background image

 

 

POLITECHNIKA  L SKA 

WYDZIAŁ IN YNIERII  RODOWISKA I ENERGETYKI 

INSTYTUT MASZYN I URZ DZE  ENERGETYCZNYCH 

INSTRUKCJA 

do  wicze  laboratoryjnych  

z „Metrologii wielko ci energetycznych” 

wiczenie   M-5 

Pomiar strumienia masy i obj to ci – cz  I 

Opracował:  mgr in . Daniel W cel 

Sprawdził:  dr in . Jan Około-Kułak 

Zatwierdził: dr hab. in . Janusz Kotowicz 

background image

 

 

 

Cel  wiczenia:  

Celem  wiczenia jest poznanie podstawowych technik pomiaru strumienia masy 

powietrza  wilgotnego  w  ruroci gach  za  pomoc :  metod  zw kowych  i  pomiaru 

pr dko ci w przekroju kanał. 

1.  

Prawie  w  ka dym  procesie  technologicznym  wyst puje  przepływ  jakiej  

substancji.  Czy  to  w  elektrowni  czy  w  hucie

 

przepływ  cieczy  lub  gazu  wyst puje 

prawie  na  ka dym  kroku.  Ilo   przepływaj cej  substancji,  podobnie  jak  jej 

parametry, wpływaj  na prac  danego zakładu. Nale y je oczywi cie tak dobra  aby 

praca  była  jak  najbardziej  efektywna,  a  koszty  jak  najni sze.  Ale  eby  je  dobra  

trzeba  zna   ich  warto ci,  czyli  nale y  je  zmierzy .  I  tym  wła nie  b dziecie  si  

zajmowa   na  laboratorium,  czyli 

pomiarem  strumienia  obj to ci  lub  masy   

(inaczej  zwanym  obj to ciowym  lub  masowym  nat eniem  przepływu)  powietrza 

wilgotnego  przepływaj cego  przez  ruroci g  pomiarowy.  W przypadku  płynów 

ci liwych  tzn.  gdy g sto  

ρ

 = 

ρ

 (p,  T)  lepiej  posługiwa   si   poj ciem  strumienia 

masy. Do tego wykorzystacie kilka przyrz dów pomiarowych, o których słyszeli cie 

ju  na wykładzie tj.:  

 

kryz  ISA z przytarczowym odbiorem ci nienia, 

 

klasyczn  zw k  Venturiego, 

 

termoanemomet, 

 

rurk  spi trzaj c  Prandtla, 

 

anemometr czaszowy. 

Niestety obfito  metod i przyrz dów pomiarowych stosowanych przy pomiarach 

strumieni masy i obj to ci uniemo liwia pełn  prezentacj  materiału zawieraj cego 

podstawy  teoretyczne  poszczególnych  metod  i  przyrz dów.  Je li  co   umkn ło 

Twojej  uwadze  na  wykładzie,  w  tej  instrukcji  znajdziesz  wiele  wiadomo ci 

teoretycznych oraz sposób wykonywania pomiarów i opracowania wyników. 

2.  

wiczenie  niew tpliwie  pozwoli  zorientowa   si   w  wielko ci  przepływaj cego 

powietrza  w  ruroci gu  oraz  innych  parametrów  powietrza  pozwalaj cych  obliczy  

strumie   obj to ci  lub  masy  (chodzi  głównie  o  pr dko   przepływu  oraz  spadek 

ci nienia  na  zw kach).  Umo liwi  równie   praktyczne  wykorzystanie  ró nych 

manometrów,  którymi  na  co  dzie   nie  dokonuje  si   pomiarów.  Ponadto  b dziesz 

musiał  wykorzysta   tablice  fizyczne  oraz  szereg  wzorów  które  mo na  znale   np. 

w polskich normach. Daje to szans  zapoznania si  z rzadko u ywanym na co dzie  

lecz niezb dnym w pracy in yniera dokumentem jakim jest norma. 

3.  

Przyrz dy do pomiaru strumienia obj to ci lub masy w rzeczywisto ci nie mierz  

tej  wielko ci,  mierzymy  nimi  spadki  ci nie   lub  pr dko ci  które  nast pnie 

background image

 

 

przeliczamy  na  strumie .  Przyrz dy  umo liwiaj ce  mierzenie  strumienia  masy  i 

obj to ci mo na podzieli  na nast puj ce grupy: 

a.

  wykorzystuj ce zjawisko dławienia przepływaj cej strugi (najliczniejsza i 

najcz ciej spotykana w praktyce): 

I.

  zw ki miernicze: kryza, dysza (ISA, Venturiego), klasyczna zw ka 

Venturiego, kryza segmentowa, 

II.

