Hidrolik #11 | Akış ve Hız Ölçümü: Venturi, Orifis ve Pitot Tüpü

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Sınavda şöyle bir soru geliyor: 300 milimetrelik bir isale hattında boğazı 150 milimetre olan bir venturi var; cıvalı U manometre 20 santimetre gösteriyor. Debi ne? Aynı debide orifis konsaydı manometre ne gösterirdi? Bu derste borunun içine girmeden debiyi nasıl ölçtüğümüzü görüyor, bu sınav sorusunu bütün şıklarıyla, hiçbir işlemi atlamadan çözüyoruz. Bu derste: - Sezgi: daralmada su aynı debiyi geçirmek için hızlanmak zorunda; hız için gereken enerjiyi basıncından öder. Basınç düşüşü, suyun ne kadar hızlandığının ölçüsüdür. - Ölçer formülü: süreklilik V1 = β² V2 ve Bernoulli ile kayıpsız boğaz hızı V2 = √(2ΔP / ρ(1 − β⁴)); gerçek debi V̇ = A0 Cd √(…). Reynolds sayısı 30 binin üstündeyse Cd orifiste 0.61, lülede 0.96, venturide yaklaşık 0.98. Kalıcı kayıp orifiste en büyük, venturide en küçük. - Klasik yanlış: daralan yerde basınç artar sanmak. Hortumda fışkıran şey hızdır; bu venturide boğazdaki basınç 24.7 kPa, yaklaşık 2.5 m su sütunu kadar düşer. - Soru 1: 13600 − 998 = 12602 kg/m³, ΔP ≈ 24.7 kPa; β = 0.5, 1 − β⁴ = 0.9375, A0 ≈ 0.0177 m²; kayıpsız V2 ≈ 7.27 m/s ve 0.1285 m³/s; Cd 0.98 ile 0.126 m³/s (126 L/s), boru hızı 1.78 m/s, Re ≈ 5.3·10⁵. Aynı debide orifis: fark 2.58 kat, 63.8 kPa, manometre yaklaşık 52 cm. - Soru 2 (kısa varyant): Pitot-statik sonda boru ekseninde 2.4 kPa → 2.19 m/s. Bu eksendeki hızdır; ortalama/merkez oranı 1.78 / 2.19 ≈ 0.81, türbülanslı akışta beklenen yaklaşık 0.82. Merkez hızıyla debi yüzde 23 fazla çıkar. Bölümler: 0:00 Bugünün Sorusu: Borudan Ne Kadar Su Geçiyor? 0:50 Sezgi: Hızını Basıncından Öder 1:09 Ölçer Formülü, Cd ve Pitot 1:59 Kapsam Haritası 2:13 Klasik Yanlış: Daralmada Basınç Artar 2:30 Soru 1: Venturi ve Cıvalı Manometre (a, b, c, d) 3:11 (a) Basınç Farkı, (b) Kayıpsız Hız ve Debi 4:42 (c) Gerçek Debi ve Re, (d) Orifis 6:17 Soru 2 (Kısa Varyant): Pitot Tüpü 7:20 Ne Yaptık? 7:45 Akılda Kalan Kural Bir sonraki derste borudan çıkıp açık kanala geçiyoruz: serbest yüzeyli akımın sınıflandırılması ve Froude sayısı. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı (McGraw-Hill, 2014), Bölüm 8-8. Konu sırası, tanımlar ve bağıntılar kitaptan alındı; animasyon, figürler, örnekler ve sayılar özgündür. İnşaat Mühendisliği öğrencileri için Hidrolik serisinin 11. dersi.