Bu amaçlarla kullanılan çeşitli ölçme cihazları bulunur;
bunlardan bazıları:
(a)
Doğrudan ağırlık veya hacim ölçmeye dayanan cihazlar
(b)
Değişken-yükseklik ölçen cihazlar
(c)
Alan metreler
(d)
Akım metreler
(e)
Pozitif-yerdeğiştirme cihazları
(f) Magnetik
metreler
Hacim veya ağırlık ölçen cihazlar çok basittir; bunlardan
bazıları, akım metrelerle ölçmede, ölçme elementi akışkana daldırılır;
akışkanın hızına göre element döner ve metreden akışkanın hızı okunur.
Çeşitli ölçme pompalarını da içeren pozitif-yerdeğiştirmeli
metreler, döner ve pistonlu pompalarla aynı ilkelere göre çalışır.
Magnetik flowmetreler, dışardan yaratılan düzenli bir
magnetik alan boyunca iletken bir akışkanın hareketiyle bir elektrik
potansiyelinin yaratılmasına dayanır, Faday Kanununa göre, yaratılan voltaj,
akışkanın hızıyla doğru orantılıdır. Ticari magnetik flowmetreler,
hidrokarbonlar (elektriksel iletkenlikleri düşüktür) dışındaki tüm sıvıların
hızını ölçerler.
Akış ölçmede en fazla kullanılan cihazlar değişken-yükseklik
ölçen ve alan ölçen cihazlardır. Değişken-yükseklik ölçen cihazlar içinde
venturimetre, orifismetre ve pitot tüpler; alan metreler içinde de rotametreler sayılabilir.
Venturimetreler gazların ölçülmesinde kullanılan ölçü
aletleri olmasına karşın, özellikle su gibi bazı sıvılar için de uygundur. Bir
venturimetrenin şematik görünümü
Şekil-1’de gösterilmiştir. Akım, ucu konik olarak kesilmiş silindirik yapıdaki
flanşlı A kısmından girer, B boğazından geçer ve konik kesimli uzun C bölümünden
çıkar. Giren akım (üst akım) silindirik ve konik kısmın bağlantı noktasında
üzerinde küçük delikler (E) bulunan dairesel bir halkadan (D) geçerken basıncı
düzenlenir; D ve E lerden oluşan bu kısma "piezometre (basınç ölçer)"
denir. Giriş akımının basıncı F tapasından ölçülür. İkinci bir piezometre G
boşluğu ve H delikleri ile boğazda bulunur; delikler çok hassas yapılmıştır ve
işlenmiştir. Boğazdaki basınç I tapasıyla kontrol edilir. F ve I tapaları
arasına uygun bir basınç ölçer (bir monometre gibi) bağlanarak giriş ve çıkış
akımları arasındaki basınç farkı ölçülür.
Venturimetrede giriş konisinde hız artar, basınç düşer.
Giriş konisindeki basınç düşüşü, sistem boyunca olan akış hızının ölçülmesine
olanak verir. Sonra hız azalır ve C konisinin çıkışına doğru akım orijinal
basıncına döner. Düşen basıncın tümüyle geri kazanılması için C deki konikliğin
açısı küçük tutularak sınır tabakası ayrılması önlenir ve sürtünme en aza
indirilir.
Venturimetreler uygulamada bazı dezavantajlara sahiptir,
pahalıdır, fazla yer kaplar ve boğaz çapının boru çapına oranı değiştirilemez.
Bir venturimetre ve manometre sisteminde maksimum ölçülebilen akış hızı
sabittir; bu durumda akış aralığı değiştiğinde, boğaz çapı ya çok büyük veya
çok küçük kalır ve doğru sonuç alınamaz. Orifismetreler bu dezavantajları
içermez.
Şekil-2’de standart bir keskin-kenarlı orifis
görülmektedir. Çok iyi işlenmiş ve delinmiş ve iki flanş arasına tutturulan
orifis levhası, boruya merkezi konumda monte edilir. Levhadaki açıklık alt akım
tarafında yivli olabilir. Basınç uçlarından biri orifisin üst tarafında, diğeri
alt tarafında bulunur; bu uçlar bir manometreye veya uygun bir basınç-ölçere
bağlanmıştır. Basınç uçlarının yerleri isteğe göre değişebilir, fakat metrenin
katsayısı da bu uçların konumuna bağlı olarak değişir.
Pitot tüp, bir akım hattı boyunca yerel hızın ölçülmesinde
kullanılır. Aletin kullanım şeması Şekil-3(a)’da verilmiştir. a tüpünün
açıklığı akım yönüne dik, durgun (statik) tüp b ninki paraleldir. Bu iki tüp
bir manometrenin uçlarına bağlanarak küçük basınç farkları ölçülebilir. Durgun
tüp, açık kısmına dik herhangi bir hız bileşeni bulunmadığından, durgun basıncı
(p0) ölçer. Darbeye karşı olan a tüpünün B noktası, AB akım hattının
sonlandığı noktadır (hareketsiz nokta). Burada ölçülen ps basıncıdır. Manometre
ps – p0 basınç farkını ölçer.
Şekil-1:
Venturimetre
Şekil-2: Bir
orifismetrenin görünümü ve % maksimum basınç farkı eğrisi.
Orifis, nozul veya venturide, sabit bir alan boyunca akış
hızının değişmesi değişken bir basınç düşmesine yol açar ; bu durum akış hızına
bağlıdır. Alanmetreler denilen diğer bir sınıf ölçü aletlerinde ise basınç
düşmesi sabittir veya sabite çok yakındır; akım hızıyla akımın geçtiği alan
değişir.
En önemli alanmetre, rotametredir (Şekil-3 b) Rotametre,
dereceli ve yukarı doğru genişleyen bir cam tüptür. Akışkan tüp içinde yukarı
doğru (dikey) hareket eder; bu sırada içinde asılı durumda bir "float
(standart yüzen bir parçacık) bulunur. Float akımın hızı arttıkça yükselir; hız
sabit kaldığında floatın bulunduğu yer, yani tüp içindeki yüksekliği de sabit
kalır, değişmez. Akımın hızı azaldığında float tüp içinde aşağı iner. Floatun
bulunduğu seviye, dereceli cam tüpten okunur ve her flowmetrenin kendine özgü
float-kalibrasyon eğrisi verilerinden akımın akış hızı bulunur.
Şekil-3: (a)
Pitot tüpün çalışma sistemi, (b) rotametre