  przepływomierze pływakowe tzw. rotametry (elementy dławi ce 

o stałym spadku ci nienia), 

III.

  danaidy: jednozw kowa, dwuzw kowa, 

IV.

  przelewy miernicze, 

V.

  zw kowe kanały miernicze. 

b.

  umo liwiaj ce pomiary pr dko ci miejscowych: 

I.

  rurki spi trzaj ce: Prandtla, Brabbéego, 

II.

  młynki hydrometryczne Otta, 

III.

  anemometry: skrzydełkowy, czaszowy, 

IV.

  termoanemometry, 

V.

  katatermometry. 

c.

  pozostałe: 

I.

  przepływomierze elektromagnetyczne (do cieczy przewodz cych pr d 

elektryczny m.in. muły, szlamy,  cieki), 

II.

  przepływomierze ultrad wi kowe (mog  by  wzorcowane metod  

po redni  tzn. w oparciu o model matematyczny 

→ pomiar  pr dko ci 

redniej mierzonej po drodze fali ultrad wi kowej umiejscowionej w 

rednicy). 

Powy sze  dwa  przepływomierze  charakteryzuj   si   nast puj cymi  zaletami: 

brak  spadku  ci nienia,  mo liwo   instalowania  na  pełnym  ruroci gu, 

niewra liwo  na nierównomierny rozkład pr dko ci i nieuspokojon  strug . 

W  układzie  pomiarowym  zainstalowano  wentylator  promieniowy  zasysaj cy 

przewodem  ss cym  wilgotne  powietrze  o  parametrach  p

o

,  t

o

ϕ

o

  i  po  spr eniu 

odprowadza  go  przewodem  tłocz cym  na  hal .  Przewód  ss cy  i  tłocz cy  s  

ruroci gami  stalowymi  o  przekroju  kołowym.  Wewn trzna  rednica  przewodu 

ss cego  wynosi  D

s 

= 494 mm,  natomiast 

rednica  przewodu  tłocz cego 

D

t

 = 400 mm,  maksymalna  nierówno   powierzchni  wewn trznej  ruroci gu 

 = 0,2 mm.  Na  ruroci gu  ss cym  wentylatora  jest  zainstalowana  kryza  ISA 

z przytarczowym  pomiarem  spadku  ci nienia.  rednica  kryzy  d

1

 = 260,3  mm, 

promie   zaokr glenia  kraw dzi  wlotowej  kryzy  r

k

 = 0,2 mm.  Na  ruroci gu 

tłocz cym  wentylatora  jest  zainstalowana  klasyczna  zw ka  Venturiego.  rednica 

gardzieli zw ki d

2

=187 mm,  na której znajduje si  jeden otwór odbioru ci nienia 

statycznego. Do kryzy i zw ki podł czone s  jednoramienne cieczowe manometry 

ró nicowe  zabudowane  na  tablicy  pomiarowej.  Składaj   si   one  ze  szklanej  rurki 

wyskalowanej  w  [mm]  poł czonej  ze  zbiornikiem  wypełnionym  ciecz  

manometryczn . Stosunek k przekroju wewn trznego rurki manometru do przekroju 

wewn trznego zbiornika wynosi: 

background image

 

 

t

1

 

t

2

 

t

1

’ 

p

ss 

p

1

,  p

1

 

p

2

  p

2

 

p

d

 

Sto ek 

dławi cy 

Kryza ISA 

Rurka 

Prandtla 

Zw ka  

Venturiego 

Wentylator 

A

A

1

2

2

4

80

0 0025

=

= ,

 

i st d mo na zało y ,  e poziom cieczy w zbiorniku nie b dzie praktycznie ulegał 

zmianie.  

Rys.1 Schemat instalacji pomiarowej 

a) Kryza ISA 

Zw ka  miernicza  jest  urz dzeniem  zmniejszaj cym  pole  powierzchni 

wewn trznego przekroju ruroci gu, tzn. urz dzeniem stanowi cym dodatkowy opór 

dla  strugi  przepływaj cego  płynu.  Przy  przepływie  przez  opór  struga  zostaje 

zdławiona i na zw ce mierniczej wyst pi spadek ci nienia statycznego. Pomi dzy 

strumieniem masy i spadkiem ci nienia na zw ce mierniczej wyst puj  zale no ci 

(dla  ustalenia  ich  nale y  sporz dzi   bilans  energetyczny  przepływaj cej  przez 

zmniejszony przekrój strugi). 

Zakłada  si ,  e  jest  zachowana  ci gło   strugi  przepływaj cego  płynu  i  e  jego 

g sto  w czasie przepływu przez zmniejszony przekrój nie ulega zmianie. 

