Ćw. E1;E2

Pomiary ciśnienia i osadów ciekłych

Barometry cieczowe i deformacyjne - budowa, zasada działania, wyznaczanie poprawek barometrycznych

1.Cel ćwiczenia.

• Zapoznanie się z przyrządami do pomiaru ciśnienia: barometrem naczyniowym stacyjnym, aneroidem oraz barografem.

• Nabycie umiejętności poprawnego odczytywania ciśnienia i stosowania odpowiednich poprawek.

• Poznanie metody przybliżonego wyznaczania stopnia barycznego i gęstości powietrza.

2.Budowa i zasada działania barometru naczyniowego.

Pod wpływem ciśnienia powietrza zewnętrznego działającego na powierzchnię rtęci w zbiorniczku, w rurce barometrycznej ustala się wysokość H słupka rtęci. Ciśnienie hydrostatyczne słupka rtęci o wysokości H w rurce barometrycznej równoważy ciśnienie powietrza zewnętrznego, dlatego wysokość ta może być przyjęta za miarę ciśnienia atmosferycznego. Na zmianę wysokości słupa rtęci w barometrze, oprócz ciśnienia, wywierają wpływ czynniki zewnętrzne, stanowiące źródła błędu w pomiarze ciśnienia;
są to:

• obecność gazu w rurce barometrycznej nad rtęcią,

• zjawisko lepkości występujące w rurce barometrycznej,

• odchylenie barometru od pionu,

• zmiany temperatury barometru,

• zmiany siły ciężkości.

3.Budowa i zasada działania aneroidu.

Barometr deformacyjny ma postać puszki, zwanej puszką Venturiego, wykonanej z materiału sprężystego, przy czym zmiany ciśnienia powodują odkształcenia sprężyste ścianek puszki (membrany). Wielkość odkształceń jest miarą panującego ciśnienia. Odkształcenia są przekazywane przez układ przenoszenia na element wskazujący lub rejestrujący. Barometr taki nazywamy aneroidem. Aneroidy charakteryzują się gorszymi parametrami meteorologicznymi w porównaniu z barometrami cieczowymi, mają mniej stabilne charakterystyki, ich dokładność pomiaru wynosi tylko 1 hPa. Przyrządy te mają także zalety : odporność na wstrząsy, zwarta budowa, a także możliwość zastosowania w instrumentach przeznaczonych do ciągłej rejestracji zmian ciśnienia atmosferycznego.

4.Czujnik ciśnienia w barografie i zasada działania układu przenoszenia ruchu napięcia puszek na piórko pisaka.

Barograf to instrument przeznaczony do ciągłej rejestracji ciśnienia atmosferycznego w funkcji czasu. Elementem pomiarowym w tym przyrządzie jest zestaw kilku puszek Venturiego (1) połączonych szeregowo co umożliwia zwiększenie wychylenia się wskazówki. Suma odkształceń zestawu membran jest przenoszona za pośrednictwem dźwigni na ramię piszące (2), zakończone piórkiem przylegającym do bębna rejestrującego (3), na którym nawinięty jest odpowiednio wyskalowany arkusz.

5.Opracownie wyników pomiarów.

• Pomiary wykonane za pomocą barometru naczyniowego

Lp.	t	Δt poprawka skalowa	ϕ	h n.p.m	Poprawka stała	Poprawka na temperturę	Pomiary ciśnienia Poprawka instrumentalna +0,2 [hPa]
														1	2	3	4	5	Wartość średnia ciśnienia	Wartość poprawiona
-	[°C]	[°C]	[°]	[m]	[hPa]	[hPa]	[hPa]					[hPa]	[hPa]
1.	24,5	+0,7	52	90	+0,56	-4,1	997,9	998,0	997,8	998,0	997,9	997,92	994,6
2.	25	+0,7	52	90	+0,56	-4,2	998,4	998,3	998,2	998,3	998,4	998,32	994,9
3.	24,5	+0,7	52	90	+0,56	-4,1	998,0	997,6	998,1	998,1	997,9	997,94	994,6

• Średnie wyniki pomiarów ciśnienia i temperatury na XI piętrze i parterze.

