Labormérések minimumkérdései a B.Sc képzésben

Átírás

1 Labormérések mmumkérdése a B.Sc képzésbe 1. Ismertesse a levegő sűrűség meghatározásáak módját a légyomás és a levegő hőmérséklet alapjá! Adja meg a képletbe szereplő meységek jeletését és mértékegységét! A levegő sűrűségéek meghatározásakor az deáls gáztörvéyből duluk k. Ezt a sűrűségre redezve kapjuk az általáosa haszált összefüggést: p 0, ahol: RT ρ: levegő sűrűsége [ρ] = kg / m 3 ; p0: légyomás [p0] = Pa; R: levegő specfkus gázálladója [R] = J / kg / K; T: levegő hőmérséklete [T] = K.. Ismertesse a folyadékszt ktérés elvé működő yomásmérőt ("U" csöves maométer)! Mlye összefüggéssel határozza meg a folyadékszt ktérésből a yomáskülöbséget, ha a ρm sűrűségű mérőfolyadékkal töltött maométert egy vízsztes csővezeték két potjára kötjük, ahol a csővezetékbe víz áramlk, és a két pot között egy pllagószelep yomásesést okoz? Adja meg az összefüggésbe szereplő meységek jeletését és mértékegységét! A maométer U alakú üvegcsövébe valamlye, a yomásközvetítő folyadékkal (am általába az a folyadék, amek a yomását mérjük, sűrűsége ρy) em keveredő mérőfolyadék (ρm) va. Ez leggyakrabba hgay, víz vagy alkohol. A maométer egyesúly egyeletét az alsó közegváltás sztre (pb, pj ) kell felír, ahol ezek a yomások megegyezek: p p B p1 gh p g( H h) gh y y m p1 p ( ) gh m J y p ( ) gh m y

2 3. Mkor haszáljuk, és hogya működk a fordított U csöves maométer? Alkalmazása: Általába folyadékkal töltött csövekbe alkalmazzák, így a mérőfolyadék levegő s lehet Nagy előye, hogy ksebb yomáskülöbségeket sokkal potosabba lehet vele mér, mt például a hagyomáyos U csöves hgaytöltésű maométerrel, így a relatív hba csökke. Működése: Két (üveg)csőből áll, amelyeket alul csatlakozak a yomáskvezetés helyekhez, felül pedg össze vaak kötve. A felső részbe elhelyezkedő levegő meységét (azaz a folyadékfelszíek helyét) a maométer felső részé elhelyezett csap segítségével szabályozhatjuk. 4. Sorolja fel és dokolja azokat a módszereket, amelyekkel a folyadékoszlop ktérése alapuló maométerek leolvasásból adódó relatív hbája csökkethető! 1.) Mérés egyszer leolvasással U csöves maométer hátráyos tulajdosága, hogy kétszer kell leolvas a folyadékoszlop magasságát. Ez elkerülhető, ha a másk üvegcsövet egy vszoylag agy átmérőjű tartállyal helyettesítjük, ahol a folyadék lesüllyedése elhayagolható..) Optka módszerek alkalmazásával (Betz redszerű mkromaométer) Optka segítségével a vízfelszí (mérőfolyadék) helyzetét potosabba határozzuk meg, például a Betz maométer esetébe 0,1 v.o.mm (vízoszlopmllméter), azaz 0,981 Pa potossággal, am az U-csöves maométerhez képest 1/10-részére csökket a leolvasás potatlaságot. 3.) Adott yomáshoz tartozó folyadékktérés megövelésével Mérőfolyadék sűrűségéek csökketése Alkoholtöltésű maométer- víz helyett alkoholtöltés esetébe a ksebb sűrűség matt a ktérés kb. 40%-kal ő. A módszer hátráya, hogy mvel a levegő edvességtartalma oldódk az alkoholba, így aak sűrűsége dőbe változhat. Fordított U csöves maométer- ameybe az áramló közeg víz, és a méredő yomásértékek kcsk, a hagyomáyos hgayos maométer helyett alkalmazható, a hba jeletőse csökkethető. Mkrométer száráak dötése Ferdecsöves maométer eseté a folyadékoszlop ktérése L = H / s(α), így a ktérés öveked fog a hagyomáyossal szembe, a relatív hba pedg csökke.