Kryza  jest  to  cienka  tarcza  z  otworem  kołowym.  Znormalizowane  kryzy 

bywaj   nazywane:  „tarcze  cienkie”  lub  „tarcze  z  ostr   kraw dzi ”,  poniewa  

grubo   płytki  jest  mała  w  stosunku  do  rednicy  otworu.  Kraw d   kryzy  jest 

ponadto prostopadła do kierunku przepływu i prostopadła wzgl dem samej tarczy. 

b) Klasyczna zw ka Venturiego 

Zw ka  Venturiego  jest  to  element  dławi cy,  którego  powierzchnia 

wewn trzna  jest  zło ona  ze:  zbie nego  wlotu  (konfuzor),  cz ci  walcowej  zwanej 

gardziel  oraz cz ci rozbie nej sto kowej (dyfuzor) b d cej wylotem. 

Zw ka  Venturiego,  której  wlot  jest  znormalizowan   dysz   ISA  1932 

nazywana jest dysz  Venturiego, natomiast gdy wlot ma kształt sto kowy nazywana 

jest klasyczn  zw k  Venturiego. 

background image

 

 

c) Termoanemometr 

Termoanemometr  słu y  do  pomiaru  miejscowych  pr dko ci  przepływaj cej 

strugi gazu. Wykorzystuje si  w nim zale no  oporu cienkiego drutu platynowego, 

nagrzewanego pr dem elektrycznym i chłodzonego przez strug , od pr dko ci gazu. 

Nagrzewany  drut  jest  wł czony  w  układ  mostka.  Miliwoltomierz  podł czony  do 

układu  mostkowego  wskazuje  warto   przeliczon   na  pr dko   w  [m/s].  Przy 

posługiwaniu  si   termoanemometrem  nale y  pami ta   o  tym,  e  s   one 

wyskalowane dla pomiaru pr dko ci pewnego  ci le okre lonego gazu (opór drutu 

zale y od jego temperatury, a ta z kolei od pr dko ci i rodzaju gazu). 

WYZNACZENIE PUNKTÓW POMIAROWYCH W PRZEKROJU RUROCI GU 

Posługuj c si  metod  podziału pola powierzchni przekroju ruroci gu (przekrój 

ruroci gu  płaszczyzn   prostopadł   do  osi  podłu nej)  na  równe  cz ci  nale y  dla 

podanej  przez  prowadz cego  wiczenie  liczby  „n”  cz ci  podziałowych  obliczy  
promienie z nieparzystymi indeksami, w przedziale 1 

≤ i ≤ 2n, ze wzoru: 

n

i

D

r

i

2

2

=

  [mm] 

gdzie: 

D -  rednica wewn trzna ruroci gu w którym jest przeprowadzany pomiar [mm] 

n - liczba cz ci podziałowych pola powierzchni przekroju 

i - wska nik promienia 

Rys.2 Rozmieszczenie punktów pomiarowych przy pomiarze termoanemometrem 

Wyliczone  promienie  na  przeci ciu  z  osi   poprzeczn   ruroci gu  wyznaczaj  

punkty w których nale y umieszcza  czujnik termoanemometru. 

 

 

r1

r3

r5

r7

o D

background image

 

 

d) Rurka Prandtla 

Rurka  spi trzaj ca  Prandtla  –  okre lana  równie   jako  rurka  Pitota-statyczna  – 

zabudowana  w  strumieniu  płynu  umo liwia  poprawny  pomiar  miejscowego 

ci nienia  statycznego  (p

s

),  ci nienia  całkowitego  (p

c

)  oraz  ci nienia  dynamicznego 

(p

d

).  Odpowiednie  podł czenie  do  manometru  pozwala  zmierzy   ci nienie 

dynamiczne  –  potrzebne  do  wyznaczenia  pr dko ci  miejscowej  przepływaj cej 

strugi. Pr dko  wyznacza si  z poni szej zale no ci: 

2

2

w

p

d

=

ρ

 

Rurk   spi trzaj c   Prandtla  nale y  tak  umieszcza   w  kanale  pomiarowym  aby 

głowica rurki była skierowana w stron  przeciwn  do przepływaj cej strugi. Pomiar 

ci nienia  dynamicznego  dokonuje  si   mikromanometrem  cieczowym  (alkohol 

etylowy) z pochył  rurk  jako ró nic  ci nienia całkowitego i ci nienia statycznego. 

s

c

d

p

p

p

=

 

WYZNACZENIE PUNKTÓW POMIAROWYCH W PRZEKROJU RUROCI GU 

Punkty pomiarowe zostały dobrane zgodnie z norm  ISO 5801: 1997 

Rys.3 Rozmieszczenie punktów pomiarowych przy pomiarze rurk  Prandtla 

 

