2.2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia na zajęciach laboratoryjnych jest poznanie budowy oraz zasady działania manometru obciążnikowo-tłokowego oraz manometru cyfrowego.

2.3 Wstęp teoretyczny

Ciśnienie jest intensywnym parametrem stanu układów termodynamicznych. Stanowi ono wynik mechanicznego oddziaływania obdarzonych energią cząsteczek substancji.

Wartość ciśnienia określona jest zależnością:

$$\mathbf{p}\mathbf{\ = \ }\frac{\mathbf{\text{dP}}}{\mathbf{\text{dF}}}$$

gdzie:

p – ciśnienie

P – siła normalna do powierzchni F

F – powierzchnia

W płynie będącym w spoczynku ciśnienie, rozpatrywane w określonym punkcie, ma stałą, niezależną od kierunku wartość. Stwierdzenie to umożliwia traktowanie ciśnienia jako wielkości skalarnej. W polu grawitacyjnym powierzchnie izobaryczne są poziome, normalne do kierunku siły ciężkości. Ciśnienie w polu grawitacji ziemskiej o przyspieszeniu g [m/s²] wywierane przez jednorodny płyn o gęstości p [kg/m³] na poziomie odległym o h [m] od jego powierzchni jest równe:

p[Pa] = p*g*h

W zależności od przyjętego odniesienia ciśnienia wyróżniamy następujące rodzaje ciśnieniomierzy:

- absolutne do pomiaru ciśnienia absolutnego

- różnicowe do pomiaru różnicy ciśnienia

- manometry do pomiaru nadciśnienia

- wakuometry do pomiaru podciśnienia

- manowakuometry do pomiaru nadciśnienia i podciśnienia

Do ćwiczenia używamy manometru obciążnikowo-tłokowego. Wykonujemy 15 pomiarów zakładając kolejno obciążniki a następnie zdejmując obciążniki w celu odciążenia.

2.4 Tabele wyników pomiarów

	Pomiary z obciążeniem
ciężar	I [MPa]	II [bar]	II [MPa]
200	0,082	1,31	0,131
300	0,088	1,36	0,136
400	0,094	1,41	0,141
500	0,098	1,47	0,147
600	0,102	1,51	0,151
700	0,108	1,56	0,156
900	0,118	1,66	0,166
1000	0,122	1,71	0,171
1200	0,132	1,81	0,181
1300	0,138	1,86	0,186
1400	0,142	1,9	0,190
1500	0,148	1,96	0,196
1600	0,152	2,01	0,201
1700	0,158	2,06	0,206
1900	0,166	2,16	0,216

	Pomiary z odciążeniem
ciężar	I [MPa]	II [bar]	II [MPa]
1900	0,166	2,16	0,216
1700	0,156	2,06	0,206
1600	0,152	2,01	0,201
1500	0,146	1,96	0,196
1400	0,14	1,91	0,191
1300	0,136	1,86	0,186
1200	0,132	1,81	0,181
1000	0,122	1,71	0,171
900	0,118	1,66	0,166
700	0,116	1,56	0,156
600	0,102	1,51	0,151
500	0,098	1,46	0,146
400	0,092	1,41	0,141
300	0,087	1,36	0,136
200	0,082	1,31	0,131

2.5 Wykresy

Poniższy wykres 1 oraz wykres 2 przedstawia pomiary wykonane manometrem obciążnikowo- tłokowym i manometrem cyfrowym przy pomiarach z obciążeniem i odciążeniem, natomiast wykres 3 przedstawia pętle histerezy pomiaru ciśnienia.

Wykres 1. Wykres przedstawia pomiary z obciążeniem pomierzone manometrem

obciążnikowo-tłokowym oraz manometrem cyfrowym

Wykres 2. Wykres przedstawia pomiary z odciążeniem pomierzone manometrem obciążnikowo-tłokowym oraz manometrem cyfrowym

Wykres 3. Wykres przedstawia pętle histerezy pomiaru ciśnienia manometrem obciążnikowo- tłokowym oraz manometrem cyfrowym w przypadku obciążenia oraz odciążenie

2.6 Wnioski

Łatwo można zauważyć, że wraz ze wzrostem obciążenia na manometrze obciążnikowo-

tłokowym wartości ciśnienia rosną, analogicznie dzieje się z wartościami na manometrze cyfrowym. Im cięży ciężar tym wartości są większe. Tą analogię można zaobserwować na wykresie 1. Natomiast na wykresie 2 mamy do czynienia z odciążeniem, czyli im lżejszy ciężar tym wartości są mniejsze. Pętla histerezy na wykresie 3 nie występuje, ponieważ wartości które zostały odczytane z manometru, w przypadku obciążenia, jak i odciążenia są bardzo podobne, występują nieliczne różnice, które nie mają wpływu na jakie kol wiek wyniki pomiarów. Minimalne różnice, które jednak wystąpiły mogły być spowodowane błędnym odczytem z przyrządu pomiarowego, istotnym błędem mogło być to, że wyniki z odciążenia odczytywała inna osoba. Pomiary pozwalają nam przybliżyć wartości wielkości mierzonej. Należy również dodać, że każdy pomiar jest obarczony jakimś błędem, ponieważ nie znaliśmy dokładnej wartości każdego z pomierzonych obciążeń, które pokazywał nam manometr obciążnikowo- tłokowy oraz manometr cyfrowy.

2.7 Literatura

• Instrukcja do ćwiczenia nr 5, Pomiar ciśnienia, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Katedra Inżynierii Biomedycznej, Pracownia Metrologii, Uniwersytet Technologiczno- Przyrodniczy w Bydgoszczy.

2.8 Załącznik

• Protokół z przeprowadzonego ćwiczenia