SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM – TERMODYNAMIKA
AGH WIMIR
NR ĆWICZENIA: 2
TEMAT ĆWICZENIA: Pomiar ciśnienia

1. Wstęp teoretyczny – manometr z rurką sprężystą

Elementem pomiarowym w manometrze jest metalowa rurka o odpowiednio ukształtowanym, spłaszczonym przekroju poprzecznym (tzw. rurka Bourdona), zwinięta w kształcie łuku koła. Jeden koniec rurki jest szczelnie połączony z króćcem , drugi zamknięty korkiem. Do kroćca jest przymocowana obudowa manometru zawierająca przekładnie mechaniczną, zamieniającą ruch końcówki rurki na obrót wskazówki. W obudowie zamocowana jest skala tarczowa (podzielnia) na której odczytuje się wskazania manometru. Manometr tego typu mierzy różnicę między ciśnieniem w komorze pomiarowej i ciśnienie jej otoczenia. W przypadku gdy wewnątrz rurki panuje ciśnienie wyższe od zewnętrznego, przekrój poprzeczny rurki odkształca się i stara zbliżyć do kołowego, jednocześnie promień krzywizny rurki powiększa się. Rurka stara się rozwinąć, co powoduje przemieszczenie jej swobodnego końca. Gdy ciśnienie wewnątrz rurki jest niższe od zewnętrznego, zachodzi zjawisko odwrotne.

1. Wzorcowanie manometru

Schemat układu wzorcowania

Ćwiczenie rozpoczęło się od wykonania pomiarów podczas wzorcowania manometru sprężynowego analogowego z mechanizmem opartym o rurkę Bourdona [Nr fab. 66169338 Klasa: 1,5]. Aby dokonać sprawdzenia poprawności działania manometru poddano go działaniu ciśnienia na stanowisku pomiarowym wyposażonym w manometr elektroniczny o wyższej klasie jako wzorcowy, po czym doprowadzono do wzrostu ciśnienia w układzie i wyniki pomiarów obu manometrów w kilkunastu punktach porównano ze sobą przyjmując, że wyniki na manometrze cyfrowym są odniesieniem. W momencie osiągnięcia maksimum zakresu pomiarowego manometru analogowego, zaczęto zmniejszać ciśnienie układu, po raz kolejny odnotowując wartości ciśnień dla powyższych punktów w odwrotnej kolejności. Wyniki pomiarów przedstawione są w tabeli.

Tabela pomiarowa

ZL.p	Wskazanie manometru wzorcowego	Wskazanie manometru wzorcowanego	Bezwzględne błędy pomiaru manometru wzorcowanego
	[MPa]	p rosnące	p malejące
		[kG/cm2]	[MPa]
1.	0	1,7	0,17
2.	0,39	5	0,49
3.	0,97	10	0,98
4.	1,56	15	1,47
5.	2,15	20	1,96
6.	2,72	25	2,45
7.	3,31	30	2,94
8.	3,91	35	3,43
9.	4,49	40	3,92
10.	3,91
11.	3,32
12.	2,72
13.	2,14
14.	1,55
15.	0,96
16.	0,36
17.	0

p = |p_mw−p_wz| gdzie:

p_mw – ciśnienie odczytane z manometru wzorcowanego

p_wz – ciśnienie odczytane z manometru wzorcowego

(wyniki przedstawiono w tab. 1.1)

Po to, aby sprawdzić czy manometr wzorcowany spełnia warunki techniczne należy czy p< p_gr , gdzie p_gr jest błędem charakterystycznym manometru badanego:

$p_{\text{gr}} = \frac{\delta(p_{\max} - p_{\min})}{100}$

Charakterystyka wzorcowania

Błędy wskazań manometru wzorcowanego

Błąd histerezy

1. Pomiary ciśnienia w rurociągu

1. schemat stanowiska pomiarowego:

Ciśnienie w układzie jest wytwarzane przez wentylator napędzany silnikiem elektrycznym.

Rurki manometru zostały podłączone za pomocą wężyków do punktów pomiarowych

1. przeliczenie wskazań manometru i wyniki pomiarów
   Zastosowana ciecz manometryczna – denaturat o gęstości ρ=820kg/m³

p = ρgH    

$$g = 9,81\frac{m}{s^{2}}\text{\ \ }$$

H − roznica wysokosci slupa cieczy w danej rurce i rurce odniesienia

Wyniki pomiarów:

Układ wentylatorów	U-rurka Hs	U-rurka ∆H	U-rurka Ht	U-rurka H1
pojedynczy wentylator	20	56	30	30
równoległy	20	144	80	70
równoległy bez zewnętrznego zasilania	20	75	40	40
z otwartą klapą	20	75	40	40
	pomiar podciśnienia statycznego na krućcu ssawnym	pomiar straty na zwężce pomiarowej	ciśnienie statyczne w pkt. 1	ciśnienie statyczne w pkt. 2 (przed zwężką)

Obliczenia wykonane dla cieczy manometrycznej o gęstości: ρ = 998 (kg/m³)

Wartości podciśnienia statycznego:

1. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 02 = 199, 6 Pa

2. p = 199, 6 Pa

3. p = 199, 6 Pa

4. p = 199, 6 Pa

Wartości strat na zwężce pomiarowej:

1. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 056 = 558, 88 Pa

2. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 144 = 1437, 12 Pa

3. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 075 = 748, 5 Pa

4. p = ρgh = 748, 5 Pa

Wartości ciśnień statycznych w pkt. 1

1. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 030 = 299, 4 Pa

2. p = ρgh = 988 * 10 * 0, 080 = 798, 4 Pa

3. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 040 = 399, 2 Pa

4. p = ρgh = 399, 2 Pa

Wartości ciśnień statycznych w pkt.2

1. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 030 = 299, 4 Pa

2. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 070 = 698, 6 Pa

3. p = ρgh = 998 * 10 * 0, 040 = 399, 2 Pa

4. p = ρgh = 399, 2 Pa

Strata ciśnienia w rurociągu = H_t − H₁

1. 0

2. p = ρgh = 1000 * 10 * 0, 08 − 1000 * 10 * 0, 07 = 100 Pa

3. 0

4. 0

4. Wnioski

Z wszystkich otrzymanych wyników można zauważyć ze manometr analogowy pod wpływem działania czynników zewnętrznych (starzenie materiału, długi okres użytkowania itp. itd.) nie jest już tak dokładny jak w momencie zakupu. Manometr cyfrowy charakteryzuje się duża i niezawodna dokładnością z kolei manometr analogowy to manometr sprężynowy rurkowy z elementem sprężynującym zwanym rurką Bourdona. Prawdopodobną przyczyną błędnego wskazania zerowego było przeciążenie układu, nastąpiło wiec przekroczenie granicy plastyczności materiału a wiec odkształcenie trwałe mające ze sobą złe skutki w wyniku błędu wskazania zerowego. Za błąd histerezy, czyli zjawiska opóźnienia wskazania manometru przy zadanym zmiennym ciśnieniu także odpowiada element sprężysty, jego reakcja przy zmianie ciśnienia jest spowolniona, ponadto większy błąd występuje przy obniżaniu ciśnienia niż przy jego wzroście.