W Y Ż S Z A S Z K O Ł A	INSTYTUT TECHNICZNEJ EKSPLOATACJI SIŁOWNI OKRĘTOWEJ				Nazwisko i imię
M O R S K A w S Z C Z E C I N I E WYDZIAŁ MECHANICZNY	Nr ćw. 6	Temat ćwiczenia POMIAR STRUMIENIA PRZEPŁYWU GAZU
Data wyk. ćwicz. 10,17.04.2000	Data odd. spr. 08.05.2000		Ocena	Podpis wykł.	Rok akad. 1999/2000 Rok stud. II MCa Zespół nr 1

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pomiarami strumienia objętości i masy przepływu za pomocą zwężek normalnych, rurek spiętrzających oraz innych metod i przepływomierzy.

2. Schemat pomiarowy.

3. Opis układu pomiarowego :

1- zasilacz tyrystorowy , 2- przekładnia pasowa , 3- silnik elektryczny prądu stałego , 4- wentylator , 5- hydrostatyczny manometr różnicowy , 6- rurociąg , 7- termometr , 8- kryza ISA , 9- hydrostatyczny manometr różnicowy , 10- me-chanizm śrubowy regulacji ustawienia wysokości rurki spiętrzającej , 11- rurka spiętrzająca , 12- mikromanometr ("Askania"), 13 -higrograf, 14- barometr, 15- areometr czaszowy, 16- termoaneometr.

4. Prezentacja wyników pomiarów.

1. Wyniki odczytów wielkości zmierzonych i obliczeń pomiaru strumienia przepływu za pomocą zwężek normalnych.

L.p.	Wielkość	Jednostka	Kolejny pomiar
						1	2	3
1	h1	mmH2O	17	37	74
2	p1	kPa	0,166	0,362	0,724
3	h	mmH2O	14	28	59
4	p	kPa	0,137	0,274	0,578
5	t	^oC	20,5	21	21,5
6	ρm	kg/m^3	998,13	998,03	998,44
7	pb	hPa	1022	1022	1022
8	pb	kPa	102,2	102,2	102,2
9	p1	kPa	102,36	102,56	102,92
10		%	53	53	52
11		m^3/s	0,0538	0,0758	0,1097
12	ρ1	kg/m^3	1,209	1,2092	1,2113
13		kg/s	0,0650	0,0916	0,1329
14	v	m/s	4,5457	6,3987	9,2585
15	Re	-	37334	52495	75991
16		-	0,7484	0,7450	0,7428
17		-	0,9997	0,9994	0,9989

Dane układu pomiarowego:

• Średnica otworu kryzy d=78mm

• średnica rurociągu D=122,8mm

• chropowatość rurociągu =0,2mm

• promień zaokrąglenia krawędzi kryzy r_k=0,002mm

• górna granica skali barometru p_{b max}=1054hPa

• dolna granica skali barometru p_{b min}=946hPa

• graniczny błąd bezwzględny barometru s(p_b)=1hPa

• górna granica skali wysokości manometru ciśnienia statycznego

h_{1 max}=380mmH₂O

• dolna granica skali wysokości manometru ciśnienia statycznego

h_{1 min}=-380mmH₂O

• błąd bezwzględny odczytu wysokości słupa płynu z manometru dwuramiennego σ(h₁)=±0,71mmH₂O

• górna granica skali wysokości manometru spadku ciśnienia na kryzie

h_max=485mmH₂O

• dolna granica skali wysokości manometru spadku ciśnienia na kryzie

h_max=0mmH₂O

• błąd bezwzględny odczytu wysokości słupa płynu z manometru spadku ciśnienia na kryzie σ(h)=±0,71mmH₂O

• przyspieszenie ziemskie g=9,807m/s²

• górna granica skali termometru t_max=102,5^oC

• dolna granica skali termometru t_max=-45^oC

• działka elementarna termometru σ_t=0,5^oC

• błąd bezwzględny ustalenia gęstości cieczy manometrycznej

σ(ρ_m)=±0,5kg/m³

• mnożnik proporcjonalności rozszerzalności cieplnej rurociągu i zwężki

k­_t=0,9999

• moduł kryzy m=0,4035

• wartość graniczna Re Re_grśr=237977

2. Wyniki pomiarów i obliczeń strumienia przepływu za pomocą rurki spiętrzającej

L.p.	Wielkość	Jednostka	ri	1		2		3
						mm	góra	dół	góra	dół	góra	dół
1			hdi	mmH2O	25,1	1,12	1,31	3,11		5,88
2					43,3	1,36	1,27	3,04		5,15
3					56	0,95	1,12	2,89		4,99
4	hdśr	mmH2O	1,18			3,01		5,33
5	pdśr	Pa	13,99			35,69		63,32
6	cśr	m/s	4,81			6,68		10,22
7		m^3/s	0,057			0,091		0,121
8	t	^oC	20,5			21		21,5
9	ρ	kg/m^3	1,209			1,2092		1,2113
10		kg/s	0,0689			0,11		0,146