0,021D

0,117D

0,187D

0,345D

0,655D

0,816D

0,883D

0,979D

o D

background image

 

 

e) Anemometr skrzydełkowy (czaszowy) 

Anemometry  (wiatromierze)  s   to  urz dzenia  słu ce  do  pomiaru  miejscowych 

pr dko ci gazów. Anemometr 

skrzydełkowy składa si  z nast puj cych elementów: 

wirnika  skrzydełkowego  o  osi  obrotu  równoległej  do  przepływaj cej  strugi, 

obudowy  osłaniaj cej  i  utrzymuj cej  wirnik,  termometru  oraz  układu 

elektronicznego  mierz cego  i  przeliczaj cego  pr dko   i  temperatur .  Ze  wzgl du 

na sw  budow  mo na nimi mierzy  pr dko ci od 0,3 m/s do 30 m/s. Rozdzielczo  

takich  mierników  jest  rz du  0,01  m/s,  a  dokładno   ±3%.  Elektroniczny  układ 

pomiarowy  umo liwia  rejestrowanie  warto ci  maksymalnej,  minimalnej  i  redniej 

temperatury  oraz  pr dko ci  strugi  powietrza.  Dodatkowo  ma  mo liwo  

wykonywania  i  rejestracji  serii  pomiarów  z  wyznaczeniem  warto ci  redniej. 

Próbkowanie  sygnałów  pomiarowych  zwykle  odbywa  si   raz  na  sekund , 

a podstawa czasu do obliczania warto ci  redniej mo e wynosi  2 lub 16 sekund.  

 
Anemometr 

czaszowy  składa  si   z:  wirnika  czaszowego  (z  trzema  ramionami) 

o osi  obrotu  prostopadłej  do  przepływaj cej  strugi,  licznika  drogi  strumienia  oraz 

uchwytu.  Ze  wzgl du  na  sw   budow   mo na  nim  mierzy   pr dko ci  powietrza  w 

zakresie 3 ÷ 50 m/s. Pomiar tym anemometrem polega na okre leniu ilo ci obrotów 

wirnika przypadaj cych na jednostk  czasu, przy czym ilo  obrotów wirnika jest od 

razu przekładana na drog  strumienia (licznik jest wyskalowany w [m] ) .  

 

Rys.4 Rozmieszczenie punktów pomiarowych na wylocie z ruroci gu dla pomiaru 

anemometrem 

3    1 2    5 

background image

 

 

4.  

I POMIAR – Kryza ISA 

Wielko ciami mierzonymi b d : parametry otoczenia: p

ot

t

ot

ϕ

ot

, ci nienie statyczne przed kryz  h

1

, spadek ci nienia na 

kryzie  h

1

 oraz temperatur  w ruroci gu t

1

.

 

Pomiar ci nienia otoczenia 

Ci nienie  otoczenia  nale y  mierzy   barometrem 

(rt ciowym).  Suwak  wska nika  skali  barometru  ustawi  

w ten sposób, aby dolne kraw dzie wska nika znalazły si  na 

wysoko ci  górnego  punktu  menisku  rt ci.  Ci nienie 

otoczenia oblicza  ze wzoru: 

[

]

β

ρ

=

2

81

,

9

1

m

N

t

l

p

ot

o

o

t

ot

 

l

t

 - odczyt na barometrze przy temperaturze otoczenia [mm] 

o

 = 13,595 

kg

dm

3

- g sto  rt ci w temperaturze 0 

o

o

 = 0,00018 [°C

-1

] – współczynnik rozszerzalno ci 

obj to ciowej rt ci 

Pomiar temperatury otoczenia 

Temperatur   otoczenia  t

ot

  [°C]  nale y  odczyta   na 

termometrze umieszczonym w pobli u barometru. 

Pomiar wilgotno ci wzgl dnej 

Wilgotno   wzgl dn   powietrza 

ϕ

ot

  [%]  nale y 

zmierzy   higrometrem  włosowym  znajduj cym  si   w  Hali 

Maszyn Cieplnych.

 

 

 

 

 

Ci nienie otoczenia 

wystarczy zmierzy  raz 

w czasie pomiarów. Jest 

to wielko  której 

warto  zmienia si  

bardzo wolno i zmiany 

w krótkim przedziale 

czasu s  niezauwa alne 

na barometrze 

rt ciowym. 

 

 

 

 

 

 

 

Wilgotno  powietrza 

równie  nie zmienia si  

zbyt szybko wi c 

wystarczy jeden pomiar. 

 
Tabla 1.

