برآورد آزمایشگاهی ضریب افت انرژی و عملکرد شیر کنترل دبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

شیر کنترل دبی یکی از سازه­هایی است که بدون استفاده از تمهیدات الکترونیکی فقط با انجام برخی اقدامات مکانیکی می­تواند برای تحویل آب به صورت حجمی در خطوط لوله مورد استفاده قرار گیرد. برای مدل‌سازی ریاضی شبکه­های تحت‌فشار، شیرفلکه­ها با مقادیر افت آنها (یا روند تغییرات افت) به برنامه­ها معرفی می­شوند. 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 دبی­های طراحی 5 و 10 لیتر بر ثانیه ساخته شدند و عملکرد آنها به صورت آزمایشگاهی آزمون گردید. نتایج نشان داد که شیر کنترل دبی می­تواند 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 اندازه­گیری ضریب افت انرژی در ورودی سازه و همچنین افت کل سازه مشاهده شد که در فشار­های پایین، میزان ضریب افت انرژی در ورودی جریان تأثیر بسزایی در افت کل دارد. همچنین ملاحظه شد که با افزایش اختلاف فشار بین بالادست و پایین­دست سازه، ضریب افت انرژی کل افزایش می­یابد. 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.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Narges Mehri 1
  • Mohammad Bijankhan 2
1 Msc student Water Sciences and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Prof., Water Sciences and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Volumetric water delivery
  • Discharge control valve
  • Head-loss coefficient

مراجع

Atashparvar, S., Bijankhan, M., and Mahdavi Mazdeh, A. (2019). “Application of constant flow rate control valve in pump discharge regulation.” Journal of Irrigation and Drainage Engineering, (Accepted for publication).
Barenblatt, G. I. (1979). Similarity, self-similarity and intermediate asymptotics. Consultants Bureau, NY.
Barenblatt, G. I. (1987). Dimensional analysis. Gordon & Breach, Science Publishers, Amsterdam, Netherlands.
Bijankhan, M., Di Stefano, C., Ferro, V., and Kouchakzadeh, S. (2014). “New stage-discharge relationship for weirs of finite Crest length.” Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(3).
Ferreira, J. P. B. C. C., Martins, N. M. C., and Covas, D. I. C. (2018). “Ball Valve Behavior under Steady and Unsteady Conditions.” 144(4), 1–12.
Gorev, N. B., Kodzhespirova, I. F., and Sivakumar, P. (2016). “Modeling of Flow Control Valves with a Nonzero Loss Coefficient.” Journal of Hydraulic Engineering, (10.1061/ (ASCE) HY. 1943-7900.0001197),  06016017-1–3.
Rahmeyer, W., and Driskell, L. (1985). “CONTROL VALVE FLOW COEFFICIENTS By.” Journal of Transportation Engineering, 111(4), 358–364.
Rezazadeh, P., Bijankhan, M., and Mahdavi Mazdeh, A. (2019). “An Experimental study on a flow control device applicable in pressurized networks.” Flow Measurement and Instrumentation.
Sharp, Z. B., Johnson, M. C., and Barfuss, S. L. (2018). “Optimizing the ASME Venturi Recovery Cone Angle to Minimize Head Loss.” Journal of Hydraulic Engineering, 144(1), 1–9.
Di Stefano, C., Ferro, V., and Bijankhan, M. (2016). “New theoretical solution of the outflow process for a weir with complex shape.” Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142(10).
Zhang, X. kai;, and Wang, D. (2015). “A flow control device for incompressible fluids.” Flow Measurement and Instrumentation, Elsevier, 41, 165–173.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 50، شماره 8
دی 1398
صفحه 2001-2007

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار