برآورد آزمایشگاهی ضریب افت انرژی و عملکرد شیر کنترل دبی

شیر کنترل دبی یکی از سازه هایی است که بدون استفاده از تمهیدات الکترونیکی فقط با انجام برخی اقدامات مکانیکی می تواند برای تحویل آب به صورت حجمی در خطوط لوله مورد استفاده قرار گیرد. برای مدل‌سازی ریاضی شبکه های تحت‌فشار، شیرفلکه ها با مقادیر افت آنها (یا روند تغییرات افت) به برنامه ها معرفی می شوند. از این رو، اطلاع از روند تغییرات افت در هر نوع از شیرفلکه‌ها بسیار ضروری است. در تحقیق حاضر به برآورد ضریب افت انرژی در شیرهای کنترل دبی پرداخته شده است. برای این منظور، شیرهای کنترل برای دبی های طراحی 5 و 10 لیتر بر ثانیه ساخته شدند و عملکرد آنها به صورت آزمایشگاهی آزمون گردید. نتایج نشان داد که شیر کنترل دبی می تواند با دقت مطلوبی علی‌رغم تغییرات فشار، دبی تقریباً ثابتی را تحویل دهد. میزان افت انرژی ناشی از قسمت ورودی شیر کنترل دبی و کل سازه به صورت جداگانه مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. با اندازه گیری ضریب افت انرژی در ورودی سازه و همچنین افت کل سازه مشاهده شد که در فشار های پایین، میزان ضریب افت انرژی در ورودی جریان تاثیر بسزایی در افت کل دارد. همچنین ملاحظه شد که با افزایش اختلاف فشار بین بالادست و پایین دست سازه، ضریب افت انرژی کل افزایش می یابد. به عبارت دیگر به لحاظ هیدرولیکی عامل اصلی ثابت ماندن دبی در شیرهای کنترل، تغییرات هوشمند افت متناسب با افزایش یا کاهش اختلاف فشار در خط انتقال است. در انتها با انجام آنالیز ابعادی روابطی تجربی برای محاسبه ضریب افت ارائه شد.

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

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 headloss 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 headloss proportional to increasing/decreasing the differential pressure. Finally, based on Buckingham analysis, empirical formulas were presented to define the headloss coefficients.