Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
w Olsztynie
Wydział Nauk Technicznych
I rok, studia stacjonarne
Mechatronika
Ćwiczenia laboratoryjne
Mechanika płynów i termodynamika
Temat: Sprawdzanie i wzorcowanie manometrów sprężystych
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się zasadami działania różnych rodzajów manometrów, sposobu ich pracy i skalowania.
Na wstępie należy wyjaśnić czym jest manometr. Manometr jest to urządzenie służące do pomiaru ciśnienia. Dzielimy je na 4 podstawowe grupy:
- sprężyste – są to manometry w których na element sprężysty (wygięty w kształt niezamkniętego okręgu) działa ciśnienie zewnętrzne (barometryczne) oraz nadciśnienie, bądź podciśnienie poddawane z króćca przymocowanego do jednego z końców danego elementu odkształcalnego. Podczas zwiększania/zmniejszania ciśnienia zmienia się przekrój poprzeczny rurki, a przymocowane z drugiej strony układu dźwignie i przekładnie pozwalają na przedstawienie wyniku na tarczy.
- cieczowe – ciśnienie w tym przypadku mierzone jest na podstawie różnicy poziomu cieczy w układzie złożonym, w przypadku manometru typu U z dwóch rurek połączonych ze sobą.
- obciążnikowo-tłokowy – służy głównie do sprawdzania i skalowania innych manometrów. Złożony jest z układu: naczynia z olejem, dwóch króćców służących do przymocowania innych manometrów, cylindra z tłokiem oraz drugiego cylindra z tłokiem służącego do przykładania obciążeń zewnętrznych połączonych ze sobą razem.
- elektryczne – znane jako manometry szybkozmienne działające na zasadzie odczytywania zmian pola elektrycznego wewnątrz manometru poprzez specyficzne właściwości związane z ciśnieniem.
Już na koniec chciałbym zdefiniować pojęcie jakim jest ciśnienie. Ciśnienie jest to granica, do której dąży iloraz siły normalnej i powierzchni, na którą ona działa.
$$p = \operatorname{}\frac{P}{F}$$
W równaniach termodynamiki stosuje się ciśnienie bezwzględne (tzn. względem próżni) oraz ciśnienie względne (najczęściej przyjmuje się ciśnienie zewnętrze zwane barometrycznym).
Od czego zależy zakres wskazań manometrów cieczowych?
Zakres ten zależy od zastosowanej cieczy manometrycznej
Metoda pośrednia i bezpośrednia sprawdzania manometrów.
Przy metodzie pośredniej porównujemy wyniki z dwóch niezależnych od siebie manometrów, zaś w metodzie bezpośredniej sprawdzamy wynik przymocowanego manometru w stosunku do zadanego obciążenia.
Pomiary ciśnienia szybkozmiennego.
Pomiary te wykonywane są poprzez manometry elektryczne, które pozwalają na rejestrowanie zmian ciśnienia w bardzo krótkim czasie.
Na stanowisku znajdował się manometr obciążnikowo-tłokowy wraz z obciążnikami każdy po 0,5 At oraz dwóch manometrów sprężystych o skali 0,6 i 1.
| Rodzaj manometru | Sprężysty z rurką Bordona |
|---|---|
| Zakres pomiaru (At) | 0 - 4,05 |
| Klasa dokładności | 0,6 |
| Maksymalny błąd bezwzględny | 0,0243 At = 2383 Pa |
| Ciśnienie wzorcowej (At) | 0,5 |
| Ciśnienie wzorcowej (Pa) | 49033 |
| Ciśnienie wskazywane | rosnące |
| malejące | |
| Rodzaj manometru | Sprężysty z rurką bordona i tłowo-obciążnikowy |
| Zakres pomiaru (At) | 0 - 4,05 |
| Klasa dokładności | 1 |
| Maksymalny błąd bezwzględny | 0,0405 At = 3971 Pa |
| Ciśnienie wzorcowej (At) | 0,2 |
| Ciśnienie wzorcowej (Pa) | 19613 |
| Po regulacji | |
| Ciśnienie wskazywane | rosnące |
| malejące | |
| Przed regulacją | |
| Ciśnienie wskazywane | rosnące |
| malejące | |
Z tabeli pierwszej największy bezwzględny błąd pomiarowy wyniósł 4903,3 Pa, a maksymalny bezwzględny błąd pomiarowy tego manometru to 2383 Pa, dlatego nie powinien on służyć w dalszej części ćwiczenia jako manometr wzorcowy. Zaś z tabeli drugiej wynika, iż największy bezwzględny błąd pomiarowy wynosi 9806 Pa, a maksymalny błąd tego manometru to 3971 Pa dla skali wynoszącej 1. Uznajemy więc, iż manometr ten powinien zostać ponownie wyskalowany.