Venturi-cső

A Venturi-cső csővezetékbe épített szűkítő elem, egy fokozatosan csökkenő keresztmetszetű, kúpos konfúzorból egy rövid állandó keresztmetszetű csődarabból majd utána egy fokozatosan növekvő keresztmetszetű diffúzorból áll. A Venturi cső középső részén, a torokban a közeg statikus nyomása kisebb, mint a két végén. Ezt a jelenséget legtöbbször a csőben áramló közeg térfogatáramának mérésére használják. Venturi csövet építenek a sugárszivattyúkba is.

Elmélete

Összenyomhatatlan közegre Bernoulli törvénye alapján felírható a Venturi-cső egyes pontjain a sebesség és nyomás összefüggése:

${\displaystyle {\frac {v_{1}^{2}}{2}}+{\frac {p_{1}}{\rho }}={\frac {v_{2}^{2}}{2}}+{\frac {p_{2}}{\rho }}}$,

ahol

${\displaystyle v_{1},v_{2}}$ a közeg sebessége az 1 és 2 pontban,

${\displaystyle p_{1},p_{2}}$ a közeg statikus nyomása az 1 és 2 pontban,

${\displaystyle \rho }$ pedig a közeg sűrűsége.

A folytonosság törvénye szerint:

${\displaystyle v_{1}\cdot A_{1}=v_{2}\cdot A_{2}}$,

ahol

${\displaystyle A_{1},A_{2}}$ a cső keresztmetszete az 1 és 2 pontban.

Bevezetve a szűkítési viszonyt:

${\displaystyle m={\frac {A_{2}}{A_{1}}}}$

írható:

${\displaystyle v_{1}=v_{2}\cdot m}$,

és ezzel:

${\displaystyle v_{2}={\sqrt {\frac {2(p_{1}-p_{2})}{\rho (1-m^{2})}}}}$

A térfogatáram pedig ideális viszonyok esetén:

${\displaystyle q_{v}=A_{2}{\sqrt {\frac {2(p_{1}-p_{2})}{\rho (1-m^{2})}}}}$

Valóságos közegek esete

Valóságos viszonyok esetén a belső súrlódás következtében a viszonyok az ideális esettől eltérőek. További eltérést jelent, hogy a fenti összefüggések hallgatólagosan feltételezik, hogy a közeg sebessége a keresztmetszetek mentén állandó. Tapasztalati adatok alapján a következő képlettel számolnak:

${\displaystyle q_{v}=\alpha \epsilon A_{1}{\sqrt {\frac {2(p_{1}-p_{2})}{\rho _{1}}}}}$,

ahol

${\displaystyle \alpha }$, dimenzió nélküli átfolyási szám,

${\displaystyle \epsilon }$, dimenzió nélküli expanziós szám, melynek értéke folyadékok esetén ${\displaystyle \epsilon =1}$

Az átfolyási szám értéke a Reynolds-számtól és az m szűkítési viszonytól függ.

Források

• Pattantyús: Gépész- és villamosmérnökök kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
• Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai. Előadási jegyzet. Budapesti Műszaki Egyetem Áramlástan Tanszék. Budapest, 1992. Kézirat. Magyar Elektronikus Könyvtár
• Willi Bohl: Műszaki áramlástan. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963-10-44831