Jakub Pasterz, Karol Lewicki, Tomasz Hinzmann

Grupa 2

Data wykonania: 03.01.2012

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 11

Temat: Paliwa płynne, zasady i środki transportu.

Cel: Zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobami sprawdzania wybranych przyrządów stosowanych do pomiaru strumienia i ilości przepływającego płynu na przykładzie rotametru i wodomierza.

1. Część teoretyczna

Pomiar strumienia i ilości przepływającego płynu (paliwa) należy do najważniejszych i najczęściej mierzonych wielkości służących do rozliczania towarowego oraz wyznaczania pochodnych wielkości jak wydajność, zużycie w czasie i na jednostkę odległości czy przewożonego towaru. Różnorodność czynników, warunków i wymagań jest przyczyną różnorodności metod i przyrządów stosowanych do pomiaru tych wielkości.

Ilość cieczy i gazu przepływająca w ciągu jednostki czasu nosi nazwę strumienia masy (Q_m) lub strumienia objętości (Q_v), zależnie od tego czy jest mierzona w jednostkach masy czy objętości. Między Q_m i Q_v zachodzi zależność: Q_m=ρQ_v

Zmiana objętości cieczy w zależności od zmiany temperatury, a zwłaszcza ciśnienia, jest tak niewielka, że w większości przypadków w pomiarach przemysłowych można jej nie uwzględniać. Jedyną jednoznaczną miarą ilości płynu jest jego masa. Ze względu na prostotę metody pomiarowej jest powszechnie stosowany pomiar strumienia objętości.

Czujniki strumienia wskazują na ogół wartość chwilową. Jeżeli potrzebna jest informacja o ilości przepływającego czynnika, dodawany jest układ zliczający (sumujący), wyskalowany w metrach sześciennych lub kilogramach. Urządzenia mierzące ilość przepływającego płynu nazywane są licznikami.

Przyrządy służące do pomiaru strumienia płynów i paliw płynnych noszą nazwę przepływomierzy. Najważniejsze z nich to:

przepływomierze silnikowe,

zwężki pomiarowe,

przepływomierze z ciałem unoszonym,

rurki spiętrzające,

danaidy,

przepływomierze zbiornikowe otwarte,

przelewy miernicze,

przepływomierze elektromagnetyczne,

przepływomierze ultradźwiękowe.

Przepływomierze po wykonaniu muszą być poddane wzorcowaniu, a w trakcie używania co pewien czas się je sprawdza. Zasada wykonywania tych czynności polega na porównaniu wyników pomiaru przyrządów badanych z wynikami pomiarowymi przyrządów przyjętych jako wzorcowe.

Wyróżnia się dwie metody wykonywania pomiarów kontrolnych:

metodę objętościową,

metodę przepływową.

Metodami objętościowymi mierzy się objętość cieczy przepływającej przez badany przyrząd i naczynia wzorcowe w czasie, który jest drugą podstawową wielkością pomiarową. Jako wzorce stosuje się pojemniki o znanej objętości lub pojemniki z podziałką mianowaną w jednostkach objętości. Ze względu na to, że objętość cieczy jest zależna od temperatury, należy podać w jakiej temperaturze była określona. Zbiornik pomiarowy może być również ważony przed i po pomiarze, co umożliwia określenie ilości cieczy z niedokładnością 0,050,1%. Warunkiem uzyskania wiarygodnych wyników pomiarowych jest utrzymanie podczas cyklu pomiarowego ustalonego przepływu oraz prawidłowe dokonywanie odczytów zarówno na liczydle badanego przyrządu, jak i objętości w naczyniu wzorcowym. Metoda objętościowa jest szczególnie przydatna do kontroli przyrządów silnikowych: komorowych i wirnikowych, wyposażonych w liczydła.

Metodami przepływowymi mierzy się strumień przepływającego płynu przez badany przepływomierz i przez przepływomierz wzorcowy. Jako przepływomierze wzorcowe stosuje się znormalizowane zwężki pomiarowe w postaci kryz ISA z pomiarem przytarczowym oraz dysz ISA.

2. Część praktyczna

1. Rotametr.

Rotametr składa się z rury szklanej, o zwężającym się w dół przekroju, w której znajduje się pływak swobodnie zawieszony w strumieniu płynu poruszającego się pionowo w górę. Pływak utrzymuje się na określonej wysokości dzięki różnicy ciśnień w przestrzeni pod i nad pływakiem, która działając na pole przekroju pływaka równoważy jego pozorny ciężar. W celu stabilizacji położenia pływaka zostaje on wprawiony w ruch obrotowy wokół osi za pomocą ukośnych rowków naciętych na górnej części pływaka. Położenie pływaka można bezpośrednio śledzić za pomocą podziałki naciętej na ścianie rury. Strumień objętości wyznacza się natomiast posługując się charakterystyką rotametru, otrzymaną w czasie jego wzorcowania. Rotametry są wzorcowane indywidualnie dla określonego płynu o określonej temperaturze i pod określonym ciśnieniem.

Rotametry nadają się do pomiaru bardzo małych strumieni przepływu, począwszy od 10^-3 m³/h dla gazów i 10^-4 m³/h dla cieczy. Klasy niedokładności starannie wzorcowanych rotametrów leżą w granicach 12 % dla przepływów powyżej 10% nominalnego.

