Étape 1: Principe du Tube Venturi
Un compteur de Venturi est un appareil qui peut être utilisé pour mesurer le débit volumétrique d’un fluide. Le principe du débitmètre Venturi est dérivé du principe de Bernoulli, qui est dérivé de la conservation de l’énergie d’un fluide. L’équation de Bernoulli pour les fluides incompressibles est comme suit :
(v ^ 2) / 2 + gz + P/ρ = C
Où v = Vitesse (m/s), g = accélération due à la pesanteur (m/s ^ 2), P = pression (Pa), ρ = masse volumique (kg/m ^ 3), et C est égal à une constante. Cette équation nous dit que la somme d’énergie cinématique, potentielle et interne doit rester le même, ou qu’un changement dans l’un entraînerait un changement dans les autres tel que le net changement dans l’énergie est égale à zéro.
Le tube qui nous construits pour nos spiromètre était composé de deux morceaux de tuyau en PVC: une avec un diamètre de 1,5 pouces et l’autre avec un diamètre de 0,5 pouces. Pendant que le fluide (l’air dans ce cas) circule dans le tuyau de diamètre plus grand sur le tuyau d’un diamètre inférieur, sa vitesse doit augmenter, en raison du principe de continuité de masse. Si le spiromètre est maintenu à niveau, il n’y a aucun changement dans la hauteur du fluide, donc il doit y avoir une chute de pression pour tenir compte de l’augmentation de la vitesse. Tous ces concepts se combinent pour créer une équation pour le débit volumétrique (V) :
V = A * v
(P1 - P2) / ρ + (v1 ^ 2-v2 ^) / 2 = 0
V = A2*sqrt((2*(P1-P2))/(ρ*(1-(A2/A1)^2)))
Où A1 = section transversale de tuyau plus gros, A2 = section transversale des tuyaux plus petits et P1 - P2 peut facilement être mesurée par un capteur de pression différentielle.
