کنتورهای کانال باز
مساله اندازهگیری میزان جریان سیالات یکی از مهمترین چالشهای تمامی صنایع از جمله کشاورزی است. صنایع برای اندازهگیری هرچه دقیقتر این پارامترها، راههای گوناگونی را امتحان میکنند که یکی از رایجترین راهها برای اندازهگیری دبی جریان رودخانهها و ... استفاده از کنتورهای کانال باز است. در ادامه قصد داریم به معرفی جامع این نوع از کنتورها و نحوه اندازهگیری دبی توسط آنها بپردازیم؛ اما بهتر است قبل از بررسی کنتورهای کانال باز، ابتدا یک تعریف کلی از جریانهای کانال باز داشته باشیم.
جریان کانال باز چیست؟
جریان کانال باز یا Open-Channel Flow، جریانی است که در آن مایع درحال حرکت، از ۴ جهت با جدار جامد پوشانده نشده است؛ بلکه یک مرز جریان در تمام مسیر در معرض فشار اتمسفر قرار دارد. از طبیعتیترین نمونههای جریان کانال باز میتوان به رودخانهها، نهرها، کانالهای آبرسانی، کانالهای آبیاری زهکشی، شبکههای جمعآوری و انتقال فاضلاب و جریان آبروهای جاده و خیابانها اشاره کرد.انواع جریان در کانالهای روباز به دو دسته دائمی و غیردائمی تقسیم میشوند که در جریان دائمی، یک نقطه از جریان با گذشت زمان تغییر نکرده و یکنواخت است؛ این در حالی است که در جریانهای غیردائمی برعکس این موضوع اتفاق خواهد افتاد. دستهبندی دیگری نیز وجود دارد که براساس تغییرات عمق جریان انجام میگیرد. طبق تغییرات عمق، جریانهای کانال باز به دو نوع جریانهای ماندگار و غیرماندگار تقسیم میشوند.
جریان ماندگار یکنواخت
در حالت کلی اگر در طول مسیر، جریان عمق آب، در تمام نقاط ثابت بماند جریان را ماندگار میگویند. جریان ماندگار یکنواخت به جریانی اطلاق میشود که در تمامی مقاطع، عمق جریان مساوی است. یعنی عمق جریان نه نسبت به زمان متغییر است و نه نسبت به مکان.جریان ماندگار متغییر
نوعی از جریانهای ماندگار است که در یک مقطع خاص ثابت میباشد اما مقدار آن در تمامی مقاطع مساوی نیست. جریان ماندگار متغییر خود به دو نوع جریانهای متغیر تدریجی و متغیر سریع تقسیم میشود.جریان غیرماندگار یکنواخت
جریانی است که تغییرات عمق جریان در هر ثانیه، در هر نقطه مقدار مشخص و ثابتی است که احتمال رخ دادن این اتفاق در طبیعت بسیار کم است.جریان غیرماندگار متغیر
این نوع از جریانهای کانال باز به جریانهایی گفته میشوند که میزان تغییرات عمق جریان در هر ثانیه برای هر نقطه، مقدار ثابت و مشخصی نیست. جریان غیرماندگار متغیر نیز به دو دسته کلی تقسیم میشود که عبارتند از جریانهای متغیر تدریجی و متغیر سریع.کنتورهای کانال باز
حالا پس از شناخت جریانهای کانال باز، میتوان نتیجه گرفت که اندازهگیری میزان سیال داخل این کانالهای یکی از اصلیترین کارهایی است که در حوزههای مختلف صنایع باید انجام شود. در اغلب موارد خرید کنتورهای کانال باز، سبب حل شدن بسیاری از مشکلات اندازهگیری در آبراههها میشود. یکی از اصلیترین محلهایی که استفاده از دبی سنج کانال باز در آن رایج است، تصفیهخانههای آب و فاضلاب میباشد.علاوهبر آبراهههای گفته شده، در بسیاری از موارد اندازهگیری دبی یک سیال داخل خطوط لوله نیمه پر نیز بسیار ضروری است. در این هنگام اکثر روشهای اندازهگیری دبی در خطوط لوله غیرقابل استفاده میشوند. به همین دلیل اصول اندازهگیری خاصی که برای سنجش دبی سیالات در کانالهای باز به کار میرود، برای خطوط لوله نیمه پر نیز مورد استفاده قرار گرفته است.اندازهگیری دبی آب و فاضلاب در کانالهای روباز
برای انجام دادن این کار راههای متعددی پیش روی ما قرار میگیرد که هرکدام از آنها کاربرد و محدودیتهایی دارند. به همین دلیل قبل از هرگونه اقدام و خرید کنتورهای کانال باز بهتر است ابتدا با شیوه کار این فرآیند آشنا شوید. برخی از رایجترین راههای اندازهگیری دبی آب و فاضلاب در کانالهای رو باز و خطوط لوله نیمه پر به شرح زیر است:- اندازه گیری دبی براساس اندازه گیری ارتفاع آب در یک سازه از پیش طراحی شده مانند پارشال فلوم
- اندازه گیری دبی براساس اندازه گیری سرعت سطح سیال توسط روش های راداری
- اندازه گیری دبی براساس اندازه گیری سرعت سیال توسط سنسورها التراسنیک غرقابی
محاسبه دبی توسط سنسورهای ارتفاع اولتراسونیک
اندازهگیری دبی سیالات در جریانهای کانال باز و خطوط لوله نیمه پر، با به کارگیری راههای متنوعی امکانپذیر است که یکی از رایجترین راهها در این عملیات، استفاده از سنسورهای سطح سنجی اولتراسونیک میباشد. در این روش ابتدا یک سطح مقطع مشخصی تعیین میشود که نمونه سیال باید از میان آن عبور کند. با عبور سیال، اندازه سطح آب در آن منطقه تعیین شده و سپس دبی آب محاسبه خواهدشد. البته لازم به ذکر است که برای اندازهگیری دقیق در این نوع فلومترهای اولتراسونیک بهتر است شکل کانال مانندی یک پارشال فلوم طراحی شده باشد.یکی دیگر از روشهای اندازهگیری دبی در کانالهای روباز و لولههای نیمهپر استفاده از دبیسنجهای راداری است. این نوع از دبیسنجها را نمیتوان در همه جا به کار برد، به نوعی میتوان گفت دبیسنج راداری برای نقاطی مناسب است که سازههای از پیش طراحی شده مانند فلوم در آن وجود ندارد.فلومترهایی با امواج مایکروویو
همانطور که گفتیم راههای متنوعی برای اندازهگیری دبی کانالهای باز و خطوط لوله نیمهپر وجود دارد. یکی دیگر از رایجترین روشهای اندازهگیری دبی این نوع از سیالات، استفاده از تکنولوژی راداری با امواج مایکروویو است. هنگام استفاده از این روش نیازی به سازههای از پیش طراحی شده جهت تغییر شکل و مسیر جریان سیال وجود ندارد. این فلومترها، سنسور اندازهگیری سرعت در جریان با نمونه نبوده و به همین دلیل طول عمر بالایی دارند و احتمال ایجاد رسوب روی آنها صفر است.ویژگیهای عمومی دبی سنج راداری
- امکان نصب در فضاهای کوچک
- بدون نیاز به سرویس و نگهداری - به دلیل عدم تماس سیال با سنسور
- طول عمر بالای سنسور