3 5. Ismertesse a statkus-, damkus- és összyomás fogalmát (ahol va lye, a leíró összefüggést, az abba szereplő meységek jeletését és mértékegységét), valamt mérésük módját! Statkus yomás: a zavartalaul áramló közegbe uralkodó yomás, jel.: p, [p ] = Pa Összyomás: a torlópot yomás (a megállított közeg yomása), jel.: pö = pt, [pö] = Pa Damkus yomás: az előbb kettő külöbsége, jel.: pd v, ahol v a zavartalaul áramló közeg sebessége, ρ pedg a sűrűsége, [pd] = Pa Statkus yomást yomásmérő furat segítségével, összyomást Ptot-csővel, damkus yomást pedg a kettő külöbségekét mérük. Ebbe az esetbe alapkövetelméy, hogy a yomás az áramlás ráyra merőlegese e változzo, az áramvoalak em lehetek görbültek. Ellekező esetbe Pradtl-csövet kell haszál. 6. Hogya lehet megmér egy áramlásba a statkus yomást? Mlye módo vezetjük a yomásmérő műszerhez egy csőbe lévő statkus yomást, ha a csőbe valamlye közeg áramlk? Statkus yomás mérése sorá alapkövetelméy, hogy a yomásmérő furat NE befolyásolja az áramlást- például e görbítse meg az áramvoalakat, így em lehet sorjás a belseje, továbbá a furat belső élét em szabad letör. Mérése: A cső falá egy 0,-0,5 mm átmérőjű yomáskvezető furatot készítük, majd légtömör módo egy yomáskvezető csövet rögzítük a cső faláak külső felületére a furat köré, amre ráhúzzuk a rugalmas yomáskvezető csövet (pl. szlkocső), am a furatot összeköt a mkromaométerrel. A csövet az áramló közegek teljes egészébe k kell töltee, például víz eseté em maradhat légbuborék a yomáskvezető csőbe.

4 7. Ismertesse a Ptot-csöves sebességmérés módját, magyarázatát szemléltesse vázlatrajzzal! A Ptot-cső tulajdoképpe egy áramlással szembefordított cső, amellyel a megállított közeg yomását (összyomás) lehet mér. Ameybe az áramvoalak NEM görbültek, mér tudjuk a statkus yomást a falo egy yomásmérő furat segítségével. A kettő külöbségekét adódk a damkus yomás, amelyből a közeg jellemzőek smeretébe a sebesség meghatározható: p p p ; d v ö p d st p 8. Ismertesse a Pradtl-csöves sebességmérés módját! Magyarázatát szemléltesse vázlatrajzzal! A Pradtl-cső két kocetrkusa elhelyezkedő csőből áll. A belső (Ptot) cső segítségével mérhető az összyomás, míg a külső csőbe a Pradtl-cső orrától meghatározott távolságba elhelyezett statkus yomást mérő furatok találhatóak. A cső aljá lévő kvezetéseket egy maométer kvezetésehez csatlakoztatva megkaphatjuk a damkus yomás értékét, amből az áramlás sebesség számítható.

5 9. Ismertesse a sebességmérése alapuló térfogatáram mérés módszert kör és téglalap keresztmetszetű csövek eseté! Mdkét esetbe az össztérfogatáram az elem térfogatáramok összegekét adódk, a hely áramlás sebességet Pradtl-cső segítségével mért damkus yomásból számítjuk. A méréseket csak álladó üzemállapotba lehet végez, mvel egymás utá több potba kell sebességmérést végez. Téglalap keresztmetszet: Ebbe az esetbe az elem felületdarabok megegyező agyságúak, továbbá a számítás sorá a felületdarabra merőleges sebességkompoessel kell számol: q v v A 1 v da A v 1 1 q v, A 1 v... v A A v m A Ha A A... 1 A A, akkor: 1 v v m Kör keresztmetszet: 10 pot módszer sorá feltételezzük, hogy a sebességeloszlás parabolkus, és a mérés potokat úgy kell felve, hogy a körgyűrűk területe álladó legye. Turbules sebesség profl eseté a 6 pot módszer haszálata potosabb eredméyt ad.

