1. Celem ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest sporządzenie charakterystyki przepływowej zwężki tj. zależności
strumienia przepływu wody od ciśnienia różnicowego na kryzie oraz obliczenie niepewności
pomiaru strumienia przepływu.
Schemat stanowiska
2.Przebieg ćwiczenia:
Strumień objętości został wyznaczony na dwa sposoby. Pierwszym sposobem był pomiar
bezpośredni strumienia objętości qv za pomocą wirnika. W drugim sposobie należało dokonać
pomiaru pośredniego i wyznaczeniu strumienia objętości ze wzoru:
"
"
Gdzie:
C  współczynnik przepÅ‚ywu; [ - liczba ekspansji; ²  przewężenie (d/D); d  Å›rednica kryzy;
D  Å›rednica przewodu; "p  ciÅ›nienie różnicowe na kryzie, Á  gÄ™stość przepÅ‚ywajÄ…cego
płynu.
Dla manometru mierzonego U-rurką wartość "p przyjmuje postać:
( )
"h  różnica wysokości w manometrze,
Ám  gÄ™stość cieczy manometrycznej.
Sposób wyznaczenia niepewności względnej pomiaru strumienia objętości:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
"[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
LiczbÄ™ ekspansji wyliczono ze wzoru:
( ( )
)
W tym przypadku, gdy badano strumień objętości wody(płyn nieściśliwy) wartość liczby
ekspansji jest równa [=1.
Tabela pomiarowa
Strumień przepływu mierzony
Nr
przepływomierzem wirowym
Obroty pompy Spadek ciśnienia na
temp wody
qv(w)(m3/h)
pomiaru
n/(obr/min) zwężce "h/mmHg
T/oC
1 20 4 0 27
2 200 18 2,5 26
3 300 40 5,1 27
4 800 70 7,6 27
5 1100 110 9,8 27
6 1400 158 11,9 27
7 1700 215 13,6 27
8 2000 281 15,6 27
9 2300 356 17,6 26
10 2600 440 19,5 26
Gęstość wody p(t) = 997 [kg/m3]
Gęstość rtęci pm(t) = 13600 [kg/m3]
3.Olibczenie poprawki wskazania przepływomierza zwężkowego:
3.1 tabelka wynikowa
Strumień przepływu z
Nr Różnica ciśnień na
Strumień przepływu z Poprawka
przepływomierza wirowego
pomiaru zwężce "p/Pa
kryzy qvk/(m3/h) wskazania
qv(w)/(m3/h)
P=qv(w)-qvk
m3/h
1 495 1,84 2,00 0,06
2 2225 3,90 4,50 0,6
3 4945 5,81 6,80 0,99
4 8654 7,68 9,00 1,32
5 13600 9,63 11,10 1,47
6 19534 11,54 13,20 1,66
7 26582 13,46 15,30 1,84
8 34742 15,39 17,60 2,21
9 44014 17,32 19,80 2,48
10 54400 19,26 22,20 2,94
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
strumień przepływu z kryzy qv/(m/h)
4. Obliczenie niepewności strumienia przepływu za pomocą kryzy
Poprawka wskazania P/(m /h
)
4.1 Względne niepewność poszczególnych składników i niepewność
całkowita
Spadek Strumień
ciśnienia na przepływu z
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
zwężce kryzy
l.p "h/mmHg qvk/ (m3/h) % % % % % %
1 4 1,84 0,204 0,57
2 18 3,90 0,045 0,56
3 40 5,81 0,020 0,56
4 70 7,68 0,012 0,56
5 110 9,63 0,008 0,56
6 158 11,54 0,005 0,56
7 215 13,46 0,004 0,56
8 281 15,39 0,003 0,56
9 356 17,32 0,003 0,56
10 440 19,26 0,6 0,4 0,07 0,1 0,002 0,56
 ( )
( )
Strumień ( )
( )
przepływu z kryzy U(qv) qvkąU(qvk)
(k=2 dla P=95%)
qvk/ (m3/h) % (m3/h) (m3/h)
(m3/h)
l.p
1 1,84 0,57 0,01 0,02 1,11 2Ä…0,1
2 3,90 0,56 0,02 0,04 1,11 4Ä…0,1
3 5,81 0,56 0,03 0,06 1,11 6Ä…0,1
4 7,68 0,56 0,04 0,09 1,11 8Ä…0,1
5 9,63 0,56 0,05 0,11 1,11 10Ä…0,1
6 11,54 0,56 0,06 0,13 1,11 12Ä…0,1
7 13,46 0,56 0,08 0,15 1,11 14Ä…0,2
8 15,39 0,56 0,09 0,17 1,11 15Ä…0,2
9 17,32 0,56 0,10 0,19 1,11 17Ä…0,2
10 19,26 0,56 0,11 0,21 1,11 19Ä…0,2
4.2 Charakterystyka ( ) % od wysokości różnicy na zwężce "h
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0
wysokość różnicy ciśnień na manometrze "h/ mmHg
względna niepewność całkowita (U(qvk)/qvk)/ %
4.3 Charakterystyka (q +P)ąU(q ) od wysokości różnicy ciśnień na
vk vk
zwężce "h
nr pomiaru 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(qvk+P)/
(m3/h) 2,00 4,50 6,80 9,00 11,10 13,20 15,30 17,60 19,80 22,20
(qvk+P)Ä…
U(qvk)/(m3/h) 2Ä…0,1 5Ä…0,1 7Ä…0,1 9Ä…0,1 11Ä…0,1 13Ä…0,1 15Ä…0,2 18Ä…0,2 20Ä…0,2 22 Ä…0,2
"h/mmHg 4 18 40 70 110 158 245 281 356 440
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0
wysokość różnicy ciśnień na zwężce "h/ mmHg
4.4. Charakterystyka (qvk +P)ą U(qvk) od pierwiastka z wysokości
różnicy ciÅ›nieÅ„ na zwężce ""h
strumień przepływu (qvk+P)+-U(qvk)/ m3/h
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
pierwiastek z wysokości różnicy ciśnień na manometrze "h0,5/(mmHg0,5)
5. Przykładowe obliczenia
Stałe, potrzebne do wyliczenia qv, zostały podane w instrukcji i wynoszą:
Różnica ciśnień:
( ) ( ) =54399,59 Pa
Przewężenie
Strumień objętości:
"
"
" "
Mnożę razy 3600 aby otrzymać wynik w
Względna niepewność standardowa złożona:
m3/h
strumień przepływu (qvk+P) +- U(qvk)/
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( )
"[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
"[ ( ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ( ) ]
" "
Niepewność standardowa złożona
( )
( ) 0,557 0,1073
Niepewność całkowita
( ) ( )
6. Wnioski
Można stwierdzić, że pomiary zostały wykonane poprawnie, także można wysnuć
wniosek, że użytkowany sprzęt za pomocą którego wykonywaliśmy doświadczenie
jest sprzętem bardzo dokładnym pomimo swoich lat . Pomiar strumienia objętości za
pomocą manometru różnicowego podłączonego przed i za kryzą jest pomiarem
bardzo dokładnym.