد يقرأ ضغط الركود بدلاً من الساكن). هذا يقلل من فرق الضغط المحسوب، مما يؤدي إلى قراءة سرعة أقل من الحقيقية. في الطيران، يعتبر انسداد أنبوب بيتو حالة طارئة خطيرة. على سبيل المثال، إذا تجمد أنبوب بيتو لدى طائرة، قد تظهر قراءات سرعة خاطئة، مما قد يؤدي إلى حوادث. لذلك، تستخدم الطائرات أنابيب بيتو مسخنة لمنع تكون الجليد. في التطبيقات الصناعية، يجب تنظيف الفتحات بانتظام وفحصها للتأكد من عدم وجود انسداد. بعض الأنابيب الحديثة تحتوي على فتحات متعددة لتقليل تأثير الانسداد الجزئي.

أنبوب بيتو

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

حاسبات ذات صلة

2مثال 2: قياس سرعة تدفق الماء في أنبوب باستخدام أنبوب بيتو. في نظام تبريد، يتم قياس فرق ضغط قدره 15000 باسكال في ماء كثافته 998 كجم/م³. احسب سرعة الماء.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة