1

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

2

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

3

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:

4

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.

5

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

6

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

7

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

1

4

5

3

2

4

8

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

C

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).

9

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

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 .

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

[%]

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

2

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.

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 .

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

1

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)

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.

16

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

Tabla 7.

WYNIKI POMIARÓW

Serie

pomiarowe

n

Numery

punktów

pomiarowych

Wskazanie

wy wietlacza

anemometru

]

/

[

s

m

w

i

rednia z serii

pomiarowej

Temperatura

powietrza w ruroci gu

t [

o

C]

1

2

3

4

I

5

1

2

3

4

II

5

1

2

3

4

III

5

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 ,

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