M3 ZÁRT CSATORNÁBAN ELHELYEZETT HENGERRE HATÓ ERŐ MÉRÉSE

Átírás

1 M3 ZÁRT CSATORNÁBAN ELHELYEZETT HENGERRE HATÓ ERŐ MÉRÉSE 1. A mérés élja A mérés fladat égyzt krsztmtsztű satorába bépíttt, az áramlás ráyára mrőlgs szmmtratglyű, külöböző átmérőjű hgrkr ható F (F x,f y ) rő mghatározása a hgr flülté mért yomásloszlásból. Vzsgálhatjuk továbbá adott átmérőjű hgrr a tglyék satora falától mért távolsága függvéyéb a hgr körül yomásloszlás és a hgrr ható rő változását. A mért adatokból a hgr palástjá kltkző súsztatófszültségből származó (gyébkét ks értékű) rő lhayagolásával mghatározadó a hgr p yomástéyzőj, llállás-téyzőj és f flhajtórő-téyzőj s.. A mérés brdzés lírása Ksbb mértű szélsatorát haszáluk a fladat lvégzéséhz. Az asztal agyságú brdzés vázlatát az 1. ábrá láthatjuk. A krkkr szrlt szkréyb található radáls vtlátorral áramoltatjuk a lvgőt. Az áramló lvgő sbsségék szabályozása szívóoldal fojtással törték. A maxmálsa lérhtő sbsség a 150x150 mm-s kfúvó krsztmtsztb kb. 3 m/s. A v káramlás sbsség és a szélsatora oldalá lévő kvztés mérhtő rfra yomáskülöbség (p rf ) között a mérőkos ttjé található 1

2 kalbráós összfüggés trmt kapsolatot. A kalbráós kostas értékét a mérés mgkzdés lőtt llőrz kll Pradtl-sövs sbsségméréssl. 150 Fojtólm Δp rf Áramlásrdző Vtlátor Fojtásállító 1.ábra Mérőbrdzés flépítés A szélsatora kfúvó yílására szrltük gy függőlgs, égyzt krsztmtsztű, zárt mérősatorát, amlyb a mér kívát hgrt hlyzzük. A mérősatora szrkzt a. ábrá látható.

3 150 Csatora Nyomásmérő furat x-pozoáló Nyomás satlakozó z x Vzsgált hgr Statkus yomásmérő mgsapolások.ábra Mérősatora flépítés A mérősatora három darabból építhtő fl, mlyk sorrdj varálható, zzl változtatható a hgr lőtt, lltv utá satorahossz. Az gyk lm kalakítása olya, hogy abba külöböző átmérőjű mérőhgrkt lht llszt. Ez az lm gy mts orsó sgítségévl lhtővé tsz a hgrk hossztglyükr mrőlgs lmozdítását, valamt a hgr tglyévl párhuzamos mozgatása s mgoldott. A mérőhgrk palástjá lévő ks átmérőjű furat a hgr gyk végé lévő yomáskvztéshz satlakozk, k sgítségévl mérhtjük a lokáls statkus yomást. A hgr másk véglapja zárt. A vzsgált hgr yomáskvztésé mérhtő yomás és a satorába uralkodó hly statkus yomás külöbségét kll mérük. A satora falá a égy oldalfal statkus yomás kvztést gy körvzték köt össz. 3. A mérés lmélt háttr Áramlásba hlyztt tstkr ható rő a tstk flülté kltkző yomás- és súsztatófszültség-mgoszlás rdméykét alakul k. Valóságos áramlás sté a tst közléb lévő áramvoalak mté a Broull-összg a súrlódás kövtkztéb sökk, zért a tst mögött gy áramlás yom kltkzk, amb a sbsség (és a görbült áramvoalak matt a yomás s) ltér a súrlódásmts stb mgfgylhtő sbsségloszlástól. A yomássökkés mérték agymértékb függ a kalakuló áramképr jllmző Ryolds-számtól. A mérőbrdzésél a jllmző Ryolds-szám tartomáy között va. Ebb a tartomáyba a thttlség rők domálak, a hgr mögött kltkző örvéypár prodkusa lválk a hgrről (z az ú. Kármá-fél örvéysor). A kltkző örvéykb és a köryztükb a sbsség vszoylag agy és a yomás alasoy. A hgrr ható llállásrő jltős rész thát a hgr hátsó részé az örvéyk kltkzés matt létrjövő dprsszó kövtkzméy. [1] A hgrr ható agy llállásrő magyarázható még a lváló örvéyk agy mozgás rgatartalmával s, am a tst mögött hővé alakul. (Abszolút rdszrb ézv vszoylag agy mukát kll kfjtük a hgr mozgatásakor álló közgb, hogy az k kövtkztéb kltkző és a súrlódás folytá hővé alakuló agy mozgás rgát fdz tudjuk.) 3

