Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej 18.03.15

Wydział WBMiI

Kierunek Automatyka i Robotyka

Rok akademicki 2014/2015

Semestr IV

Gr 1a

Ćwiczenia laboratoryjne z Mechaniki Płynów

Ćwiczenie nr 2

Temat: Pomiar dużych ciśnień różnymi metodami.

Wzorcowanie manometrów

Wykonał:

Szymon Gajewski

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było:

- zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru dużych ciśnień, a w szczególności

przy użyciu manometru z rurką Bourdona oraz tensometrycznych przetworników ciśnienia

- nabycie umiejętności wzorcowania manometrów i sprawdzania tensometrycznych

przetworników ciśnienia przy użyciu manometru obciążnikowo – tłokowego.

1. Schemat i opis stanowiska

Schemat stanowiska do wzorcowania manometrów przy użyciu manometru

obciążnikowo - tłokowego typu MTU (nazywanego też prasą obciążnikowo - tłokową) pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1

Manometr obciążnikowo – tłokowy: 1- zbiornik oleju, 2- pompa tłokowa,

3- śruba z pokrętłami, 4- cylinder pionowy, 5- tłok, 6- talerz podstawowy,

1. Pomiary i obliczenia

   1. Tabela pomiarowa manometr 1

L.p.	Pzad	Pman1↑	Pman1↓	∆Pman1↑	∆Pman1↓	δPman1↑	δPman1↓	kman1
	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	%	%	%
1	0,05	0,05	0,05	0	0	0	0,00	5
2	0,1	0,1	0,1	0	0	0	0,00
3	0,15	0,15	0,145	0	-0,005	0	3,33
4	0,2	0,2	0,195	0	-0,005	0	2,50
5	0,25	0,28	0,245	0,03	-0,005	12	2,00
6	0,3	0,3	0,3	0	0	0	0,00
7	0,35	0,35	0,35	0	0	0	0,00
8	0,4	0,4	0,4	0	0	0	0,00
9	0,45	0,45	0,45	0	0	0	0,00
10	0,5	0,5	0,5	0	0	0	0,00
11	0,55	0,55	0,55	0	0	0	0,00
12	0,6	0,6	0,6	0	0	0	0,00

3. 1. Przykładowe obliczenia

      1. Błąd bezwzględny

Δ p_man ↑ = p_man↑ - p_zad

Δ p_man ↑ = 0.28 – 0.025 = 0.003

1. Błąd względny

δ p_man↑ = 100 %

δ p_man↑ = $\frac{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{03}}{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{25}}\mathbf{*}\mathbf{100}\mathbf{\% =}\mathbf{12}\mathbf{\%}$

1. Klasa dokładności manometru

$$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{\text{man\ max}}}}{\mathbf{p}_{\max\mathbf{\text{man}}}}\mathbf{*100\% =}\frac{\mathbf{0.003}}{\mathbf{0.6}}\mathbf{*100\% = 5\%}$$

1. Tabela pomiarowa manometr 2

L.p.	Pzad	Pman2↑	Pman2↓	∆Pman2↑	∆Pman2↓	δPman2↑	δPman2↓	kman2
	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	%	%	%
1	0,05	0,05	0,06	0	0,01	0,00	20,00	1,67
2	0,1	0,11	0,11	0,01	0,01	10,00	10,00
3	0,15	0,16	0,16	0,01	0,01	6,67	6,67
4	0,2	0,21	0,205	0,01	0,005	5,00	2,50
5	0,25	0,26	0,255	0,01	0,005	4,00	2,00
6	0,3	0,31	0,3	0,01	0	3,33	0,00
7	0,35	0,35	0,35	0	0	0,00	0,00
8	0,4	0,4	0,4	0	0	0,00	0,00
9	0,45	0,45	0,45	0	0	0,00	0,00
10	0,5	0,5	0,5	0	0	0,00	0,00
11	0,55	0,55	0,55	0	0	0,00	0,00
12	0,6	0,6	0,6	0	0	0,00	0,00