6 10. Vázlattal smertesse a mérőperemmel törtéő térfogatáram mérés elredezését: a mérőpere a yomáskvezetések helye, a yomásmérő eszköz bekötése a agyobb és ksebb yomás megjelölésével. A fet ábra felső részé gyűrűkamra, az alsó részé furatok vezetk k a yomást. p 1 >p

7 11. Írja fel a mérőperemmel törtéő térfogatáram meghatározására haszált összefüggést és adja meg az ebbe szereplő meységek jeletését és mértékegységét. Magyarázatába térje k az átfolyás szám (α) megválasztásáak módjára! q v d 4 p qv: térfogatára [qv] = m 3 /s α: átfolyás szá [α] = - ε: expazós szá [ε] = - d: a legszűkebb keresztmetszet átmérője, [d] = m Δp: a mérőpereme mért yomáskülöbség, [Δp] = Pa ρ: az áramló közeg sűrűsége, [ρ] = kg / m 3 Az átfolyás szám meghatározása szabváy által megadott összefüggéssel törték a Reyolds szám és a mérőperem furatáak és a cső átmérőjéek a vszoyszáma alapjá. Az expazós szám 1 értékűek vehető, amíg a yomás változása 5000 Pa alatt..

8 1. Hasolítsa össze előyös és hátráyos tulajdoságak alapjá a sebességmérése alapuló és a mérőperemes térfogatáram mérés módszereket! SZEMPONT SZŰKÍTŐELEMES SEBESSÉGMÉRÉSEN ALAP. 1/ Beavatkozás a redszerbe / Időbe változó üzemállapot követése 3/ Előírások, követelméyek Veszteségek az üzemállapot módosulhat eleve betervez a redszerbe + Folyamatosa lekövet Szgorúak (gyártás, beépítés, a redszer leállítása ) + Elhayagolható (fal furatok) Nem követ (felülete összegez) ( korrekcó..?) + Mérsékelt (cseek előírások, csak ajálások; folyamatos redszerüzem ) 4/ Költségek Magasak (gyártás, beépítés; üzemeltetés: a veszteségek fedezése) 5/ Potosság + Fokozott (mérsékelt, szabváyba szavatolt bzoytalaság) Joglag védhető! + Mérsékeltek Mérsékelt (a bzoytalaság mértéke em szavatolt) Joglag támadható!

9 13. Ismertesse a relatív és abszolút hba fogalmát! Hogya határozza meg egy több mért adatból számolt meység méréséek relatív hbáját? A mérök gyakorlatba a mért meységek mde esetbe mérés hbával terheltek. A mérés potosságáak, a mért adatok megbízhatóságáak számszerű jellemzésére hbaszámítást kell végezük. Jelölje X a mért meységet, valamt δx a mért meységhez tartozó mérés hbát (potatlaságot). A mért eredméyek helyes megadás formája a következő: X X ahol δx az X meység abszolút hbája. A a X X háyados pedg a relatív hba (amelyet %-os formába szokásos megad). Az esetek dötő többségébe a mérés hbát a mérőeszközök potatla leolvasása okozza. A leolvasás hba jó közelítéssel az adott műszer skálaosztásáak felel meg, pl. U- csöves maométerél a mérőfolyadék ktérését a mérőműszer [mm] skálájá olvassuk le, tt a folyadékoszlop-ktérés leolvasás hbája 1mm. Több mért adatból származtatott meység eseté a mérés hbák tovább terjedek. A származtatott meység relatív hbája egymástól függetleül mért meységek eseté a következő összefüggéssel határozható meg: R R 1 X R R X, ahol: R a mért adatokból származtatott meység, X-k az darab mért meység X -k a mért meységek abszolút hbá R a mért adatokból származtatott meység abszolút hbája