0
0

پارشال فلوم چه کاربردی دارد؟

1076 بازدید

پارشال در سال ۱۹۲۲ وسیله‌ای برای اندازه‌گیری ساخته است که به کمک آن می‌توان مقدار دبی عبوری از یک کانال یا نهر آب را به دست آورد. طرح خاص این مجرا که پارشال فلوم نامیده شد، طوری است که دبی آب عبوری از آن تابعی از ارتفاع آب در فاصله مشخصی از ورودی تا گلوگاه دستگاه است.

با توجه به اینکه اندازه‌گیری دبی بر مبنای ارتفاع صورت می‌گیرد، لذا بایستی در تعیین آن دقت کافی شود. به‌طورکلی برای اندازه‌گیری دبی در ابتدای کلیه تصفیه‌خانه‌ها معمولا از این سازه استفاده می‌کنند. همچنین برای اندازه‌گیری دبی آب در مزرعه نیز سازه پارشال فلوم کاربردی است.

چگونگی ظاهر و نحوه عملکرد پارشال فلوم‌ها به این صورت است که در این سازه آب از روی یک قسمت مسطح و پهن که به‌تدریج تنگ شده است و از میان یک قسمت گلویی باریک و شیب‌دار به‌طرف پایین و سپس از روی کفی شیب‌دار به‌طرف بالا که به‌تدریج عریض می‌شود، عبور می‌کند. این سازه برای محاسبه دبی در جریان‌های زیربحرانی و در کانال‌های باز استفاده می‌شود و با توجه به محلی که مورد استفاده قرار می‌گیرد و کاربرد آن در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شود.

عملکرد موفق پارشال فلوم به‌طور قابل توجهی به انتخاب مناسب اندازه و نصب صحیح فلوم وابسته است. در صورت امکان، باید به نحوی عمل شود که همواره ارتفاع آزاد وجود داشته باشد و همچنین بهتر است کوچک‌ترین فلومی که با شرایط جریان کانال نیز هماهنگی داشته باشد، انتخاب گردد. پارشال فلوم باید فقط در قسمت مستقیم نهرها که جریان در آنجا نسبتا آرام و یکنواخت است قرار گیرد. جنس پارشال فلوم ها می‌تواند از چوب، بتون، بلوک‌های بتونی، آجر، یا در اندازه‌های کوچک از ورقه‌های فلزی باشد. 

 

برگرفته از سایت انجمن علوم مهندسی آب (آبتک)

 

۳ بخش مهم یک پارشال فلوم:

 یک پارشال فلوم از اجزای زیر تشکیل شده است:

۱- قسمت ورودی که به‌صورت همگرا است و خود شامل دو قسمت است. یک بخش دارای کف شیب‌دار به سمت بالا و بخش دیگر آن دارای کف تراز است.

۲- قسمت گلوگاه دارای دیواره موازی و کف شیب‌دار به سمت پایین است. معمولاً پارشال فلوم ها بر اساس عرض گلوگاه شناسایی می‌شوند و پارشال فلوم یک اینچ دارای عرض گلوگاه یک اینچ است. پارشال فلوم ها بسته به مقدار جریان آب در کانال از یک اینچ تا بیش از ۸ فوت در نوسان هستند.

۳- قسمت خروجی با مقطع واگرا و کف شیب‌دار به بالا است.

با توجه به شکل پارشال فلوم، جریان ابتدا وارد قسمت تنگ‌شدگی (گلوگاه) فلوم شده و دچار محدودیت می‌شود. این محدودیت سبب می‌شود تا جریان از حالت آرام و زیربحرانی به جریان فوق بحرانی تبدیل گردد. عرض گلوگاه ثابت و سطح آن شیب‌دار است اما با خارج شدن جریان از بخش گلوگاه سطح جریان بالا آمده و گسترش پیدا می‌کند. محاسبات، نصب و نحوه قرارگیری پارشال فلوم ها باید به شکلی باشد تا جریان با عمق بحرانی خود از قسمت گلوگاه فلوم ها عبور کند تا بتوان دبی را اندازه‌گیری کرد.

پارشال فلوم چگونه عمل می‌کند؟

جریان در پارشال فلوم بر اساس قانون پایستگی انرژی استوار است به این صورت که مجموع انرژی جنبشی و پتانسیل در دونقطه از جریان باید برابر باشند. اندازه‌گیری دبی در پارشال فلوم بر اساس قرائت ارتفاع آب در قسمت چاهک ورودی و خروجی صورت می‌گیرد. درصورتی‌ که جریان در پارشال فلوم آزاد باشد، دبی تابعی است از ارتفاع آب در چاهک ورودی و درصورتی‌که جریان عبوری از پارشال فلوم مستغرق باشد، علاوه بر قرائت ارتفاع آب در چاهک ورودی ارتفاع آب در چاهک پایین مستقر در قسمت واگرا یا به‌عبارت‌دیگر نیز ضروری است. 