  WYNIKI POMIARÓW 

l

t 

[mm] 

t

ot

 [

o

C] 

ϕ

ot

 [%] 

 

 

 

 

Uwaga: 

Warto ci wysoko ci cieczy manometrycznej z indeksem ( )

o

 nale y odczyta  przed 

wykonaniem pomiarów (przed uruchomieniem wentylatora).  

background image

 

 

Pomiar strumienia powietrza wilgotnego 

Tabla 2.

  WYNIKI POMIARÓW 

Lp. 

Ci nienie statyczne 

pow. przed kryz  

[mm] 

Spadek ci nienia 

na kryzie 

[mm] 

Temperatura 

powietrza w ruroci gu 

[

o

C] 

 

h

o

 

h

1

 

h

o

 

h

1

 

t

1

 

1.

  

 

 

2.

  

 

 

 

3.

  

 

 

4.

  

 

 

 

5.

  

 

 

6.

  

 

 

 

 

 

rednia   

 

 

 

 

Odczytu wskaza  manometrów nale y dokonywa  co 2 minuty. 

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU 

Wszystkie ci nienia mierzone manometrami ró nicowymi nale y 

przelicza  korzystaj c z poni szego wzoru: 

81

,

9

)

(

ρ

=

c

o

h

h

p

 [Pa] 

gdzie:  

h

o

 - wskazanie manometru ró nicowego przed uruchomieniem 

wentylatora (warto  pocz tkowa) 

h

 

- wskazanie manometru ró nicowego w czasie pomiaru 

c

 = 0,835 kg/dm

3

 - g sto  cieczy manometrycznej (alkohol 

etylowy) 

Ci nienie bezwzgl dne przed kryz  

1

1

m

ot

p

p

p

=

 [Pa] 

p

m1

- ci nienie manometryczne gazu przed kryz  ISA (zmierzone) 

G sto ci gazu wilgotnego 

1

 

p

g

ρ

ρ

ρ

+

=

1

 

G sto  gazu suchego 

g

 nale y obliczy  w/g wzoru: 

p

n

 = 1,013·10

5

 Pa 

ρ

ρ

ϕ

g

n

p

n

n

p

p T

p T

=

− ⋅

(

)

1

1

 

T

n

 = 273 K 

gdzie: 

 

 

Pami taj,  e skala 

na manometrze jest 

w milimetrach, 

a warto ci do wzoru 

nale y podstawia  

w metrach 

 

 

 

 

Kryza znajduje si  

w ruroci gu ss cym 

wi c masz do 

czynienia z 

podci nieniem jako 

ci nieniem 

bezwzgl dnym. 

 

 

 

Przy odczytywaniu 

wszelkich warto ci 

z tablic czy 

wykresu zwró  

uwag  na 

podawane 

background image

 

 

10

n

 - g sto  gazu suchego w parametrach normalnych p

n

T

n

 

p

1

 - ci nienie statyczne gazu przed kryz  

p

p

 - ci nienie nasyconej pary wodnej w temperaturze t

1

 (tablica 

fizyczna lub wykres IS) 

t

1

 – temperatura gazu w ruroci gu pomiarowym 

G sto  pary wodnej zawartej w gazie 

ρ

ϕ ρ

p

= ⋅ ''

 

" - g sto  nasyconej pary wodnej w temperaturze t

1

 (tablica 

fizyczna) 

Obliczenia w/g PN-93/M-53950/01 

Wsółczynik przepływu C dla przytarczowego odbioru ci nienia 

75

,

0

6

5

,

2

1

8

1

1

,

2

1

1

Re

10

0029

,

0

1840

,

0

0312

,

0

5959

,

0

+

+

=

D

C

β

β

β

 

Re

D

 - liczba Reynoldsa odniesiona do  rednicy wewn trznej 

ruroci gu 

ν

s

D

D

w

=

Re

 

w

 - pr dko  przepływu powietrza 

 

 = 15,06 10

-6

 [m

2

/s] - współczynnik lepko ci kinematycznej  

Liczba ekspansji ( cisliwo ci)

1

εεεε

 

1

1

4

1

1

)

35

,

0

41

,

0

(

1

p

p

+

=

χ

β

ε

 

χ

 - wykładnik izentropy (dobra  z tablic dla powietrza) 

Wzór ten mo na stosowa  jedynie w przypadku spełnienia 
warunku 

75

,

0

1

2

p

p

 

Obliczenie strumienia powietrza wilgotnego: 

Spadek ci nienia na kryzie 

81

,

9

)

(

1

1

ρ

=

c

o

h

h

p

 [Pa] 

q

m

 (q

v

) 

strumie  masy (obj to ci) 

1

1

2

1

1

4

1

1

2

4

1

ρ

ε

β

Π

=

p

d

C

q

m

  

s

kg

 

gdzie: 

jednostki. Sprawd  

czy warto  

obliczonej g sto ci 

ma ten sam rz d 

wielko ci 

co g sto  

w warunkach 

normalnych. 

