1. Temat i cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest cechowanie manometru o pochyłej rurce oraz eliminowanie błędu naczyniowego. Ćwiczenie to ma na celu zapoznanie się z zasadą działania manometrów hydrostatycznych, w szczególności naczyniowych, oraz ze sposobami eliminowania tzw. błędu naczyniowego.

2. Wiadomości teoretyczne

Manometry cieczowe (hydrostatyczne): działają na zasadzie naczyń połączonych. Wzrost ciśnienia przed poziomem cieczy w jednym naczyniu powoduje odpowiednia zmianę wysokości słupa cieczy w obu naczyniach. Łączna zmiana wysokości słupa cieczy w jednym i w drugim naczyniu jest miarą zadanego ciśnienia. W manometrze naczyniowym jedno z ramion zostało zastąpione naczyniem o średnicy dużo większej niż średnica rurki pomiarowej.

Błąd naczyniowy: błąd powstający przy pomiarze ciśnienia w manometrze naczyniowym. Jego źródłem jest wartość ΔH, o jaką zmieni się poziom cieczy w naczyniu o dużej średnicy, którą zaniedbujemy przy odczycie.

3. Schemat stanowiska pomiarowego i spis przyrządów pomiarowych.

Stanowisko pomiarowe składa się z:

• Mikrometru Recknala: który jest mikrometrem badanym

• Mikrometru Ascania (manometr wzorcowy)

połączonych ze sobą. Ciśnienie jest zadawane przez gruszkę lekarską.

4. Zasada pomiarów

• Określamy położenie manometru

• Poziomujemy i zerujemy manometry

• Ustawiamy na śrubie mikrometrycznej manometru Ascania żądaną wartość ciśnienia

• Gruszką lekarską zadajemy w układzie żądane ciśnienie

• Odczytujemy wskazanie manometru badanego

• Czynności powyższe powtarzamy sześciokrotnie dla ciśnień rosnących i malejących

5. Tabela pomiarowa

Lp.	h		l		Pw		Pb		δ Pw=Δ Pw / Pw		δ Pb=Δ Pb / Pb
Jednostki	[mm]		[mm]		[Pa]		[Pa]		[%]		[%]
1	0	0	α1	α2	0	0	53,84	-21,54	---	---	---	9,00
														11	-11
2	10	5	16	-6	97,89	48,94	78,31	-11,75	0,1	0,2	6,25	16,59
3	20	10	30	1	195,78	97,84	146,84	0,957	0,05	0,15	3,33	99,64
4	30	15	38	17	293,67	146,83	185,99	33,28	0,03	0,07	2,63	5,85
5	40	20	50	38	391,56	195,78	244,73	74,39	0,03	0,05	2,00	2,62
6	50		62		489,45		303,46		0,02		1,61
7	60		98		587,34		479,66		0,02		1,02
8	70		149		685,23		729,28		0,02		0,67
9	80		175		783,12		856,54		0,01		0,57
10	90		187		881,01		915,27		0,01		0,53

α₁ - położenie manometru 1:2

α₂ - położenie manometru 1:5

T₀ = 20°C

ρ T₀ = 998,2 kg/m³

g = 9,80665 m/s²

Δ P_w = ρ_w*g*Δh Δ P_b = ρ_m*g*Δl*sinα

Δh = 0,01mm Δl = 1mm

Błąd bezwzględny wyznaczania ciśnienia P_b przy pochyleniu rurki 1:5

Δ P_b = 998,2*9,80665*10^-3*0,2 = 1,95 Pa

Δ P_w = 995,2 kg/m³*9,80665m/s²*0,01*10^-3m = 0,098 Pa

Błąd bezwzględny wyznaczania ciśnienia P_b przy pochyleniu rurki 1:2

Δ P_b = 998,2*9,80665*10^-3*0,5 = 4,894 Pa

Δ P_w1 = ρ T₀*g*h₁ = 998,2 kg/m³*9,80665 m/s²*0m =0 Pa

Δ P_w2 = ρ T₀*g*h₂ = 998,2 kg/m³*9,80665 m/s²*0,01m =97,89 Pa

Δ P_b1 = ρ_m*g*l*( sinα+ (d/D)2) (d/D)² - pomijalnie mała

α₁ = 30° sinα₁ = 0,5

α₂ = 12° sinα₂ =0,2

Δ P_b1 = 998,2 kg/m³*9,80665 m/s²*11*0,5*10^-3 = 53,84 Pa

δ P_w2 = 0,1 Pa/97,89 Pa * 100% = 0,1%

δ P_b2 = 4,9 Pa/78,31 Pa * 100% = 6,25%

6. Wnioski

• Przeprowadzone ćwiczenie wykazało znaczące różnice w odczycie ciśnienia na manometrze Ascania oraz na manometrze Recknagla.

• Przeprowadzona analiza odczytów wykazała duże różnice w dokładności pomiaru obu manometrów. Na podstawie wyliczeń ciśnień na obu manometrach (Pw ; Pb) sporządziliśmy wykres podstawowy, którego analiza pozwoliła nam na wyciągnięcie kilku wniosków:

• Badany manometr Reckagla był wyzerowany nieprawidłowo rurka badanego manometru była zanieczyszczona (załamany wykres)

• Szukany kąt α = 25°

• Wykonane ćwiczenie oraz analiza wykresu podstawowego wyjaśniła nam czym jest błąd naczyniowy i jak należy go zmniejszyć

• Różnica wartości błędów przy wyznaczaniu obu ciśnień jest znacząca np. dla pomiaru nr 2:

• Manometr Ascania 01,%

• Manometr Recknagla 6,25%

• Dlatego też naszym zdaniem manometr Ascania, ze względu na mały błąd wyznaczania ciśnienia (mniejszy od 0,1%), może być używany jako manometr wzorcowy

• Wykonane ćwiczenie naszym zdaniem jest ciekawe, jednak przy jego przeprowadzaniu należy zwrócić szczególną uwagę na temperaturę panującą w pomieszczeniu, na to czy właściwie wyzerowaliśmy manometry oraz z jaką cieczą mamy doczynienia w badanym manometrze

---