 

بخوانید  ارزیابی معادلات نفوذ آب در خاک

معمولاً شکل پارشال فلوم به نحوی است که آب به‌صورت جریان آزاد از آن عبور می‌کند. جریان آزاد جریانی است که سطح آب در انتهای مقطع گلوگاه آن‌قدر پایین است که تأثیری روی عمق آب در قسمت ورودی گلوگاه نداشته باشد به‌عبارت‌دیگر جریان آب بدون برگشت به عقب به‌سادگی از داخل فلوم عبور می‌کند. همان‌طور که گفته شد در این شرایط تنها قرائت ارتفاع آب کافی است. به‌طورکلی در این حالت و پس از قرائت ارتفاع آب در چاهک ورودی دبی از طریق فرمول زیر محاسبه خواهد شد:

 

در فرمول فوق C و n ضرایبی هستند که با توجه به عرض گلوگاه برای هر فلوم ثابت و به‌صورت جدول زیر است:

 

در حالتی که تغییر ارتفاع آب در پایین‌دست، بر روی بالادست تأثیر داشته باشد جریان به‌صورت مستغرق است و در این حالت که پارشال فلوم مستغرق می‌شود، جریان پایین‌دست نیز کاهش می یابد و اندازه‌گیری ارتفاع در هر دونقطه ضروری است و دبی به‌صورت زیر محاسبه می‌گردد:

 

 

 

که در این رابطه QS دبی حالت مستغرق، Q دبی با فرض آزاد بودن جریان و به‌صورت قبل و QE دبی خطا است و از طریق فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

 

 

در این رابطه S بیانگر نسبت Hb به Ha بوده و در فلوم های با عرض گلوگاه ۱ تا ۸ فوت مقدار آن برابر ۰/۷ در نظر گرفته می‌شود و مقدار ضریب M نیز به‌صورت جدول زیر است:

 

در روشی دیگر برای محاسبه دبی از طریق پارشال فلوم ها، از گراف‌ها استفاده می‌شود که بر اساس این روش و با اندازه‌گیری ارتفاع آب در چاهک ورودی و در نظر گرفتن اندازه گلوگاه فلوم می‌توان از طریق نمودار مربوطه، دبی را محاسبه کرد. یک نمونه از گراف‌ها را برای پارشال فلوم های ۲ تا ۴ فوتی در شکل زیر مشاهده می‌کنید که برای محاسبه دبی از این طریق ابتدا ارتفاع آب را در ورودی فلوم را اندازه گرفته سپس از طریق محور افقی نمودار و نمودار مربوط به فلوم، دبی را از محور عمودی بدست می ­آوریم. نمودار برای دیگر فلوم ها نیز به همین صورت است.

 

بخوانید  آموزش استخراج داده از نمودار با plot digitizer

برگرفته از سایت انجمن علوم مهندسی آب (آبتک)

 

۴ مزیت اصلی پارشال فلوم:

  1. پارشال فلوم دارای افت بسیار کمی نسبت به سرریز است.
  2. با افزایش سرعت آب در گلوگاه پارشال فلوم، رسوب‌گذاری کاهش پیدا می‌کند.
  3. کارایی مناسب تحت شرایط غرقابی و غیر غرقابی
  4. دارا بودن دقت بین ۲ تا ۵ درصد

ازجمله مزایای این سازه است و اندازه بزرگ این وسیله را می‌توان ازجمله معایب آن دانست.

نکته مهم در نصب پارشال فلوم‌ها این است که این سازه‌ها را باید در نقاطی که جریان یکنواخت و آرام است نصب کرد و در نقاطی که جریان غیریکنواخت و در مسیر انحنا وجود دارد قرار داده نمی‌شود.

ازنظر پهنا، پارشال فلوم‌ها به سه دسته پهنای کم، متوسط و زیاد تقسیم می‌شوند که برای مثال در تصفیه‌خانه‌ها معمولا از نوع پهنای متوسط استفاده می‌شود.

در تقسیم‌بندی دیگری از انواع فلوم‌ها، می‌توان فلوم‌های H و فلوم wsc را نام برد که فلوم های H خود انواع مختلفی دارند که شامل نوع HL، HS و H هستند. در رودخانه‌های طبیعی که نیاز به اندازه‌گیری مقدارهای بالایی از دبی وجود دارد، سازه کنترلی مانند فلوم می‌تواند امکان اندازه‌گیری جریان‌هایی با چنین خصوصیاتی را فراهم کند، به‌گونه‌ای که اثرات برگشت آب بیشتری را نداشته باشد. برای چنین هدفی سازمان حفاظت خاک آمریکا فلوم‌های از نوع H را که دارای سه نوع هندسه متفاوتی هستند، توسعه داد. این سه نوع فلوم ازنظر عمق، ظرفیت و همچنین اندازه با یکدیگر تفاوت دارند.

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://daneshab.ir/?p=3360
اشتراک گذاری:
نگار سادات موسویان
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد پارشال فلوم چه کاربردی دارد؟

دیدگاهتان را بنویسید

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.