1.6. VÍZGYŰRŰS VÁKUUMSZIVATTYÚ MÉRÉSE

Átírás

1 1.6. VÍZGYŰRŰS VÁKUUMSZIVATTYÚ MÉRÉSE A vákuumszivattyúk lyan géek, amelyek egy zárt térből gázt távlítanak el, és ezzel részleges vákuumt hznak létre A mérés célja Meghatárzandók egy EV 40/80 tíusú vákuumszivattyú jelleggörbéi. A jelleggörbék független aramétereiként vákuumgéek esetén a létesített vákuumnymást, / sűrítési visznyt, vagy a relatív vákuumt szkás használni. Így tehát l. a Piz f 1 a Q f2 ö f 3 függvénykacslatk adják a jelleggörbéket. és az Elméleti alak Vízgyűrűs vákuumszivattyú A hengeres házban excentrikusan elhelyezett laáts frgórész a házat nem teljesen kitöltő vizet gyűrű alakban történő frgásra kényszeríti. Ily módn eridikusan váltzó növekvő, illetve csökkenő kamratérfgatk keletkeznek (lásd 1. ábrát). Ha növekvő kamratérfgathz tartzó ldalra a szívó, a csökkenő térfgatkhz tartzó ldalra edig a nymócsnkt kötjük, akkr a szivattyú gázszállításra válik alkalmassá. A járókerék és az álló ház súrlódó felületeit a szivattyúban lévő vízgyűrű keni. Az összesűrített gáz hőmérséklete a sűrítés alatt - mivel a gáz a vízgyűrűvel érintkezik - nem váltzik meg lényegesen, ezért a kmresszió iztermikusnak tekinthető. A keletkező kismértékű hőmérsékletemelkedés a vízgyűrű állandó cseréjével tvább csökkenthető.

2 Állatváltzás állandó hőmérsékleten Amennyiben egy állatváltzás igen lassan flyik le, úgy a közegnek alkalma van arra, hgy az állatváltzás srán mindvégig termikus egyensúlyban maradjn környezetével, tehát a környezetéből megfelelő mennyiségű hőt vegyen fel, vagy adjn le. Igy az állatváltzásban résztvevő közeg hőmérséklete mindvégig azns maradhat a környezet hőmérsékletével. Ilyen állatváltzás esetén az ideális gázk állategyenlete értelmében 1. ábra 1 v1 2v2 RT állandó Az iztermikus állatváltzás -v diagramban mint egyenlőszárú hierbla mutatkzik, a hierbla helyzetét az iztermikus állatváltzás hőmérséklete határzza meg. Ideális gáz esetében, ha a hőmérséklet állandó, a fajlags haszns munka a kezdeti és végállat ismeretében a következők szerint számítható: W 1,2 RT ln 2 1 J kg illetve az ideális gázk állategyenletét alkalmazva: W 1,2 1v1 ln 2 1 J kg Q 1 térfgatáramú gázra a teljesítmény P Q 1 1 ln 2 1 J s [W] 2

3 A mérőberendezés leírása A mérőberendezést 1. és 2. ké, a mérőállmás vázlatát a 2. ábra szemlélteti. A 3 fázisú aszinkrn mtr (M) gumidugós tengelykacslón (Tk) keresztül hajtja a vízgyűrűs vákuumszivattyút (V.sz.). A mtrba bevezetett villams teljesítményt mérőbőröndbe (Mb) éített 3 fázisú wattmérővel mérjük. A berendezés névleges aszinkrn frdulatszáma n névl = 2900/min. 1. ké 3

4 4

5 A beszívtt légáram mérésére d D szűkítésű MSZ1709/3-nak megfelelő beéítésű mérőerem (M) szlgál. A mérőeremet megelőző csőszakasz az l 1 30D, a követő szakasz az l 2 5 D, szabványban előírt köveetelményeknek megfelel. A mérőerem mérőnymását ( h) egy U-csöves, vízzel töltött differenciálmanméter méri. A relatív mérőnymás kis értéke miatt az exanziós szám értéke jó közelítéssel 1-nek vehető ( 1) 2. ké 5

6 A szívótrkban levő vákuumt egyik végén nyittt U-csöves higanys manméter jelzi. Tekintettel arra, hgy itt a közvetítő közeg levegő ( lev Hg ) a mért nymáskülönbség függetlennek tekinthető a manméter magassági elhelyezésétől, így - közvetlenül a higanyszint különbségekből adódik ( h ). Az üzemállatk beállítására egy csa (Sz1) szlgál. A fjtás mértékének növelésével a szívótrkban levő nymás csökken. A megkerülő vezetékbe éített glyóscsa (Sz2) használatával a kis nymásk tartmányában a fjtás mértékét finman lehet szabályzni. A szivattyú a szabad levegőről szív és a szearátrba, vagy vízleválasztóba (Sz) szállít. A szearátr túlflyója (Tf) a felesleges vizet hivattt elvezetni. A szivattyúba vezetendő víz a hűtésre, a kis nymás miatti kiárlgás ótlására és a tömítés funkciójának betöltésére szlgál. Itt kell megjegyezni, hgy a hálózatból hzzávezetett víz nymásváltzására a gé igen érzékeny. Több, állandó érték mellett végzett mérés eredményeként különböző ömax értéket kaunk. A víznymás araméter és az ömax hatásfkgörbe maximumk függvénykacslatában szélsőérték van, amelyet a 3. ábra szemléltet. A maximális hatásfkk legnagybbika esetünkben = 0,4 att (~bar) hálózati víznymásnál van. Ezért célszerű mérésünket e araméter állandósága mellett elvégezni. Érdekességként megemlíthető, hgy növelésével tendenciájában a végvákuum és a bevezetett teljesítmény nő, míg a beszívtt térfgatáram csökken, ez a már elvégzett mérési srzatk taasztataiból leszűrhető. A araméter állandó értéken tartását a beéített glyóscsa (Gcs) állításával érjük el, knkrét értékét dbzts manméter (Dm) jelzi. Ha a méréseket rendre különböző frdulatszámkn megismételnénk és a hatásfkgörbék azns értékű ntjait összekötnénk, jutnánk a gé ún. kagylódiagramjáhz, amely a belső tulajdnságk tendenciáit még szerteágazóbban mutatná. Mivel egyrészt az alkalmaztt aszinkrn mtrs hajtás a frdulatszám 6