 

 

 

Warto  liczby 

Reynoldsa nale y 

zało y , a nast pnie 

po obliczeniu 

strumienia obj to ci 

sprawd  czy 

zało enie było 

słuszne. Je li nie 

skoryguj warto  

liczby Re i powtórz 

obliczenia. 

 

Liczba ekspansji 

uwzgl dnia 

poprawk  

wynikaj c  z 

zało enia,  e 

g sto  powietrza  

jest taka sama przed 

jak i za kryz . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

11

C

1

 - współczynnik przepływu 

1

β

 - przew enie kryzy pomiarowej 

s

D

d

1

1

=

β

 

ε

1

 - liczba ekspansji ( ci liwo ci - koryguje bł dy spowodowane 

przez przyj cie stałej obj to ci wła ciwej płynu, zale y od 

wymiarów i rodzaju zw ki) 

ρ

1

 - g sto  gazu 

3

m

kg

 

d

1

 -  rednica otworu kryzy [m] 

D

s

 -  rednica otworu wewn trznego ruroci gu ssawnego [m] 

OGRANICZENIA STOSOWANIA METODY 

 

15 5

,

≤ d

 

 

50

1000

≤ ≤

D

 

 

0 2

0 45

,

,

≤ ≤

β

 

 

5000

≤ Re

D

dla

jak wy ej

β

 

 

β

dla

D

Re

10000

>0,45 

Warto ci D oraz d podane s  w [mm]. 

 

 

 

 

 

 

 

Podane 

ograniczenia s  

spełnione w tym 

przypadku. Daj  

pogl d w jakich 

przypadkach mo na 

stosowa  powy sz  

metod . 

 

 

II POMIAR – Klasyczna zw ka Venturiego 

Wielko ciami mierzonymi b d : parametry otoczenia p

ot

t

ot

ϕ

ot

, ci nienie statyczne 

w ruroci gu ss cym h

ss

, przyrost ci nienia w wentylatorze  h

s

, spadek ci nienia na 

zw ce Venturiego  h

2

 oraz temperatur  za wentylatorem t

2

.

 

 
Pomiarów dokonuje si  w identyczny sposób jak przy pomiarze kryz  ISA 

 

Tabla 3.

   WYNIKI POMIARÓW 

l

t 

[mm] 

t

ot

 [

o

C] 

ϕ

ot

 [%] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

12

Pomiar strumienia powietrza wilgotnego 

Tabla 4.

  WYNIKI POMIARÓW 

Lp. 

Ci nienie statyczne 

(manometryczne) 

w ruroci gu ss cym 

[mm] 

Przyrost ci nienia 

w wentylatorze 

[mm] 

Spadek ci nienia 

na zw ce 

[mm] 

Temp. 

powietrza 

[

o

C] 

 

h

sso

 

h

ss

 

h

so

 

h

s

 

h

o

 

h

2

 

t

1.

  

 

 

 

2.

  

 

 

 

 

3.

  

 

 

 

4.

  

 

 

 

 

5.

  

 

 

 

6.

  

 

 

 

 

 

 

 

rednia   

 

 

 

 

 

 

Odczytu wskaza  manometrów nale y dokonywa  co 2 minuty. 

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU 

Ci nienie bezwzgl dne przed zw k  Venturiego 

ss

s

p

p

p

+

=

2

 [Pa] 

p

ss

- ci nienie bezwzgl dne gazu przed wentylatorem 

(w ruroci gu ss cym) 

p

s

 - przyrost ci nienia w wentylatorze 

Obliczenie g sto ci gazu wilgotnego 

2

 

p

g

ρ

ρ

ρ

+

=

2

 

G sto  gazu suchego 

g

 nale y obliczy  w/g wzoru: 

p

n

=1,013·10

5

 Pa 

 

2

2

)

(

T

p

T

p

p

n

n

p

n

g

=

ϕ

ρ

ρ

                     T

n

=273 K 

gdzie: 

n

 - g sto  gazu suchego w parametrach normalnych p

n

T

n

 

p

2

 - ci nienie statyczne gazu przed zw k  Venturiego 

p

p

 - ci nienie nasyconej pary wodnej w temperaturze t

2

 (tablica 

fizyczna) 

t

2

 - temperatura gazu w ruroci gu pomiarowym 

 
 

 

 

Zmierzona wysoko  

h

ss

 odwzorowuje 

podci nienie 

(ci nienie 

manometryczne).

