Fluid Measurements में Velocity कैसे मापते हैं? | Pitot Tube & Current Meter Explained in Hindi

Fluid Mechanics में किसी भी flow system का सबसे महत्वपूर्ण parameter होता है — velocity। Velocity को मापने से हम discharge, flow rate और energy loss जैसी quantities निकाल सकते हैं। Velocity measurement के लिए कई practical instruments उपयोग किए जाते हैं, जिनमें सबसे प्रमुख हैं Pitot Tube और Current Meter।

1. Fluid Velocity Measurement का उद्देश्य

Fluid की velocity मापने का मुख्य उद्देश्य flow के nature और discharge को निर्धारित करना होता है। Velocity से हम यह भी समझ सकते हैं कि flow steady है या turbulent।

• Flow rate (Q) निकालना: Q = A × V
• Energy distribution को जानना
• Hydraulic machines और pipe systems की efficiency analyze करना

2. Velocity Measurement के मुख्य Methods

Fluid velocity को मापने के दो प्रमुख तरीके होते हैं:

• Direct Methods: जैसे Pitot tube, Current meter, Flow nozzle आदि
• Indirect Methods: जैसे Pressure drop या head loss से velocity निकालना (Bernoulli’s equation द्वारा)

3. Pitot Tube क्या है?

Pitot Tube एक hollow metallic tube होती है जो flow direction में लगाई जाती है ताकि fluid का stagnation pressure measure किया जा सके। इसे सबसे पहले Henry Pitot ने 1732 में develop किया था।

Principle:

यह Bernoulli’s Theorem पर आधारित है, जो static pressure और velocity head के संबंध को बताती है। जब fluid का flow किसी stagnation point पर रुकता है, तो उसकी सारी kinetic energy pressure में convert हो जाती है।

Working:

• Pitot tube में दो openings होती हैं — एक stagnation pressure (total head) के लिए और दूसरी static pressure के लिए।
• दोनों pressures के बीच का difference velocity head देता है।
• Velocity formula:

V = √(2gh) या V = C × √(2gh)

जहाँ h = difference of liquid column in manometer और C = coefficient of Pitot tube (≈0.98)

Advantages of Pitot Tube:

• Simple and economical device
• Low disturbance to the flow
• High accuracy in measuring point velocity

Limitations:

• Only point velocity measure करता है, average velocity नहीं
• Manometer reading में small errors possible
• Low velocity flows के लिए accuracy कम होती है

4. Current Meter क्या है?

Current Meter velocity measurement का एक mechanical device है, जो आमतौर पर open channels (जैसे नहर, नदी या पाइप) में velocity measure करने के लिए इस्तेमाल होता है।

Principle:

यह एक rotating cup या propeller पर आधारित होता है। जब fluid flow उस पर टकराता है, तो rotation की speed velocity के proportional होती है।

Working:

• Meter को flow में immerse किया जाता है।
• Fluid velocity से propeller या cups घूमते हैं।
• Rotation की rate को एक calibrated scale से velocity में convert किया जाता है।

V = aN + bN²

जहाँ N = revolutions per second, और a, b = calibration constants।

Types of Current Meters:

• Propeller Type Current Meter
• Cup Type Current Meter
• Electromagnetic Current Meter

Advantages:

• Average velocity measurement के लिए उपयुक्त
• Open channel flow में practical use
• Reliable and accurate readings

Disadvantages:

• Maintenance की आवश्यकता होती है
• High sediment flow में performance कम होती है
• Low velocity detection मुश्किल होती है

5. Comparison Between Pitot Tube and Current Meter

Parameter	Pitot Tube	Current Meter
Measurement Type	Point Velocity	Average Velocity
Medium	Pipes & Nozzles	Open Channels
Accuracy	High (for clean flow)	Moderate to High
Maintenance	Low	High

6. निष्कर्ष (Conclusion)

Pitot Tube और Current Meter दोनों ही velocity measurement के अत्यंत उपयोगी उपकरण हैं। जहाँ Pitot Tube छोटे scale और precise measurements के लिए बेहतर है, वहीं Current Meter open channel flows और rivers के लिए उपयुक्त है।

Fluid mechanics में इन instruments का उपयोग hydraulics, aerodynamics और environmental flow studies में व्यापक रूप से किया जाता है।