	Ciśnienie [hPa]	Poprawka	Wartość poprawiona ciś.	Temperatura [°C]
XI piętro	993,5	+0,0825	993,58	3,3
Parter	996,9	+0,1075	997,00	4,3

• Wyznaczanie za pomocą wzoru Babineta wysokości IX piętra nad ziemią




gdzie:

Δz - różnica wysokości między górnym i dolnym punktem pomiarowym [m]

P­­­­­₁ - ciśnienie atmosferyczne w dolnym punkcie pomiarowym [hPa]

P₂ - ciśnienie atmosferyczne w górnym punkcie pomiarowym [hPa]

α - współczynnik rozszerzalności cieplnej powietrza α = 0,004

t - średnia temp. warstwy powietrza między dolnym a górnym punktem pomiarowym [°C]

• Wyznaczanie stopnia barycznego




gdzie:

H - stopień baryczny [m/hPa]

Δz - wysokość IX piętra nad ziemią [m]

Δp - różnica wartości ciśnienia między poziomem ziemi a IX pietrem [hPa]

• Wyznaczanie przybliżonej wartości gęstości powietrza




gdzie:

ρ - gęstość powietrza [kg/m³]

H - wysokość IX piętra nad ziemią [m]

g - przyśpieszenie ziemskie [m/s²]

6.Wnioski

Po przyrównaniu otrzymanych wartości z wartościami dla warunków standartowych tj. H = 8 [m/Pa], ρ = 0,01293 [kg/m³], możemy stwierdzić, że otrzymane wyniki są bardzo zbliżone, a ewentualne nieznaczne odchylenia wynikają z niedokładności przyrządów pomiarowych oraz braku doświadczenia osób uczestniczących w doświadczeniu.

Rosograf - budowa i kontrola

1.Cel i zakres ćwiczenia

• Zapoznanie się z budową i zasadą działania rosografu M - 35

• Przeprowadzenie kontroli zewnętrznej i kontroli skali rosografu, określenie czułości początkowej przyrządu.

2.Rosograf - zasada działania

Do pomiaru rosy służy rosograf. Powstająca rosa osadza się na talerzowatym zbiorniku (1). Znajdujący się pod nim zbiornik (2) służy do zbierania spływającej do niego rosy, osadzającej się na zewnętrznej stronie zbiornika 1. Zbiorniki umieszczone są na jednym końcu dwustronnej dźwigni o osi w punkcje O, przeciwległy koniec dźwigni zakończony jest piórkiem. Ciężarek (3) równoważy ciężar zbiorników suchych, utrzymując dźwignię w położeniu zerowym. Pod wpływem ciężaru zbierającej się rosy dźwignia obraca się wokół osi, równowaga dźwigni w dowolnym jej położeniu utrzymywana jest za pomocą ciężaru (4). Zmiany położenia dźwigni, uwarunkowane ciężarem gromadzącej się rosy, rejestrowane są w postaci linii ciągłej, kreślonej przez piórko na papierze rejestracyjnym, rozpiętym na walcu (5) i wprawianym w jednostajny ruch obrotowy mechanizmem zegarowym. Rosograf pozwala na ciągłą rejestrację zjawiska w okresie powstawania rosy. Przyrząd włącza się na 1,5 - 2 godzin przed zachodem Słońca, tj. po wyparowaniu rosy. Jeżeli w okresie pomiaru wystąpi opad lub wiatr o prędkości przekraczającej 3 m/s, pomiar rosy jest przerywany. Rejestracja rosy dokonywana jest z dokładnością do 0,01 [mm].




3.Wyniki kontroli zewnętrznej

1. Osłona ma szczelne okno szklane, lecz nie przylega szczelnie do korpusu.

2. Śruby regulacyjne dobrze blokują się w podstawie przyrządu.