 

 

Zw ka Venturiego 

znajduje si  

w ruroci gu 

tłocz cym wi c masz 

do czynienia 

z nadci nieniem. 

 

 

Przy odczytywaniu 

wszelkich warto ci z 

tablic czy wykresu 

zwró  uwag  na 

podawane jednostki. 

Sprawd  czy warto  

obliczonej g sto ci 

ma ten sam rz d 

wielko ci co g sto  

w warunkach 

normalnych. 

 

background image

 

 

13

G sto  pary wodnej zawartej w gazie 

ρ

ϕ ρ

p

= ⋅ ''

 

" - g sto  nasyconej pary wodnej w temperaturze t

2

 (tablica 

fizyczna) 

Obliczenia w/g PN-93/M-53950/01 
Współczynnik przepływu C

2

 

985

,

0

2

=

C

 

Liczba ekspansji 

2

εεεε

 

Warto  

2

ε

 nale y odczyta  z tablic zamieszczonych w normie 

PN-93/M-53950/01. 

Obliczenie strumienia powietrza wilgotnego: 
Spadek ci nienia na zw ce 

81

,

9

)

(

2

2

ρ

=

c

o

h

h

p

 [Pa] 

q

m

 (q

v

strumie  masy (obj to ci) 

2

2

2

2

2

4

2

2

2

4

1

ρ

ε

β

Π

=

p

d

C

q

m

  

s

kg

 

gdzie: 

C

2

 - współczynnik przepływu 

2

β

 - przew enie zw ki Venturiego 

t

D

d

2

2

=

β

 

2

ε

 - liczba ekspansji 

2

ρ

 - g sto  gazu [kg/m

3

d

2

 -  rednica gardzieli zw ki Venturiego [m] 

D

t

 -  rednica otworu wewn trznego ruroci gu tłocznego [m]

  

OGRANICZENIA STOSOWANIA METODY 

 

1200

200

≤ D

 

 

7

,

0

4

,

0

β

 

 

6

5

10

2

Re

10

2

D

 

Warto ci D oraz d podane s  w [mm]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Liczba ekspansji 

uwzgl dnia 

poprawk  

wynikaj c  z 

zało enia,  e g sto  

powietrza jest taka 

sama przed jak i w 

najw szym miejscu 

zw ki. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Podane ograniczenia 

s  spełnione w tym 

przypadku. Daj  

pogl d w jakich 

przypadkach mo na 

stosowa  powy sz  

metod . 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

14

III POMIAR – Termoanemometr  

Pomiarów  pr dko ci  strumienia  gazu  dokonujemy  w  wyznaczonych  punktach 

przekroju ruroci gu (ze wzgl du na budow  ruroci gu pomiar wykonuje si  wzdłu  

jednej  rednicy). Pomiary nale y powtórzy  trzykrotnie. 

Tabla 5.

  WYNIKI POMIARÓW 

Pr dko ci w ruroci gu w

i

 [m/s] 

Lp. 

r

2n-1 

... 

... 

r

r’

1

 

... 

... 

r’

2n-1 

1.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

rednia 

 

 

 

 

 

 

 

 

r - promienie oznaczaj ce punkty pomiarowe bli sze otworu w  ciance ruroci gu 

r’ - promienie oznaczaj ce punkty pomiarowe za osi  podłu n  ruroci gu 

OBLICZENIA 

Pr dko   rednia strugi powietrza 

=

=

s

m

n

w

w

n

i

i

2

2

1

 

Strumie  masy powietrza 

=

s

kg

w

A

q

m

1

ρ

 

 

 

W tym przypadku liczb  

punktów pomiarowych 

mo na przyj  równ  4 na 

jednym promieniu. 

 

IV POMIAR – Rurka Prandtla 

Pomiarów ci nienia dynamicznego dokonujemy w okre lonych punktach przekroju 

ruroci gu. Pomiary nale y powtórzy  trzykrotnie. 
Pomiar pr dko ci przepływaj cego powietrza w ruroci gu 

Tabla 6.

  WYNIKI POMIARÓW 

Ci nienia dynamiczne w ruroci gu l

di

 [mm] 

Miejsce pomiaru 

Lp. 

l

o

 

0,021D  0,117D  0,184D  0,345D  0,655D  0,816D  0,883D  0,979D 

Temp. 

pow. w 

ruroci gu 

1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rednia 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

o

 – warto  wskazywana przez mikromanometr przed uruchomieniem wentylatora 

(stan zerowy) 

background image

 

 

15

OBLICZENIA 

Ci nienie dynamiczne w punktach pomiarowych 

=

2

81

,

9

)

(

m

N

l

l

c

p

c

o

di

di

ρ

 

c – przeło enie mikromanometru 

rednie ci nienie dynamiczne w przekroju 

2

1

5

,

0

1

=

=

n

i

di

d

p

n

p

 

Pr dko   rednia strugi powietrza 

=

s

m

p

w

d

1

2

ρ

 

Strumie  masy powietrza 

=

s

kg

w

A

q

m

1

ρ

 

 

Odległo ci od ruroci gu 

w których zlokalizowane s  

punkty pomiaru p

d

 s  

zaznaczone na rurce 

Prandtla 

 

 

 

G sto  powietrza przyjmij 

tak  sam  jak przy 

obliczeniach dla kryzy ISA. 