4 Számol kll továbbá az gyoldal falhatással s, hsz ha a hgrt a falhoz közlítjük, az áramkép szmmtrája (ltktv a yomba kalakuló és gadozó örvéypártól) mgbomlk, a fal flöl oldalo az áramló közg flgyorsul, yomása sökk, és a yomásloszlásba tapasztalható változás matt létrjö a tstr ható rők gy az áramlás ráyára mrőlgs kompos. A mrőlgs kompos agysága függ a hgr faltól mért távolságától, mly mértékék fldrítés s a mérés rész. 4. A mérés lfolytatása A sbsség és a yomásmérés A szélsatora lírásakor már a p rf rfra yomás mérését smrtttük, amllyl a satora blépő sbsségét határozhatjuk mg. A hgr flülté kalakuló yomásloszlást úgy határozzuk mg, hogy a hgr palástjá lévő gytl yomásmérés hlyt a hgr tgly körül forgatásával változtatjuk, így pl. a mgfllő flbotás érdkéb 5 vagy 10 -os osztással 0 és 360 között körbforgatjuk, amhz a satora oldalá található szögmérő yújt sgítségt. A krült mté számú mérés pothoz így számú A hgr-palástflült rész tartozk. Lhtségs mérés fladat: - Külöböző Ryolds-számo (sbsség változtatással) gy adott átmérőjű hgr yomásloszlásáak vzsgálata. - Külöböző átmérőjű hgr yomásloszlásáak mghatározása ugyaazo Ryoldsszám mlltt. - Egy adott átmérőjű hgr yomásloszlásáak vzsgálata a tglyék a satora falától mért külöböző távolságra való bállítása mlltt. Ügyl kll a mérés sorá arra s, hogy a mérőpotbl yomás a forgatás sorá lőjlt válthat (hly statkus yomáshoz képst mérv túlyomás ll. dprsszó alakulhat k)! Az áramlások tovább jllmzők kmérés A mérés kzdté és végé rögzít kll a köryzt adatokat, mt a köryzt hőmérséklt, légkör yomás, amlyből a lvgő sűrűségét számítjuk k. Fl kll jgyz a mérőbrdzés gomtra adatat, a satora lmk a sorrdjét, a mérőszközök főbb jllmzőt, állapotát. 5. A mérés kértéklés és összhasolítása rodalm adatokkal A kértéklés sorá a maométr-ktéréskből yomáskülöbségt kll számol (EBM-001 típ. dgtáls kéz műszrrl való mérés sté z lmarad), a hgr és satora falá mért statkus yomások külöbségéből számolt yomástéyzőt a szög függvéyéb dagramba kll ábrázol. 4

5 ahol p, [-] Δp [Pa] ρ lv [kg/m 3 ] p, Δp ρlv v yomástéyző az -dk mérőpotba a hgr és a satora falá mért yomások külöbség az -dk mérés potba áramló közg (tt lvgő) sűrűség (1) v [m/s] áramlás sbsség Mg kll határoz umrkus tgrálással a sőr ható rőt (F), aak áramlás ráyú (F x ), és arra mrőlgs (F y ) komposét. F F Δp A () 1 1 Dπ F F Δp h osφ (3) x x 1 1 F y 1 F y 1 Δp Dπ h sφ (4) ahol: F [N] Az áramlásba hlyztt tstr ható rdő rő [db] A mérés potok lltv a részflültk száma F [N] Az -dk részflültr ható rő Δp [Pa] Az -dk részflült mért yomáskülöbség (túlyomás) A [m ] Az -dk részflült agysága D [m] Hgr átmérő h [m] Hgr magasság [-] A flült ormáls ráyú gységvktor Φ [ ] -dk mérőpot x tgllyl bzárt szög F x, F y [N] x,y ráyú rőkompos A bvzttt változók értlmzéséhz lásd az ábrát. 5

