Laboratorium Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Sprawozdanie nr1

1. Temat ćwiczenia: „Pomiary podstawowe w Inżynierii i Technice cieplnej”

2. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z metodami pomiarów podstawowych wielkości fizycznych oraz z ogólną budową stanowisk w Laboratorium Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego.

3. Opracowanie wyników:

• Pomiar ciśnienia przy użyciu manometru cieczowego dwuramiennego (u-rurki):

Rys. 1. Schemat manometru cieczowego dwuramiennego

Opis przyrządu:

Zakres: 0 – 1000 mmHg

Dokładność: 1 mmHg

Jednostka: [mmHg]

Obliczenia:

p₁ – ciśnienie barometryczne

p₂ – podciśnienie

p_a – ciśnienie absolutne

ρ₁, ρ₂ – gęstość powietrza

ρ – gęstość wody

Ze wskazania barometru ciśnienie barometryczne wynosi:

p₁ = 750 mmHg

Ze wskazania manometru podciśnienie wynosi:

p₂ = 166 mmHg

zatem ciśnienie absolutne wynosi:

p_a = p₁ – p₂ = 750 – 166 = 584 mmHg

Przeliczenie wartości p_a na jednostki układu SI:

1 mmHg – 133,322 Pa 1Pa = 1 kg∙m^-1∙s^-2

166 mmHg – x

x = 22131,452 Pa = 22131,452 kg∙m^-1∙s^-2

Przeliczenie wartości z mmHg na bar:

1 bar – 750 mmHg

X – 166 mmHg

X = 0,221 bar

• Pomiar ciśnienia przy użyciu manometru sprężystego:

Rys.2. Schemat manometru sprężystego

1 – obsada przyrządu, 2 – rurka Bourdona, 3 – wskazówka, 4 – króciec, 5 – dźwignia, 6 – przekładnia zębata, 7 – osłona

Opis przyrządu:

Zakres: 0 – 0,6 MPa

Dokładność: 0,005 MPa

Jednostka: [MPa]

Obliczenia:

p_n – nadciśnienie wskazane przez manometr

p_b – ciśnienie barometryczne

p_a – ciśnienie absolutne

p_n = 0,115 MPa

p_b = 750 mmHg

Z zależności:

1mmHg – 133,322 Pa 1MPa = 10⁶ Pa

750 mmHg – x

x = p_b = 99991,5 Pa = 0,0999915 = 0,1 MPa

p_a = p_b + p_n = 0,1 + 0,115 = 0,215 MPa

Przeliczenie wartości p_n na jednostki układu SI:

p_n = 0,115 MPa = 0,115 ∙ 10⁶ = 115000 Pa

1Pa – 1 kg·m^-1·s^-2

p_n = 115000 kg·m^-1·s^-2

Przeliczenie wartości p_n z MPa na mmH₂O:

Z zależności: 1mmH₂O – 9,80665 Pa

X mmH₂O – 115000 Pa

X = 115000 : 9,80665 = 11726,737 mmH₂O

• Pomiar objętościowego i masowego natężenia przepływu przy użyciu zwężki pomiarowej:

Rys.3.Zwężka pomiarowa

1 – tarcza, 2 – otwór

Opis przyrządu (u-rurki):

Zakres: 0 – 1000 mmHg

Dokładność: 1 mmHg

Jednostka: [mmHg]

Obliczenia:

∆p_stat jest równe wartości różnicy ciśnień w manometrze cieczowym dwuramiennym.