3. 2. 1. Przykładowe obliczenia

         1. Błąd bezwzględny

Δ p_man ↑ = p_man↑ - p_zad

Δ p_man ↑ = 0.11 – 0.1 = 0.01

1. Błąd względny

δ p_man↑ = 100 %

δ p_man↑ = $\frac{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{01}}{\mathbf{0}\mathbf{.}\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{100}\mathbf{\% =}\mathbf{10}\mathbf{\%}$

1. Klasa dokładności manometru

$$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{\text{man\ max}}}}{\mathbf{p}_{\max\mathbf{\text{man}}}}\mathbf{*100\% =}\frac{\mathbf{0.01}}{\mathbf{0.6}}\mathbf{*100\% = 1.67\%}$$

1. Tabela pomiarowa manometr 3

L.p.	Pzad	Pprzetw.↑	Pprzetw.↓	∆Pprzetw.↑	∆Pprzetw.↓	δPprzetw.↑	δPprzetw.↓	kprzetw.
	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	Mpa	%	%
1	1	1,001	1,01	0,001	0,01	0,10	1,00	0,12
2	1,5	1,503	1,511	0,003	0,011	0,20	0,73
3	2	2,003	2,01	0,003	0,01	0,15	0,50
4	2,5	2,504	2,51	0,004	0,01	0,16	0,40
5	3,5	3,505	3,509	0,005	0,009	0,14	0,26
6	4	4,005	4,011	0,005	0,011	0,12	0,28
7	4,5	4,505	4,511	0,005	0,011	0,11	0,24
8	5	5,006	5,011	0,006	0,011	0,12	0,22
9	6	6,004	6,009	0,004	0,009	0,07	0,15
10	6,5	6,504	6,509	0,004	0,009	0,06	0,14
11	7	7,004	7,009	0,004	0,009	0,06	0,13
12	7,5	7,505	7,508	0,005	0,008	0,07	0,11
13	8,5	8,506	8,506	0,006	0,006	0,07	0,07

1. Przykładowe obliczenia

   1. Błąd bezwzględny

Δ p_przetw ↑ = p_man↑ - p_zad

Δ p _przetw ↑ = 1.001 – 1.01 = 0.001

1. Błąd względny

δ p _przetw ↑ = 100 %

δ p _przetw ↑ = $\frac{\mathbf{0.001}}{\mathbf{1}}\mathbf{*100\% = 0.10\%}$

1. Klasa dokładności manometru

$$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{}\mathbf{p}_{\mathbf{\text{przetw\ }}\mathbf{\text{\ max}}}}{\mathbf{p}_{\max\mathbf{\text{przetw\ }}}}\mathbf{*100\% =}\frac{\mathbf{0.011}}{\mathbf{8,506}}\mathbf{*100\% = 0.12\%}$$

1. Wykresy

   1. Wykresy wartości ciśnienia zmierzonego podczas obciążenia i odciążenia badanych manometrów.

   2. Wykresy błędów bezwzględnych i względnych manometru cyfrowego (Pprzetw)

2. Wnioski

Z otrzymanych wyników możemy zaobserwować iż pomiar manometrem cyfrowym jest bardziej dokładny niż manometrem mechanicznym (z rurką Bourdona). Z obserwacji wyników wynika że największy błąd występuje przy pierwszych pomiarach pomiędzy 0.5-0.25 Mpa przy pomiarach manometrami mechanicznymi, przy manometrze cyfrowym również możemy zaobserwować zmniejszenie się błędu ale nie aż tak duże. Błędy te mogą wynikać z zastosowanej metody tz. przy niskiej prędkości talerza z obciążeniem mogło występować niepożądane tarcie co mogło zafałszować odczyty. Kolejnym czynnikiem może być zły odczyt wskazań manometru tzw błąd interpolacji lub złe odczytanie położenia odważnika z położeniem wskaźnika (linie się nie pokrywały).