Áramlástan Tanszék Méréselőkészítő óra I. Nagy László Várhegyi Zsolt

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék óra I. Nagy László Várhegyi Zsolt M1 M Várhegyi Zsolt arhegyi@ara.bme.hu M3 - M11 Istók Balázs istok@ara.bme.hu M4 M10 Varga Árpád arga@ara.bme.hu M5 M13 Balczó Márton balczo@ara.bme.hu M7 - M1 Benedek Tamás benedek@ara.bme.hu M8 M9 Farkas Balázs farkas@ara.bme.hu Áramlástan Tanszék H-1111 Bertalan Lajos u AE épület

2 Általános ismertetés A tanszéki weblap: A hallgatói információcsere: (segédanyagok, zh pontszámok, jk. és prezentáció pontok, ) Egyéb elérés: A mérési csoportokat mi fogjuk kialakítani (egy jegyzőköet két ember fogja elkészíteni). A mérési zh a harmadik mérési órán lesz. (a zárhelyi a mérések megkezdésének feltétele, pótlás a 6.héten ).

3 Általános ismertetés Menetrend: 1.alkalom: Mérőeszközök, mérési módszerek.alkalom: Mérőhelyek bemutatása, a mérési bizonytalanság 3.alkalom: Mérési zh (45 ) két turnusban 4.alkalom: A mérés 5.alkalom: B mérés 6.alkalom: Elmaradt mérések pótlása 7.alkalom: A+B mérések prezentációja (részletek a tantárgy lesírásban találhatóak.)

4 A nyomáskülönbség mérése ( p mérés) Több mennyiség mérésének alapja (pl. sebesség, térfogatáram) Áramló közegben, két pont közötti nyomáskülönbség mérése Gyakran egy referenciaértékhez képest mérjük (légköri nyomás, csatorna statikus nyomás) Eszközei (folyadékszint- különbségem alapuló) U-csöes manométer Betz-rendszerű manométer Ferdecsöes mikromanométer Görbecsöes mikromanométer Eszközei (piezoelektromos elen alapuló) EMB-001 digitális kézi nyomásmérő műszer 4.

5 p mérés / U-csöes manométer I. Csőáramlás Pillangószelep Körezetéken átlagoljuk a nyomást A manométer egyensúlyi egyenlete: (hidrosztatika B és J potnok között) p B p J H ( H h) + g h p1 + ny g H p + ny g m p p g ( ) h 1 m ny > g Egyszerűsíthető, ha ny << m (pl. leegő közeg íz mérőfolyadék) p1 p m g h Vegyük észre, hogy p f ( H ) p B p J 5.

6 A nyomáskülönbség mérése / U-csöes manométer II. A manométer egyensúlyi egyenlete p ( ) g h m ny A mérőfolyadékok sűrűsége m (irányszámok) Hg íz kg m Alkohol kg m kg m A nyomásközetítő közeg sűrűsége: ny (pl. leegő) leegő p0 R T 1, 19 kg 3 m p 0 - leegő nyomás, közel légköri nyomás [Pa] ~10 5 Pa R - a leegő specifikus gázállandója 87[J/kg/K] T - légköri hőmérséklet [K] ~93K0 C 6.

7 p mérés / U-csöes manométer pontossága III. Pl. a leolasott érték: A pontossága ~1mm: Az abszolút hibája: A helyes érték felírása az abszolút hibáal(!) A relatí hibája: Hátrányai: Leolasási hiba (kétszer olassuk le) Pontossága ~1mm Kis nyomáskülönbségeknél nagy a relatí hiba Előnye: Megbízható Nem igényel karbantartást h 10mm δ ( h ) ±1mm h 10mm ± 1mm ( h) δ h 1mm 10mm 0 1, 10% 7.

8 p mérés / fordított U-csöes manométer A manométer egyensúlyi egyenlete ( ) g h p1 p l Miel általában folyadékkal (pl. íz) töltött ezetékekben mérjük a nyomáskülönbséget fordított U-csöes manométerrel, így ha a mérőfolyadék ebben az esetben pl. leegő, akkor a sűrűségiszony (1./1000) miatt a - l elhagyható. Előnye, hogy izes rendszerekben alkalmaza, higany alkalmazása helyett leegő a mérőfolyadék, így jaul a mérés relatí hibája! 009. taasz 8.

9 p mérés / Betz-rendszerű mikromanométer A relatí hiba csökkentése optikai eszközökkel, így a pontosság nöelhető. A pontossága ~0,1mm: Az abszolút hibája: A relatí hibája: h 10mm ± 0 1, mm δ ( h) 0 1, mm 0,01 h 10mm 1% 009. taasz 9.

10 p mérés / ferdecsöes mikromanométer A manométer egyensúly egyenlete p1 p m g h h L sinα Pontosság: δl~±1mm, Relatí hiba α30 esetén: δl L δl h sinα 1mm 10mm sin 30 0,05 5% Döntési szög függő - f(α) - áltozó relatí hiba jellemzi taasz 10.

11 p mérés / görbecsöes mikromanométer Állandó relatí hiba és nem lineáris skála jellemzi taasz 11.