∆p_stat = p₁ – p₂ = 223 mmHg

1mmHg – 133,322 Pa

223 mmHg – x

x = 29730,8 Pa

Korzystając ze wzoru:

Gdzie: - prędkość w przewężeniu

- stała zwężki

– gęstość cieczy płynącej w rurociągu

- przekrój zwężenia

Wartości V i m obliczam z następujących wzorów:

Przeliczenie jednostek:

Dla V:

1 m³ – 1000l

1s – 3600^-1 h

Dla m:

1s – 60^-1 min

• Pomiar mocy elektrycznej silnika trójfazowego metodą trzech watomierzy:

Rys.4. Metoda trzech watomierzy

Opis przyrządu:

Zakres: 0 – 500W

Dokładność: 2,5 W

Jednostka: [W]

Zakres watomierza (stała watomierza):

gdzie: - liczba działek,

– moc

- zakres napięciowy watomierza
- zakres prądowy watomierza

– znamionowa wartość kosinusa kąta fazowego między napięciem a prądem (najczęściej wynosi 1)

Obliczenia:

- Obliczenie zakresu watomierza:

dz

[W/dz]

Wyniki trzech pomiarów:

α₁ = 30 dz, α₂ = 29 dz, α₃ = 28 dz

Szukana moc czynna wynosi:

1kW – 10³ W

X – 217,5 W

X = 0,2175 kW

Przeliczenie jednostek z W na jednostki układu SI:

1W - 1kg·m²·s^-3

217,5W – x

x = 217,5 kg·m²·s^-3

• Pomiar natężenia przepływu przy użyciu rotametru:

Rys.5. Rotametr

Opis przyrządu:

Zakres: 0 -22

Dokładność: 0,25

Płyn: woda

Jednostka: [l∙h^-1]

Temperatura: 15^oC

Obliczenia:

ρ = 999,1 kg∙m^-3 w temp. 15^oC

1l – 0,001m³

X – 1m³

X = 1000l

Ze wskazania rotametru objętościowe natężenie przepływu wynosi:

V = 9,75 [l∙h^-1]

Korzystając ze wzoru m = V∙ρ masowe natężenie przepływu wynosi:

m = 9,75 ∙ 0,9991 = 9,741 [kg∙h^-1]

Przeliczenie jednostek:

Dla V:

1l – 0,001 m³

1h – 3600s

Dla m:

1kg – 0,001 t

1h - 3600s

• Pomiar temperatury przy użyciu termometru alkoholowego i elektronicznego:

termometr alkoholowy Zakres: 0 – 50^oC Dokładność: 0,2^oC Jednostka: [^oC] Płyn: alkohol Wynik pomiaru: talk= 24,0^oC
- termometr elektroniczny Zakres: - 50^oC - +200^oC Dokładność: 0,1^oC Jednostka: [^oC] Wynik pomiaru: te = 23,0^oC

Przeliczenia wartości w jednostkach układu SI:

Przeliczenie wartości ze ^oC na ^oF:

1. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń:

Lp.	Wielkość mierzona	Metoda pomiaru	Wartość w jednostkach przyrządu	Wartość w jednostkach układu SI	Przeliczenie wartości w jednostkach
1	Temperatura T	Termometr alkoholowy	24,0^oC	297,15 K	75,2 ^oF
		Termometr elektroniczny	23,0^oC	296,15 K	296,15 K
2	Ciśnienie p	Mikromanometr kompensacyjny	-	-	mmHg
		Manometr sprężysty	0,115 MPa	115000 kg·m^-1·s^-2	11726,737 mmH2O
		Manometr cieczowy dwuramienny	166 mmHg	22131,452 kg∙m^-1∙s^-2	0,221 Bar
3	Natężenie przepływu V, m	Sonda Prandtla	-	-	cm^3∙h^-1
			-	-	g∙ h^-1
		Zwężka pomiarowa	3,806∙10^-4 m^3∙s^-1	3,806∙10^-4 m^3∙s^-1	1370,16l∙ h^-1
			0,38 kg∙s^-1	0,38 kg∙s^-1	22,8 kg∙min^-1
		Rotametr	9,75 l∙ h^-1	2,71∙10^-6 m^3∙s^-1	0,00975 m^3∙ h^-1
			9,741 kg∙ h^-1	2,706∙10^-3 kg∙s^-1	0,009741 t∙ h^-1
4	Moc elektryczna	Metoda trzech watomierzy		217,5 kg·m^2·s^-3	0,2175 kW