3. Wyniki pomiarów i obliczeń strumienia przepływu za pomocą rurki spiętrzającej

L.p.	Wielkość	Jednostka	ri	1		2		3
						mm	góra	dół	góra	dół	góra	dół
1			ci	m/s	25,1				8,1		10,2
2					43,3				8		10,1
3					56				7,5		9,4
4	cśr	m/s				7,87		9,9
5		m^3/s				0,093		0,117
6	t	^oC				20,4		20,7
7	ρ	kg/m^3				1,2092		1,2113
8		kg/s				0,112		0,142

4. Wyniki pomiarów i obliczeń strumienia przepływu za pomocą anemometru czaszowego

Dane anemometru:

typ N188

nr 0772

rok produkcji 1976

U=220V

P=9VA

L.p.	Wielkość	Jednostka	1	2	3
1	ci	m/s		5,0	7,6
2						5,0	6,9
3						4,5	5,4
4						5,0	8,8
5	cśr	m/s		4,875	7,175
6		m^3/s		0,06	0,085
7		kg/s		0,072	0,103

5. Wyniki pomiarów i obliczeń za pomocą klasycznej zwężki Venturiego

L.p.	Wielkość	Jednostka	Wartość
1	d	mm	25
2	D	mm	34
3		^o	17
4		-	0,995
5	ρm	kg/m^3	997,1
6	ρ1	kg/m^3	1,164
7		-	0,987
8		-	0,735
9	l1	mm	14
10	p1	Pa	40,02
11	l	mm	32
12	p	Pa	91,48
13	t	^oC	25,7
14	pb	Pa	99800
15	P1	Pa	99840,02
16	p/p1	-	0,000916
17	g	m/s^2	9,807
18		kg/s

Objaśnienia:

 - kąt nachylenia rurek manometrycznych

d - średnica gardzieli

D - średnica rurki

5. Wzory potrzebne do obliczeń.

1. Zwężka normalna

Przeliczenie ciśnienia podanego w wysokości manometrycznej słupka cieczy:

2. Rurka spiętrzająca

3. Termoaneometr

4. Anemometr czaszowy

5. Zwężka Venturiego

6. Obliczenia.

1. Zwężka normalna

2. Rurka spiętrzająca

3. Termoaneometr.

4. Anemometr czaszowy

5. Zwężka Venturiego

7. Rozkład prędkości w przekroju poprzecznym rurociągu na podstawie pomiaru termoaneometrem.

L.p.	ri	cdi
		mm	m/s
4	-25,1	9,15
5	-43,3	9,05
6	-56	8,45
cdśr	8,88

8. Rachunek błędów pomiaru objętościowych i masowych strumieni przepływu za pomocą kryzy.

Zgodnie z zaleceniami podanymi w PN - 65/M - 53950 ostateczny wzór na obliczenie średniego błędu względnego pomiaru strumienia masy lub objętości za pomocą zwężek normalnych ma postać:

1. Średni błąd względny liczby przepływu

2. Średni błąd względny liczby ekspansji

3. Średni błąd względny pomiaru średnicy rurociągu wynosi
   , przy założeniu, że pomiar ten był wykonany zgodnie z instrukcją.

4. Średni błąd względny pomiaru średnicy otworu zwężki wynosi
   , przy założeniu, że pomiar ten był wykonany zgodnie z instrukcją dla pomiarów technicznych.

5. Średni błąd względny pomiaru ciśnienia różnicowego

6. Średni błąd względny wyznaczenia objętości właściwej lub gęstości.

7. Średni kwadratowy błąd względny pomiaru strumienia masy i objętości

8. Graniczny błąd względny pomiaru strumienia masy i objętości

9. Graniczny błąd bezwzględny pomiaru strumienia masy i objętości

10. Wyniki pomiarów po uwzględnieniu błędów

9. Wnioski.

Uzyskane w czasie przeprowadzonych pomiarów wyniki zostały obarczone dużym błędem, którego wartość liczbowa przekracza dopuszczalna wartość błędu, przy przeprowadzeniu pomiarów w niekorzystnych warunkach. Stąd też można wnioskować o niewiarygodności uzyskanych wyników.

Najbardziej na uzyskaną wartość błędu wpływa:

• Średni błąd względny liczby ekspansji

• -Średni błąd względny liczby przepływu

• Średni błąd względny pomiaru ciśnienia różnicowego

• Średni błąd względny wyznaczenia objętości właściwej

• Uzyskane wartości liczb m i 

Pomimo tak dużego błędu wartości uzyskanych poszczególnych strumieni przepływu nieznacznie się od siebie różnią. Różnica ta wynika min. z następujących rzeczy:

• Z niedokładności ustawienia poszczególnych przyrządów pomiarowych w odpowiednich miejscach przekroju przewodu przez, który przepływała struga powietrza,

• Z niedokładności w czasie odczytu wartości ciśnienia na papierze milimetrowym

• Z różnej dokładności przyrządów pomiarowych

• W przypadku zwężki Venturiego złe odczytanie kątów pochylenia rurek, a także złe odczytanie różnicy ciśnień za i przed zwężką.

13

---