Konstrukcja rotametrów jest bardzo prosta, co stanowi jedną z jego największych zalet. Rotametry należy instalować dokładnie pionowo w miejscach nie narażonych na drgania i naprężenia. Rotametr łatwo wykonać z materiałów odpornych na płyny agresywne, co umożliwia jego zastosowanie do pomiarów strumienia płynów silnie korodujących.

Rotametry są wykonane ze szkła, metalu, a także z tworzyw ceramicznych lub organicznych. Pierwsze z nich pozwalają na bezpośrednie odczytywanie położenia pływaka. W rotametrach z tworzyw nieprzezroczystych, a także dla nieprzezroczystych cieczy, stosuje się przetwarzanie wskazań na sygnał elektryczny, co uzyskuje się zazwyczaj za pomocą przetwornika indukcyjnego. Przetwarzanie wskazań na sygnał elektryczny umożliwia przekazywanie wyników pomiarów na odległość, jak również automatyczną regulację przepływu.

Rotametry stwarzają pewne kłopoty przy pomiarach strumienia płynów pieniących się. Wahania w składzie chemicznym paliw płynnych powoduje zmiany gęstości płynu, co wpływa na zmniejszenie dokładności pomiaru. Odmianą rotametrów są przepływomierze w postaci zaworów z unoszonym grzybkiem lub w postaci klap.

Wyznaczanie charakterystyki rotametru:

Wyniki:

2. Wodomierz (przepływomierz silnikowy)

Nazwa przepływomierze silnikowe pochodzi stąd, że przepływający płyn napędza bezpośrednio element roboczy przepływomierza (czujnik), który przenosi jego wskazania na mechanizm liczący (licznik). Licznik pozwala na odczytanie w każdej chwili objętości paliwa, która przepłynęła przez przyrząd od początku jego pracy (od tzw. stanu zerowego). Do wyznaczenia strumienia przepływu, konieczny jest oczywiście pomiar czasu.

Istnieją dwa zasadnicze rodzaje przepływomierzy silnikowych: komorowe i wirnikowe. Różnią się one zasadniczo właściwościami i konstrukcją, wspólną właściwością jest tylko obrotowy ruch organu pomiarowego. Mogą być przeznaczone do pomiaru cieczy lub gazów.

Przepływomierze komorowe, zwane również objętościowymi, działają na zasadzie zliczania liczby porcji płynu odmierzanych w odpowiednich komorach o niezmiennej objętości. Odmierzanie odbywa się w sposób ciągły i jest rejestrowane przez licznik, który wywzorcowany jest bezpośrednio w jednostkach objętości.

Przepływomierze komorowe odznaczają się dużą dokładnością pomiaru, dochodzącą do 0,5 - 1%. Są więc szeroko rozpowszechnione zwłaszcza w pomiarach będących podstawą rozliczeń handlowych. Są niezastąpione do pomiaru bardzo lepkich płynów. Praktycznie nie wymagają prostych odcinków pomiarowych. Zakresy pomiarowe dla cieczy od 0,001 dm³/h do 3000 m³/h. Wadą przepływomierzy komorowych jest wysoki koszt, zwłaszcza dla dużych średnic oraz wrażliwość na zanieczyszczenia mechaniczne, które powodują bardzo szybkie zniszczenie dokładnie wykonanego organu pomiarowego.

W przepływomierzach wirnikowych zasadniczą częścią przyrządu jest wirnik, obracający się z prędkością proporcjonalną do prędkości przepływającego płynu. Wirnik może być skrzydełkowy lub śrubowy. Wirnik skrzydełkowy ma kilka symetrycznych łopatek i może być zakładany jedynie na poziomych odcinkach rurociągu. Przepływomierze z wirnikami skrzydełkowymi są przydatne do pomiaru niewielkich przepływów w rurociągach do 40 mm.

Przepływomierze śrubowe mają wirnik w kształcie śruby wielozwojowej, przez który ciecz przepływa osiowo. Przepływomierze te mogą być stosowane do większych przepływów i średnic oraz mogą być montowane w poziomych, ale również ukośnych i pionowych odcinkach rurociągu.

Przepływomierze wirnikowe, podobnie jak komorowe, należą do najdokładniejszych przyrządów. Błąd pomiaru wynosi 0,5 - 2 %, a dochodzi do 5 %, jeżeli strumień przepływu zmniejsza się poniżej 5 % wartości nominalnej. Zakresy pomiarowe dla cieczy od 0,25 dm³/h do 10000 m³/h. Wymagają odcinków pomiarowych 10 do 20 D. Niekiedy wymagają prostownic eliminujących ruch wirowy płynu. Znalazły zastosowanie przede wszystkim jako wodomierze zarówno do wody zimnej, jak i gorącej. W przepływomierzach przeznaczonych do pomiaru ilości wody zimnej wirniki są wykonywane z celuloidu, ebonitu lub innych tworzyw sztucznych, a do wody gorącej - z metalu. Niewielkie nawet zanieczyszczenia mechaniczne powodują szybkie zużycie łożysk.

Wyniki

Wnioski:

---