12 p mérés / EMB-001 digitális nyomásmérő Mérés során használandó gombok listája Be/kikapcsolása Zöld gombbal Gyári kalibráció isszaállítása 0 majd a STR Nr (jaasolt) Mérési csatornák áltása CH I/II 0 Pa beállítása 0 Pa Átlagolási idő áltása (1/3/15s) Fast/Medium/Slow (F/M/S) A mérési tartomány: A mérési hiba: p ± 150Pa δ p Pa 1.

13 p mérés / Mérőfurat kialakítás Nyomásmérés esetén párhuzamos, egyenes áramonalakra merőlegesen nem áltozik a nyomás (Euler egyenlet normál irányú komponense) a) Helyes b) c) Hibás 13.

14 Sebességmérés eszközei Pitot-cső Prandtl-cső 009. taasz 14.

15 Sebességmérés / Pitot-cső Pitot, Henri ( ), francia mérnök. A dinamikus nyomás meghatározása: p d p ö p st p ö p st a megállított közeg nyomása (össznyomás) áramlással párhuzamos falra ható nyomás (statikus nyomás) p d ny A sebesség meghatározása: ny p d 009. taasz 15.

16 Sebességmérés / Prandtl -cső Prandtl, Ludwig on ( ), német áramlástan kutató. Ha a statikus nyomás az áramlási térben pontról pontra taasz 16.

17 Térfogatáram-mérés Térfogatáram definíció Pontonkénti sebességmérésen alapuló módszer Nem kör keresztmetszetű ezetékek Kör keresztmetszetű ezetékek 10-pont módszer 6-pont módszer Szűkítőelemes módszer Venturi-cső (ízszintes/ferde tengely) Átfolyó mérőperem (átfolyási szám, iteráció) Beszíó mérőperem Beszíó tölcsér 17.

18 Több mért sebességből átlagsebesség számítás Nagyon fontos, hogy: átlagok gyöke gyökök átlaga (!) Pl. Ha több pontban mérjük a dinamikus nyomást, majd abból sebességet kíánunk számolni i 1 p1 pi ny ny p1 + p + p3 + p4 ny ny ny ny p1 + p + p3 + p ny HELYES átlagolás HELYTELEN átlagolás 18.

19 Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapuló Nem kör keresztmetszetű ezeték q A da Feltée, hogy: n i 1 A1 A Ai m,i A n A i q n n A Ai m,i n i 1 i 1 m,i A q 1 q 1.. q 3 q

20 Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapuló I. Kör keresztmetszetű ezeték, 10pont (6pont) módszer A sebességprofil feltételezetten másodfokú parabola. Állandó üzemállapot Prandtl-csőel égzett sebességmérés alapján. Szabányos eljárás, a mérésipontokat a szabány (MSZ 1853/) megadja: S i /D 0.06, 0.08, 0.146, 0.6, 0.34, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974

21 Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapuló II. Kör keresztmetszetű ezeték, 10pont (6pont) módszer q A 10 Miel a keresztmetszetekre igaz, hogy: A 1 A... A10 A sebességmérésen alapuló térfogatárammérés előnye a szűkítőelemmel aló méréssel szemben, hogy nem áltoztatja meg a mért berendezés üzemállapotát, illete az, hogy a mérés egyszerű. Hátránya, hogy a hiba iszonylag nagy lehet, a szűkítőelemeshez képest. Hosszú ideig tart egy mérés és az alatt biztosítani kell az állandó üzemállapotot. (10pont x 1,5perc 15 perc) 1.

22 . Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszer Venturi-cső p 1 p m ny h H Bernoulli-egyenlet (áll., Uáll., nincs eszt.): A 1 A [ ] s m q áll A q A A q p p ny ny ( ) d d p d d h g ny ny ny m Ha nem jelentős az összenyomódás (áll.): direkt eszetségmentes, (leálásmentes), áramlás kialakítására törekszünk

23 Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszer Átfolyó mérőperem Szabányos szűkítés - nyomáskülönbség q direkt kis mértékű, de kontrollált leálás, ezáltal jól ismert iselkedésű β d/d átmérőiszony, nyomáseszteség kialakítására törekszünk D mp [m] legszűkebb keresztmetszet átmérője D [m] a szűkítést megelőző cső átmérője Re D D/ν a Reynolds-szám (alapképlet) [m/s] átlagsebesség a D átmérőjű csőben ν [m /s] kinematikai iszkozitás p 1 [Pa] szűkítőelem előtt mért nyomás p [Pa] szűkítőelem utána mért nyomás ε kompresszibilitási tényező (εε(β,τ,κ)~1 a leegő esetén, a nyomásáltozás csekély) α átfolyási szám, α(β,re D ) (szabányos kialakítás!) κc p /c τp /p 1 d α ε mp 4 π izentrópikus kiteő nyomásiszony p mp 3.

24 Térfogatáram-mérés / szűkítóelemes módszer Beszíó mérőperem (nem szabányos) Nem szabányos szűkítés - nyomáskülönbség q α ε d mp 4 π p mp α 0,6 q k d besz 4 π p besz 009. taasz 4.

25 A honlapról letölthető anyagok