הצגת המקור של הדף "נחיר (הנדסת מכונות)"

[[קובץ:Orifice he.svg|ממוזער|200px|שמאל|נחיר]]
'''נחיר''' (ב[[אנגלית]]: '''Orifice plate''') הוא התקן מכני-[[הידראוליקה|הידראולי]], המשפיע על זרימת הזורם בצינור באמצעות הצרת מעברו.

לנחיר יכולים להיות שימושים שונים. אחד המרכזיים שבהם הוא כ[[מד ספיקה]]. הנחיר עשוי לשמש גם התקן לוויסות ספיקת הזורם על ידי כך שהוא גורם ל[[מפל לחץ]] או מפל עומד בזרימה.

דוגמה לשימוש בנחיר כמד ספיקה: הנחיר מותקן בתוך צינור, וצדו הפונה אל כיוון זרימת הנוזל חסום על ידי [[דיסקה]] בעלת חור במרכזה. הקטנת [[שטח החתך]] גורמת להפסדים בזרימה ולכן למפל [[לחץ]] על פני הנחיר. כדי למדוד את ספיקת הנוזל, יש למדוד את הפרש הלחצים משני צדי הדיסקה על ידי [[מנומטר]], ועל ידי הצבת נתונים אלה ב[[משוואת ברנולי|משוואת העומדים]] נקבל את מהירות יציאת הנוזל מהנחיר.

הנקודה בה שטח החתך של הזורם הוא הקטן ביותר נקראת: [[ונה קונטרקטה]]. בנקודה זו המהירות היא מרבית והפרש הלחצים משני צידי הנחיר מקסימלי. חשוב לבצע את המדידה בנקודה זו שכן ה[[שגיאה]] תהיה הקטנה ביותר.

== המשוואות לזורמים דחיסים ולא דחיסים==
הנוסחאות הבאות מפותחות עבור [[מצב מתמיד]], בצינור אופקי ובהזנחת אפקטים של [[חיכוך]] (משוואת ברנולי):

<math>P_1 + \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot V_1^2 = P_2 + \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot V_2^2 </math>

או:

<math>P_1 - P_2 = \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot V_2^2 - \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot V_1^2 </math>

כאשר:

<math>Q = A\cdot V</math> או
<math>\ V = Q/A</math>

מתקיים: <math>\ Q_1 = \ Q_2 </math>:

<math>P_1 - P_2 = \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot \bigg(\frac{Q_1}{A_2}\bigg)^2 - \frac{1}{2}\cdot\rho_1\cdot\bigg(\frac{Q_1}{A_1}\bigg)^2 </math>

פתרון עבור: <math>\ Q_1</math>:

<math>Q_1 = A_2\;\sqrt{\frac{2\;(P_1-P_2)/\rho_1}{1-(A_2/A_1)^2}}</math>

וכן:

<math>Q_1 = A_2\;\sqrt{\frac{1}{1-(d_2/d_1)^4}}\;\sqrt{2\;(P_1-P_2)/\rho_1}</math>

אולם, מאחר שבנחיר קיימים הפסדים משמעותיים (העומד לא נשמר בין צידי הנחיר) נגדיר את פרמטר הפריקה המייצג את ההפסדים <math>\ C_d</math>

כמו כן, נגדיר יחס קטרים: <math> \beta = \ d_2/d_1</math> 

<math>Q_1 = C_d\; A_2\;\sqrt{\frac{1}{1-\beta^4}}\;\sqrt{2\;(P_1-P_2)/\rho_1}</math>

נסמן:
<math>C = \frac{C_d}{\sqrt{1-\beta^4}}</math>

מתקיים: <math>\ Q = \ Q_1 = \ Q_2 </math>

ומקבלים עבור הספיקה הנפחית:
:<math>(1)\qquad Q = C\;A_2\;\sqrt{2\;(P_1-P_2)/\rho_1}</math>

ועבור ספיקת המסה:
:<math>(2)\qquad \dot{m} = \rho_1\;Q = C\;A_2\;\sqrt{2\;\rho_1\;(P_1-P_2)}</math>

{| border="0" cellpadding="2"
|-
|align=right|כאשר:
| 
|-
!align=right|''<math>Q</math>''
|align=left| ספיקה נפחית, m³/s
|-
!align=right|''<math>\dot{m}</math>''
|align=left| ספיקת המסה, kg/s
|-
!align=right|''<math>C_d</math>''
|align=left| מקדם הזרימה, חסר ממדים
|-
!align=right|''<math>C</math>''
|align=left| מקדם הזרימה של הנחיר, חסר ממדים, מסומן לפעמים כ <math>K</math>
|-
!align=right|''<math>Y</math>''
|align=left| מקדם הדחיסות, חסר ממדים
|-
!align=right|''<math>A_1</math>''
|align=left| שטח חתך הצינור, m²
|-
!align=right|''<math>A_2</math>''
|align=left| שטח החתך של חור הנחיר, m²
|-
!align=right|''<math>d_1</math>''
|align=left| קוטר הצינור, m
|-
!align=right|''<math>d_2</math>''
|align=left| קוטר חור הנחיר, m
|-
!align=right|''<math>\beta</math>''
|align=left| היחס בין קוטר החור של הנחיר לבין קוטר הצינור, חסר ממדים
|-
!align=right|''<math>V_1</math>''
|align=left| מהירות הזרימה בצינור, m/s
|-
!align=right|''<math>V_2</math>''
|align=left| מהירות הזרימה דרך חור הנחיר, m/s
|-
!align=right|''<math>P_1</math>''
|align=left| הלחץ במעלה הזרם, Pa   ביחידות kg/ m &middot;s²
|-
!align=right|''<math>P_2</math>''
|align=left| הלחץ במורד הזרם, Pa   ביחידות kg/ m &middot;s²
|-
!align=right|''<math>\rho_1</math>''
|align=left| צפיפות הזורם במעלה הזרם, kg/m³
|}

וכך ניתן למצוא את הספיקה כאשר ידועים הפרשי הלחצים.

==יתרונות==
#פשוט וזול.
#מדויק יחסית עבור גזים ומים
#הנחיר ניתן להחלפה וכך ניתן לשנות בקלות את הקוטר בהתאם לספיקה הנדרשת.

==חסרונות==
#גורם להפסדי [[עומד (ספיקה)|עומד]] גבוהים.
#לא יעיל בספיקות שונות מספיקת התכנון.
#לא מדויק עבור נוזלים צמיגים.
==קישורים חיצוניים==
{{מיזמים|ויקימילון=נחיר}}

[[קטגוריה:הנדסת מכונות]]
[[קטגוריה:צנרת]]