6 y F x, F F y, x Mgfúvás ráya 3.ábra Hgrr ható rő számítása Az áramlás ráyú F x rőkompost vzzük F llállásrők, amből a mérés éljakét ktűzött llállás-téyzőt ( ) számolhatjuk. Az F y komposből pdg a mgfúvás ráyra mrőlgs f flhajtórő-téyzőt kapjuk. F ρlv v A hgr (5) f ρ lv F f v A hgr (6) ahol f [-] llállás-téyző [-] flhajtórő-téyző F [N] llállásrő F f [N] flhajtórő ρ [kg/m 3 ] áramló közg (tt lvgő) sűrűség v [m/s] áramlás sbsség A hgr [m ] mérőtst áramlás ráyra mrőlgs vtült Az llállás-téyző értékét élszrű összhasolíta a szakrodalomba (pl. [3]) található értékkkl. A rdlkzésr álló átmérő-sorozatból a agyobb átmérőjű hgrkél a zárt satorába kalakuló áramkép ltér a végtl térb kalakulótól. Ek az oka, hogy a hgrk a zárt áramlás térb való bhlyzéséél kalakuló körüláramlás áramképét bfolyásolja a zárt satora oldalfala. Ez a végtl térb érvéys hgrr ható rőhöz képs aál agyobb ltérést okoz a mérésükb mél agyobb a hgr átmérő. Ezt az ltérést az ú. blokkolás 6

7 téyzővl vsszük fgylmb. A korrgálására a kövtkző számítást kll alkalmaz a mért llállás-téyző értékkr:,k 1 G S/ C 1+ 0,8 S/ C (7) ahol,k [-] korrgált llállás-téyző [-] számolt llállás-téyző G [-] tapasztalat téyző, szakrodalom szrt hgrs tstkr G0,3 S [m ] a vzsgált tst áramlás ráyára mrőlgs krsztmtszt C [m ] a mérőtér áramlás ráyára mrőlgs krsztmtszt A korrgált llállás-téyző R> sté mgközlítő 0,3. Eél alasoyabb Ryolds-szám értékkr 1, jó közlítést jlt. A két tartomáy között rövd átmt szakasz található, mlyb az llállás-téyző értékék bslését az 1. dagram sgít. 1. dagram Ellállás-téyző (a dagramba D ) a Ryolds-szám függvéyéb, külöböző d160, 30, 400 mm hgrátmérők sté 6. Hbaszámítás: A mérés hbaszámítását a hgr llállás-téyzőjér kll lvégz az alább módo: Az llállás-téyző kfjzés: 7

8 ρ lv F v A hgr Dπ Δp hosφ 1 ρ Kp lv rf A hgr ρ (ahol K a mérőkos fltütttt kalbráós kostas) lv 1 π Δp osφ Kp rf Az abszolút hba számítása: A rlatív hba: δ 1 δ δx X ahol az X mért mységk és a hozzájuk kapsolódó mérés hbák: X 1 p, lltv a yomásmérés hbája p Pa X p 0, lltv a légkör yomás mérés hbája p Pa X 3 T 0, lltv a hőmérséklt mérés hbája 0 1K X 4 p rf, lltv a yomásmérés hbája p rf Pa X 5 Φ, lltv a szögmérés hbája Φ? 7. Dagramok: A hgrpalásto érvéys yomástéyző ( p ) a forgatás szög függvéyéb. A külöböző átmérőjű hgrk llállás-téyzőj és flhajtórő-téyzőj a Ryolds-szám, vagy a faltól mért távolság függvéyéb + abszolút és rlatív hba értékk. A mérés sorá m szabad mgfldkz - A kértéklés sorá mg kll határoz a számított adatokat trhlő, a mérés adatok potatlaságából származó mérés hbát - A mérőbrdzés bkapsolása lőtt, lltv általába a mérőbrdzés üzm sorá mdg mg kll győződ a balstmts haszálat fltétlk tljsüléséről. A bkapsolásról, lltv a mérés közb végrhajtott változtatásokról a brdzés köryztéb dolgozókat fgylmztt kll. - Md mérés alkalommal a légkör yomás és trmhőmérséklt fljgyzéséről! - A flhaszált mérőműszrkről lolvasott értékk mértékgységék és a rájuk voatkozó gyéb téyzők (Például a frdsövs mkromaométr mérőszál frdítés téyzőj.) fljgyzéséről. - A flhaszált mérőműszrk típusáak, gyártás számáak és a b lévő mérőfolyadék sűrűségék fljgyzéséről! - A mérőműszrről lolvasott mységk és a tovább számításokál flhaszált mységk mértékgységék gyzttéséről. - Az "U-sövs" yomásmérő lvé működő mkromaométrk sak mgfllő kvízsztzv haszálhatók. - A yomásmérő bkötéséél fgylms kll ljár a satlakozók "+" lltv "-" ágáak és a méréshatár kválasztásáál. Általába mdgyk maométr típusál, d kmlt a frdsövs maométrél, fgyl kll arra, hogy a yomásmérő satlakozó sokjara a gumsövt óvatosa, "ráközlítv", a mérőfolyadék szál vslkdését fgylmml kísérv kll flhlyz. Ha bkötősövk tömör rögzítés lőtt a mérőfolyadék szál ktérés mgközlít a maxmáls ktérést, ha lht, méréshatárt kll változtat a műszr, ha z m sgít, akkor agyobb yomások mérésér Törölt: 8