 

 

V POMIAR – Anemometr skrzydełkowy 

Liczniki  anemometru  przed  wykonaniem  pomiarów  nale y  wyzerowa .  Wykona  

seri  pomiarów pr dko ci miejscowych na wylocie  z ruroci gu w pi ciu punktach 

pomiarowych  (w  rodku  ruroci gu,  na  osiach  poprzecznych  mo liwie  najbli ej 

wewn trznej  cianki  ruroci gu  Rys.  4).  Po  umieszczeniu  anemometru  w  miejscu 

pomiarowym,  nale y  odczeka   a   do  ustalenia  warto ci  na  wy wietlaczu 

anemometru. Zatrzyma  pomiar poprzez naci ni cie przycisku 

HOLD

 i  zapami ta  

wyniku  poprzez  naci ni cie  przycisku 

MIN/MAX

  .  Powtórzy   procedur   w  ka dym 

z  5  punktów  pomiarowych,  a  nast pnie  u redni   wynik  z  tych  punktów    poprzez 

naci ni cie  przycisku 

MULTI  AVER

.  Wszystkie  wyniki  zapisywa   w  tabeli  7. 

Temperatur  odczytywa  z wy wietlacza anemometru, jednokrotnie dla ka dej serii 

pomiarowej. Pomiary powtórzy  trzykrotnie.  

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

16

Pomiar pr dko ci przepływaj cego powietrza na wylocie z ruroci gu 

Tabla 7.

  WYNIKI POMIARÓW 

Serie 

pomiarowe 

Numery 

punktów 

pomiarowych  

Wskazanie 

wy wietlacza 

anemometru 

]

/

[

s

m

w

i

 

rednia z serii 

pomiarowej 

 

Temperatura 

powietrza w ruroci gu 

t  [

o

C] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II 

 

 

 

 

 

 

 

III 

 

 

 

rednia 

 

 

 

 

OBLICZENIA 

Pr dko   rednia w poszczególnych seriach pomiarowych 

=

=

s

m

w

w

i

i

n

5

5

1

 

n – numer kolejnej serii pomiarowej

 

Pr dko   rednia 

=

=

s

m

N

w

w

N

n

n

1

 

N – ilo  serii pomiarowych 
Strumie  masy 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jako  rednic  kanału 

wylotowego nale y 

przyj   rednic  

ruroci gu tłocznego. 

 

 

Pomiary wykonywano 

na wylocie z ruroci gu 

gdzie mo na przyj , 

background image

 

 

17

ρ

=

s

kg

w

A

q

o

m

 

A - pole przekroju poprzecznego (miejsca umieszczenia 

anemometru) 

e g sto  odpowiada 

parametrom otoczenia.

 

5.  

Ka dy  pomiar  i  nast puj ce  po  nim  obliczenia  musz   zosta   sprawdzone.  Po 

wykonaniu  pomiarów  nale ałoby  przeprowadzi   analiz   niepewno ci.  W Twoim 

przypadku te  powiniene  sprawdzi  obliczone wielko ci: pod wzgl dem jednostki 

jak  i  otrzymanej  warto ci.  Ostatnim  elementem  sprawdzaj cym  b dzie  policzenie 

niepewno ci pomiaru, obrazuj cych jako  poszczególnych metod pomiarowych. 

WYKAZ LITERATURY 

1.

  Praca zbiorowa pod redakcj  Cz. Graczyka: Laboratorium miernictwa cieplnego

Skrypty uczelniane Nr 801, Politechnika  l ska, Gliwice 1981. 

2.

  Polska norma PN-93/M-53950/01, Pomiar strumienia masy i strumienia 

obj to ci płynów za pomoc  zw ek pomiarowych

3.

  Praca zbiorowa: Pomiary cieplne, WNT, Warszawa 1993. 

4.

  E.Romer: Miernictwo przemysłowe, PWN W-wa 1978 

5.

  Sydenham H.: Podr cznik metrologii cz.I i II, Wyd. Komunikacji i Ł czno ci, 

W-wa 1988