7 váltztatásra nem ad lehetőséget, másrészt a kagylódiagram felvétele a hallgatói mérésre rendelkezésre álló időben nem végezhető el, így csak a névleges fdulatszámhz tartzó hatásfkgörbe mérhető ki A jelleggörbékben szerelő mennyiségek számítása Vákuumnymás: Az U-csöves higanys manméter közvetlenül a - értéket méri Hg mmben. A barmetrikus nymás ( ) mérésével (egyszer mért mennyiség) a, / és hn Hg g hn független váltzók könnyen kéezhetők. b g b Hg A légköri nymás az alábbi összefüggés segítségével határzható meg: g b Az összefüggésben: Térfgatáram (Q) Hg Hg = kg/m 3 g = 9,81 m/s 2 b barméterállás Hg m A térfgatáram a Q 2 d 4 2 lev összefüggésből határzható meg, ahl: tartalmazza. d a mérőerem nyílásátmérője (d = 15 mm) exanziós szám, értéke = 1 lev a levegő sűrűsége lev = (t ) t környezeti hőfk (egyszer mért mennyiség) a mérőerem mérőnymása = víz g víz = 1000 kg/m3, h: a differenciálmanméter kitérése. átflyási szám Az áramló közeg levegő, jellemzőit a ventillátr mérésének leírása h A bevezetett teljesítmény (P vill ), tengelyteljesítmény (P teng ). 7

8 A bevezetett teljesítmény az alábbi összefüggésből számítható: P vill P vill ahl Pvill a wattmérőről lelvastt sztás fkkban (lásd 3. ké) 3. ké a műszerállandó ( = 8 W/sztás) A villams mtr által leadtt (a vákuumszivattyúba bevezetett) teljesítmény (P teng ) a 4. ábrán látható diagram segítségével határzható meg. A diagramból kikeresett terhelés (x) ismeretében a tengelyteljesítmény P teng x P nžvl ahl P névl = 5500 W (a villamsmtr adattáblájáról). A P vill - x diagramt mérlegdinamó segítségével, méréssel határztuk meg Iztermikus teljesítmény (P iz ) hatásfk ( ö ) 8

9 Ha a sűrítési flyamat srán iztermikus állatváltzást tételezünk fel (amit jó közelítéssel megtehetünk), akkr az iztermikus teljesítményt az fejezetben megismert módn számíthatjuk, azaz: Piz Q ln ahl és Q összetartzó értékárk, és abszlut nymásk. A vákuumszivattyú összhatásfkát hányads adja. š P P iz teng 9

10 10

11 A mérőberendezés névleges adatai Vákuumszivattyú tíus: EV 40/80 II.. vízgyűrűs Q = 50 m 3 /h n = 2900/min t = 20 C (vnatkztatási hőmérséklet) relatív vákuum: 30 90%. Hajtómtr: tíus: VZ 41/2 3 fázisú aszinkrn mtr n névl = 2880/min P névl = 5500 W Mérőerem: d = 15 mm D = 53 mm A mérés Előkészület a méréshez 1. A wattmérő (Mb) méréshatár kacslóját állítsuk maximumra, hgy az indítási áramlökés ne tegye tönkre a műszert. 2. Nyissuk az Sz1 csat, így nem frdulhat elő a higany esetleges hirtelen "beszívása". 3. Ellenőrizzük a manméterek üzemkées állatát. 4. Üzembe helyezés után a méréshatár-kacslót állítsuk a megfelelő ( = 8 W/sztás) értékre 5. Leállás előtt újra nyissuk ki az Sz1 csat, mst a higany esetleges "kilövésének" elkerülése miatt A mérési ntk felvétele Kb. 15 mérési nt jó és megbízható görbemenetet ad. A higanys manméter 0 és közötti tartmányát közel aránysan 15 részre sszuk be. A gé üzeme egyes szakaszkban "nyugtalan". Ez a tény a vízgyűrű instabilitására vezethető vissza. Ilyenkr tvább időzve egy állatnál a becsült közéérték fgadható el mérési eredménynek. 11

12 A mérési eredmények feldlgzása A "Mérési jegyzőkönyv követelményei" menüntban fglaltak figyelembevételével mérési jegyzőkönyv készül. Ezt megelőzően a jegyzőkönyv űrla fejlécét elő kell készíteni a mérési eredmények feljegyzéséhez, majd kiértékeléséhez. Készítsünk ellenőrző diagramt is azért, hgy már a mérés srán követni tudjuk a görbemenetet, valamint az esetleges mérési hibák "visszaméréssel" történő krrigálására legyen lehetőség. Az ellenőrző diagram feléítését az 5. ábra szemlélteti. 12