Rok akad. 1998/99	LABORATORIUM Z TERMODYNAMIKI
WYKONAŁ: Wojciech Kawecki IZK / K06	TEMAT: Pomiary masy i objętości
		DATA WYKONANIA: 23-04-1999	OCENA:	PODPIS:

1. Schematy stanowisk pomiarowych

1. Rotametr

b) Stanowisko do badania natężenia przepływu gazu

2. Przebieg ćwiczenia

a) Pomiar za pomocą rotametru

• Dane techniczne

• Czynnik - woda

• Maksymalne ciśnienie przepływu wody - 0.3 MPa

• Zakres pomiarowy 20 - 280 [l/h]

• Jednostka pomiarowa [l/h]

• Działka elementarna [2l/h]

• Przyrząd wyskalowany przy temperaturze 283[K]

• Zasada pomiaru

Pomiar polegał na ustawieniu przepływu wody na określoną wartość, następnie podstawiliśmy wiadro przy wypływie wody i mierząc czas napełnialiśmy wiadro wodą przepływającą przez rotametr. Po upływie czasu zabieraliśmy wiadro i ważyliśmy je na wadze, zapisując uzyskane wyniki, które później wykorzystaliśmy do obliczeń. Wyniki zostały przedstawione w tabeli pomiarowej.

2. Pomiar przepływu gazu w przekroju prostokątnym

Pole przekroju podzieliliśmy na dziewięć mniejszych pól co umożliwiło dokładniejszą interpretację uzyskanych wyników. Pomiar tej wielkości polegał na zmierzeniu wartości ciśnienia w każdym z 9 pól a następnie na wyliczeniu średniej wartości przepływu gazu w całym przekroju. Pomiar ciśnienia dokonywany był za pomocą mikromanometru z rurką pochyłą.

3. Tabele pomiarowe

1. tabela dotycząca pomiarów natężenia przepływu

Lp		Natężenie przepływu [l /s]			Czas napełniania zbiornika [s]	Waga zbiornika [kg]		Waga cieczy [kg]
													Przed napełnieniem	Po napełnieniu
				Rotametr		Z obliczeń
1	94		72		60	0,8	2	1,2
2	160		144		60	0,8	3,2	2,4
3	200		180		60	0,8	3,8	3
4	216		192		60	0,8	4	3,2
5	260		240		60	0,8	4,8	4

2. tabela dotycząca pomiarów ciśnienia w kolejnych przekrojach rury

Nr przekroju	Pomiar ciśnienia na mikromanometrze typu MPR- 4
		Przełożenie	Liczba działek	Ciśnienie [Pa]
1	1:25	73	23,4
2	1:25	87	27,9
3	1:25	84	26,9
4	1:25	120	38,5
5	1:10	41	32,8
6	1:25	168	53,8
7	1:10	37	29,6
8	1:10	40	32,0
9	1:10	36	28,8

c) tabela dotycząca obliczenia prędkości przepływu gazu w przekroju

Nr przekroju	Pole przekroju (Fi) [m²]	Prędkość gazu w przekroju (wi) [m/s]
1	0,0069	6
2	0,0069	6,55
3	0,0069	6,43
4	0,0069	7,7
5	0,0069	7,1
6	0,0069	9,1
7	0,0069	6,75
8	0,0069	7,02
9	0,0069	6,66
	Przekrój całkowity F= 0,06 [m²]	wśr = 7,28 [m/s]

4. Przykładowe obliczenia

1. Obliczanie ciśnienia w manometrach typu MPR-4 (rurka pochyła)

Wzór: P = l* n * γ [mmH2O] gdzie:

P- ciśnienie

l- przesunięcie cieczy (liczba działek) w rurce pomiarowej

n- przełożenie mikromanometru.

γ- gęstość cieczy manometrycznej (alkohol etylowy) [kg /dm³ ],

Przykładowe obliczenie ciśnienia dla pozycji nr 1 w tabeli:

Dane :

l = 73,

γ = 0,801138 [kg /dm³ ],

n = 1/25

P = 1/25*73*0,801138 = 2,34 [mmH2O]

Aby obliczyć rzeczywistą wartość ciśnienia, uzyskany wynik należy pomnożyć przez wartość przyśpieszenia ziemskiego (≈ 10 m / s² ).

stąd: P = 2,34 * 10 = 23,4 [Pa]

2. Teoretyczne obliczenie natężenia przepływu cieczy na podstawie wagi cieczy i czasu jej nabrania.

Żeby obliczyć natężenie przepływu cieczy tym sposobem można skorzystać z następującej proporcji:

Czas nabierania wody [s] − Ilość wody [ l ]

1 godzina[s] − ? [ l ]

1 godzina [s] * Ilość wody [ l ]

stąd: Natężenie przepływu [l / h] =

Czas nabierania wody [s]

dla pozycji nr 1 w tabeli będzie ona wyglądać następująco:

Dane:

1 [h] = 3600 [s]

czas = 60 [s]

waga wody =1,2 [kg] = 1,2 litra

Natężenie przepływu = (3600 * 1,2) / 60 = 72 [ l / h]

3. Obliczenie prędkości przepływu gazu w przekroju prostokątnym

Wzory: w_i =

w_śr =

V= w_śr * F

w_i - prędkość gazu w jednym przekroju

P_d - ciśnienie gazu

- - gęstość gazu

F_i - pole przekroju jednego pola

w_i - średnia wartość prędkości gazu w przekroju

V - Objętościowe natężenie przepływu gazu w przekroju

Dane:

= 1,3 [kg/m³]

Fi = 0,0069 [m²]

F = 0,06 [m²]

Przykładowe obliczenie prędkości gazu dla pierwszego przekroju

w_i = = 6 [m/s]

dalsze obliczenia:

Średnia wartość prędkości przepływu gazu w przekrojach

wśr = = 7,28 [m/s]

Objętościowe natężenie przepływu gazu w przekroju

V = 7,28 * 0,06 = 0,44 [m³/s]

Obliczenie całkowitego i jednostkowego pola przekroju rury prostokątnej

a — Przekrój prostokątny rury

b

Dane:

a = 0,25 [m]

b = 0,25 [m]

Obliczenie całkowitego pola przekroju rury

Wzór: F = a * b

F = 0,25 * 0,25 = 0,06 [m²]

Obliczenie jednostkowego pola przekroju rury (przy podziale na 9 pól)

Wzór: F_i = F/9 gdzie:

F - całkowite pole przekroju

F_i - jednostkowe pole przekroju

F_i = 0,06/9 =0,0069 [m²]

5. Wykres

6. Wnioski

Jak widać w powyższej tabeli i na wykresie wyniki pomiarów dokonane za pomocą rotametru i wyliczone na podstawie wzoru nieco się od siebie różnią. Może to wynikać z różnych przyczyn, błędów pomiarowych przyrządu użytego do pomiaru natężenia przepływu (rotametr), błędu pomiarowego wagi, na której było ważone wiadro z wodą, jak również błędu wynikającego z odczytu ze skali obydwu przyrządów. Błędy te nie są jednak tak duże, aby można było stwierdzić iż pomiary zostały dokonane w nieprawidłowy sposób, lub że przyrządy mogły być uszkodzone.

Przewody z cieczą

Zawór

Rotametr

Pojemnik z cieczą

Mikromanometr typu MPR-4

Rurka Prandtla

Kanał tłoczny o przekroju prostokątnym

Wentylator

Przewód doprowadzający

P_d

2

---