برآورد آزمايشگاهي ضريب افت انرژي و عملكرد شير كنترل دبي

Experimental Estimation of Head Loss Coefficient and Performance of Discharge Control Valve

شير كنترل دبي يكي از سازه هايي است كه بدون استفاده از تمهيدات الكترونيكي فقط با انجام برخي اقدامات مكانيكي مي تواند براي تحويل آب به صورت حجمي در خطوط لوله مورد استفاده قرار گيرد. براي مدل سازي رياضي شبكه هاي تحت فشار، شيرفلكه ها با مقادير افت آنها (يا روند تغييرات افت) به برنامه ها معرفي مي شوند. از اين رو، اطلاع از روند تغييرات افت در هر نوع از شيرفلكه ها بسيار ضروري است. در تحقيق حاضر به برآورد ضريب افت انرژي در شيرهاي كنترل دبي پرداخته شده است. براي اين منظور، شيرهاي كنترل براي دبي هاي طراحي 5 و 10 ليتر بر ثانيه ساخته شدند و عملكرد آنها به صورت آزمايشگاهي آزمون گرديد. نتايج نشان داد كه شير كنترل دبي مي تواند با دقت مطلوبي علي رغم تغييرات فشار، دبي تقريبا ثابتي را تحويل دهد. ميزان افت انرژي ناشي از قسمت ورودي شير كنترل دبي و كل سازه به صورت جداگانه مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفت. با اندازه گيري ضريب افت انرژي در ورودي سازه و همچنين افت كل سازه مشاهده شد كه در فشار هاي پايين، ميزان ضريب افت انرژي در ورودي جريان تاثير بسزايي در افت كل دارد. همچنين ملاحظه شد كه با افزايش اختلاف فشار بين بالادست و پايين دست سازه، ضريب افت انرژي كل افزايش مي يابد. به عبارت ديگر به لحاظ هيدروليكي عامل اصلي ثابت ماندن دبي در شيرهاي كنترل، تغييرات هوشمند افت متناسب با افزايش يا كاهش اختلاف فشار در خط انتقال است. در انتها با انجام آناليز ابعادي روابطي تجربي براي محاسبه ضريب افت ارائه شد.

Discharge control valve is a device for volumetric water delivery purposes without using electronic facilities. For analytical modeling of pressurized pipe networks, valves are introduced with their head loss properties. Therefore, any information about the valve head loss is very crucial. In this study, the head loss coefficient in discharge control valves is estimated. For this purpose, control valves were fabricated for the design discharges of 5 and 10 l/s and their performances were tested experimentally. The results indicated that the discharge control valves could accurately deliver an almost constant discharge, irrespective to the pressure fluctuations. The head-loss of entrance and all parts of the valve were investigated experimentally. Measuring the associated head loss coefficients indicated that the entrance head loss is significant in low differential pressures. Also, it was observed by increasing the differential pressure, the total head loss increases as well. From the hydraulic point of view, the main reason creating a relatively constant discharge through the valve is increasing/decreasing the head-loss proportional to increasing/decreasing the differential pressure. Finally, based on Buckingham analysis, empirical formulas were presented to define the head-loss coefficients