9 alkalmas műszrt kll választa a méréshz. Ellkző stb a mérőfolyadék gy rész a bkötősőb áramlk mghamsítva, stlg tljs lhttlé tév a mérést - A yomásközlő gum, vagy szlko sövkt mérés lőtt, stlg közb s élszrű llőrz, hogy rpdés, szakadás lgy rajtuk, mrt lyukas mérőső sté az összs addg mérés rdméy kárba vész. Az llőrzést szmrvétlzéssl, vagy yomástartás próbával végzhtjük l. Krtkus potok a műszrkr ll. a yomáskvztéskr törtéő satlakoztatás hly. - A jgyzőköyv ljé mljék k a saját mérés fladatukat, amlyt mértk. - A mérés sgédlt több fladatot tartalmaz, mt a szmélyr szabott fladat, amlyt kapak. - A jgyzőköyv olya lgy, hogy ak m smré a mérést, és még m járt a laborukba, a ladott jgyzőköyv alapjá mgért a mérést, mgtalál mdt, am kll k hozzá (Egyltkt mg a kllékkt s), és zk alapjá smétl tudja a mérést. - A mtajgyzőköyv mg a mta prztáó azért szís, hogy lát lhss, hogy mlyk részkt kll átír saját adatokkal. Tssék zk ktöltés utá valam rds borító kéztt ad k. - Szövgt a mérés sgédltből m szabad másol. Csak saját mgfogalmazásokat adjaak l. A büttés a másolásért gyértékű avval, mt amkor más salást kövtk l. - A képltkt md stb gyszr jlkkl, gy példába mg bhlyttsíttt értékkkl mutassák b. - A hbaszámítás értékt md ábrá jlítsék mg hbasávokkal, még a hbaszámítás lőtt lévőkö s. A hbasávokat tssék hbasávkét mgad, és m oszlopdagramba! - A hbaszámítás által gy bzoytalaság sávot kapuk az értékkr, és m gy számértékt a mérés jóságára! Kérm így kzljék zkt az értékkt. Az összfoglalóba a hbasávokról bszéljk, ham a kapott rdméykről. - A jgyzőköyv tartalm és trjdlm kövtlméyt llőrzz ladás lőtt! Amyb sk btartva, m lfogadható a jgyzőköyv. - A félg kész jgyzőköyv ladása m lfogadható. Ezk utá pótdíjat kll fzt. - Amyb létzk llőrző flült gy méréshz, kötlző a haszálata. - A Btz maométrhz való kalbrálást közöl kll a jgyzőköyvb és még a számítások lőtt fgylmb kll v, amyb a két műszr rdméyék ltérés dokolja. - A ladott jgyzőköyv fájl típus kövtlméyt llőrzz ladás lőtt. - A ladadó jgyzőköyv mgszabott határdt tartsa fgylmml. - Egyltkt gyltszrksztővl és m képkét való bllsztéssl készítsék l - Dagramoko a potokat mljék k. Nm mérk md gys potba gy görb mté. - Nagy és kvésbé léygs táblázatokat, a bolvasott lapokat és más kötlző satolmáyokat a jgyzőköyv végé található mllékltb közöljék. - Magyarázza mg bőv az rdméyt, kövtkzttést, és hogy mt tault a mérésből. Ezk alapjá lht mgállapíta, hogy valak myr sajátított l gy mérést. Ezkt érdms a hvatkozott rodalomba találtakkal alátámaszta. - Egy dagramba kll ábrázol azokat az rdméykt, amlykt érdms összhasolíta! - A jgyzőköyv ladása lőtt rős ajálott a kozultáók géybvétl. Irodalom [1] Lajos Tamás: Áramlásta alapja (004) és fjzt [] Lajos Tamás: Áramlásta alapja (004) 43.oldal [3] Lajos Tamás: Áramlásta alapja (004) 488.oldal 9