3. Osłonka przeciwwiatrowa jest sztywno zamocowana do ścianki przyrządu.

4. Pokrycia ozdobne i antykorozyjne mają zadrapania.

5. Po ustawieniu przyrządu poziomo popychacz tłumika olejowego nie dotyka ścianek cylindra, podczas ruchu wskazówki wzdłuż całej skali.

6. Przy obciążeniu 4800 [mg] ciężarek 5 dotyka popychacza tłumika.

7. Dźwignia wagi nie przechodzi przez środek wycięcia w ścianie przyrządu.

8. Klucz do nakręcania mech. czasowego nie dotyka pokrywy, a sprężyna i wyjściowy wałek nie zaczepiają o podstawę przyrządu.

9. Oś wagi ma większy luz niż 0,2 [mm]

10. Wskazówka pióra nie jest prosta, a pióro nie wsuwa się lekko na jej koniec.

11. Obrót bębna nie odbywa się lekko i bez zacięć.

12. Luz bębna nie przekracza norm.

13. Przy nieruchomym bębnie piórko nie zatacza łuków koncentrycznych z kręgami na taśmie i nie kreśli za każdym razem linii ciągłej długości taśmy.

14. Sprężyna nie przyciska taśmy na całej wysokości

15. Grubość linii zapisu nie przekracza 0,5 [mm] i nie ma przerw.

16. Za pomocą mechanizmu odwodzącego nie można odsunąć piórka na odległość 3-5 [mm] od bębna.

Na podstawie kontroli zewnętrznej śmiało można stwierdzić, że przyrząd nie nadaje się do innych celów jak szkoleniowe. Aż 10 punktów na 16 jest nie spełnione, z tego wynika, że sprawność tego przyrządu wynosi niewiele ponad 37%.

4.Kontrola wymiarów talerzyka

Nr przyrządu	Średnica talerzyka odbiorczego			Tworząca stożka	Średnica wkładki wewnętrznej
		1	2			3
[-]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
2-KB	97,8	99,3	98,9	50,4	18,8

1. Średnia wartość średnicy talerzyka wynosi: d = 98,6 [mm], więc widzimy, że mieści się ona w normie przewidzianej dla tego urządzenia tz. d_norma = 100 +/- 0,5 [mm]

2. Tworząca stożka talerzyka, oraz średnica wkładki wewnętrznej nie spełniają norm. (tworząca stożka talerzyka 43.5 +/- 0,5 [mm], średnica wkładki wewnętrznej 15 +/- 0,3 [mm]).Tak znaczne odchylenia wynikają prawdopodobnie z błędów pomiarowych.

5.Kontrola skali i czułości początkowej rosografu

Ciężar	Punkty kontrolowane	Odczyt wg skali	Poprawki	Kontrola dodatkowa		Różnice poprawek
									Odczyt wg skali	Poprawka
[mg]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
200	0,005	0,001	0,004	0,003	0,002	0,002
1600	0,100	0,105	0,005	0,100	0,000	0,005
3200	0,200	0,200	0,000	0,190	0,010	0,010
4800	0,300	0,295	0,005	0,305	0,005	0,000

1. Poprawki skali samopisu nie przekraczają:
   - dla 0.10 [mm] rosy - +/- 0,007 [mm]
   - dla 0,20 [mm] rosy - +/- 0,009 [mm]
   - dla 0,30 [mm] rosy - +/- 0,011 [mm]

2. Przy powtórnej kontroli skali tylko jeden na cztery pomiary przekracza dopuszczalną różnicę 0,005 [mm] rosy od poprawek uzyskanych przy pierwszej kontroli.

6.Wnioski

Różnice w wymiarach tworzącej stożka oraz średnicy wewnętrznej wkładki wynikają prawdopodobnie z błę-dnych odczytów, bądź niedokładności urządzeń pomiarowych. Wyniki uzyskane podczas kontroli wymiarów talerzyka można uznać z zadawalające. Czułość początkowa oraz skala oprócz jednej niezgodności z normami jest ogólnie poprawna. Według mnie przyrząd jest ogólnie sprawny lecz wymaga dokładnych oględzin oraz do-konania niezbędnych napraw i regulacji niektórych podzespołów.




---