Szczecin, 17.05.2016r.
Ćwiczenie nr 4
POMIARY CIÅšNIENIA I PRZEPA
YWU.
KALIBRACJA MANOMETRU CIECZOWEGO
Technologia chemiczna, rok II
Grupa laboratoryjna 2B
Duber Ewa
KÅ‚osin Dominika
Zakrzewska Agata
Podstawy teoretyczne
Ciśnienie definiowane jest jako siła, działająca na powierzchnię. Najczęściej używaną
jednostką ciśnienia jest paskal:
W przypadku manometru cieczowego bierze się pod uwagę ciśnienie hydrostatyczne cieczy
manometrycznej:
Zasada działania takiego manometru jest prosta: polega ona na ustaleniu się różnicy między
ciśnieniem hydrostatycznym a ciśnieniem zewnętrznym. Na podstawie różnicy wysokości
słupów cieczy w ramionach U-rurki oblicza się mierzone ciśnienie:
W przypadku manometru sprężynowego, wyposażonego w rurkę Bourdona, element
sprężysty przetwarza wpływ ciśnienia na przemieszczenie wskazówki na tarczy manometru:
Natężenie przepływu jest miarą ilości płynu, gazu lub innej substancji przepływającej przez
wyodrębnioną przestrzeń, obszar lub przekrój poprzeczny w czasie. Najczęściej mierzone są:
·ð masowe natężenie przepÅ‚ywu [kg/s]
·ð objÄ™toÅ›ciowe natężenie przepÅ‚ywu [m3/s]
·ð molowe natężenie przepÅ‚ywu [mol/s]
Aparatura i schemat
Butla ze sprężonym powietrzem
Zawór reduktora ciśnienia
Manometr sprężynowy
Przepływomierz cieplnopojemnościowy (MPC)
Manometr cieczowy (U-rurka)
Przepływomierz bąbelkowy
Zawory odcinajÄ…ce i regulacyjne
Przebieg ćwiczenia
Zapoznano się z przyrządami pomiarowymi. Sprawdzono szczelność wszystkich połączeń
aparatury. Ustawiono ciśnienie gazu 0,1 MPa. Nastawiono przepływ gazu na
przepływomierzu cieplnopojemnościowym 100 cm3/min. Odkręcono zawór główny i
regulujący gazu. Po ustaleniu się równowagi w manometrze cieczowym spisano różnicę
wysokości słupów cieczy manometrycznej ("H) oraz zmierzono przepływ za pomocą
przepływomierza bąbelkowego (3 pomiary). Następnie zmniejszono przepływ do 90
cm3/min, spisano wartość "H i przepływ na bąbelkomierzu, po czym znowu mniejszono
przepływ gazu o 10 cm3/min, powtórzono czynności dla zadanego przepływu i powtarzano je
aż do osiągnięcia wartości przepływu 20 cm3/min. Po zakończeniu pomiaru dopływ gazu
odcięto, odkręcono zawór 3-drogowy i zamknięto zawór regulacyjny.
Wyniki pomiarów, obliczenia i wykresy
Przepływomierz Różnica ciśnień w Przepływomierz
Lp. cieplnopojemnościowy ramionach U-rurki bąbelkowy
[cm3/min] "H [cm] [cm3/min]
1 100 11,5 34,7
2 90 10,3 38,5
3 80 9,1 4,3
4 70 8,5 49,4
5 60 7 57,6
6 50 5,3 69,1
7 40 4,5 86,4
8 30 3,5 115,3
9 20 2,5 173,4
Pomiar przepływu za pomocą przepływomierza bąbelkowego (V = 20 cm3, wielkość mierzona
 czas, s)
Pomiar
Lp. Åšredni czas
I II III
1 11,4 11,6 11,7 11,57
2 12,9 12,8 12,8 12,83
3 14,3 14,3 14,4 14,33
4 16,5 16,5 16,4 16,47
5 19,2 19,1 19,3 19,2
6 23 23,1 23 23,03
7 28,9 28,7 28,8 28,8
8 38,5 38,5 38,3 38,43
9 57,9 57,9 57,6 57,8
Odchylenie standardowe przykładowego pomiaru i jego średniej arytmetycznej
Dla serii pomiarów: 14,3; 14,3; 14,4 (n = 3) odchylenie standardowe wynosi Sx = 0,057, zaś
odchylenie średniej arytmetycznej = 0,03.
Można zatem przyjąć, że przepływ pokazywany przez przepływomierz bąbelkowy jest równy
przepływowi w manometrze cieczowym.
Zależność między wskazaniami przepływomierza cieplnopojemnościowego a bąbelkowego
VMPC = f (Vb)
120
100
80
60
40
20
0
30 50 70 90 110 130 150 170
Vb [cm3/min]
Zależność między różnicą wysokości słupa cieczy w manometrze cieczowym a wskazaniami
przepływomierza bąbelkowego
"H = f (Vb)
14
12
10
8
6
4
2
30 50 70 90 110 130 150 170
Vb
3
MPC
V
[cm /min]
"H
Zależność między przepływem gazu a wysokością słupa cieczy w manometrze cieczowym
Vu = f ("H)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14
"H
Wnioski
Mała różnica w pomiarach mogła być przyczyną niedokładności odczytu oraz zmianą
przepływu po dotarciu powietrza do przepływomierzu bąbelkowego. W miarę zmniejszania
przepływu na przepływomierzu MPC różnica wysokości słupa cieczy w rurkach manometru
również malała, co oznacza, że ciśnienie w układzie malało. Przepływ jaki wskazywał
przepływomierz bąbelkowy różnił się od tego pokazywanego przez przepływomierz MPC.
Należy zauważyć również , że wyniki pomiarów były bardzo zbliżone do siebie, więc
powietrze w tych warunkach będzie zachowywało się tak samo.
u
V