Budaesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék Mérés előkészítő óra I. 009. Balczó Márton Istók Balázs Lohász Máté Márton Nagy László Dr. Régert Tamás Suda Jenő Miklós Dr. Szabó K. Gábor Szente Viktor balczo@ara.bme.hu lohasz@ara.bme.hu lohasz@ara.bme.hu nagy@ara.bme.hu regert@ara.bme.hu suda@ara.bme.hu szabog@ara.bme.hu szente@ara.bme.hu
Általános ismertetés A tanszéki webla: www.ara.bme.hu A hallgatói információcsere: www.ara.bme.hu/oseidon (segédanyagok, zh ontszámok, jk és rezentáció ontok, ) A honlaon lehet átjelentkezni egy másik mérés laborkurzusra. MINDENKI ellenőrizze a neét, hogy ott an-e!. oktatási hét égéig. Menetrend: előkészítő óra + 3 mérési alk. (A, B, C), + rezentáció 1. rezentáció alkalom: az A mérés és a B mérés fele tart előadást,. rezentáció alkalom: a B mérés második fele és a C mérés. A jegyzőköny leadása a mérés után legfeljebb 1 hét. Az oktató na alatt átnézi. Utána a hallgatók a személyes konzultáción megbeszélik a lehetséges hibákat, jaasolt áltoztatásokat. Lajos T.: Az áramlástan alajai (6. fejezet) 004 009
A nyomás mérése U csöes manométer Betz-rendszerű manométer Ferdecsöes mikromanométer Görbecsöes mikromanométer EMB-001 digitális kézi nyomásmérő műszer
A nyomás mérése / U-csöes mikromanométer I. Csőáramlás Pillangószele Körezetéken átlagoljuk a nyomást A manométer egyensúly egyenlete: B J 1 + ρny gh + ρny g( H h) + ρm g h 1 ( ρm ρny) g h H > g ρ ny <<ρ m (l. leegő közeg íz mérőfolyadék) ρ g h m Vegyük észre, hogy f( H) Egyébként (l. íz közeg higany mérőfolyadék) ( ρ ρ ) g h m ny B J
A nyomás mérése / U-csöes mikromanométer II. A manométer egyensúly egyenlete ( ρ ρ ) g h m ny A mérőfolyadékok sűrűsége ρ mf (irányszámok) kg ρhigany 13600 3 m kg ρíz 1000 3 m kg ρalkohol 840 3 m A nyomásközetítő közeg sűrűsége: ρ ny (l. leegő) ρ leegő leegő RT leegő kg 119, 3 m leegő - légköri nyomás [Pa] ~10 5 Pa R - a leegő secifikus gázállandója 87[J/kg/K] T - légköri hőmérséklet [K] ~93K0 C
A nyomás mérése / U-csöes mikromanométer III. Pl. a leolasott érték: h 10mm A ontossága ~1mm: Az abszolút hibája: δh ± 1mm A helyes érték felírása az abszolút hibáal(!) A relatí hibája: h 10mm ± 1mm δ h h 1mm 10mm 0, 1 10% Hátrányai: Leolasási hiba (kétszer olassuk le) Pontossága ~1mm Kis nyomáskülönbségeknél nagy a relatí hiba Előnye: Megbízható Nem igényel karbantartást
A nyomás mérése / fordított U-csöes mikromanométer II. A manométer egyensúly egyenlete Miel általában folyadékkal (l. íz) töltött ezetékekben mérjük a nyomáskülönbséget fordított U-csöes mikromanométerrel, így ha a mérőfolyadék ebben az esetben l. leegő, akkor a sűrűségiszony (1./1000) miatt a -ρ l elhagyható.
A nyomás mérése / Betz-rendszerű mikromanométer A relatí hiba csökkentése otikai eszközökkel, így a ontosság nöelhető. A ontossága ~0,1mm: Az abszolút hibája: h 10mm ± 0,1mm A relatí hibája: δ h h 0.1mm 10mm 0,01 1%
A nyomás mérése / ferdecsöes mikromanométer A manométer egyensúly egyenlete ρ g h 1 m h Lsinα Pontosság: δl~1mm, Relatí hiba: δl L δl h sinα 1mm 10mm sin 30 0, 05 5% Döntési szög függő - f(α) - áltozó relatí hiba jellemzi.
A nyomás mérése / görbecsöes mikromanométer Állandó relatí hiba és nem lineáris skála jellemzi.
A nyomás mérése / EMB-001 digitális nyomásmérő Mérés során használandó gombok listája Be/kikacsolása 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/Slow (F/M/S) A mérési tartomány: A mérési hiba: ± 150Pa δ Pa
Sebességmérés Pitot-cső Prandtl-cső
Sebességmérés / Pitot-cső Pitot, Henri (1695-1771), francia mérnök. A dinamikus nyomás meghatározása: ρ d ö st A sebesség meghatározása: d ρ ρ
Sebességmérés / Prandtl -cső Prandtl, Ludwig on (1875-1953), német áramlástani kutató.
Térfogatáram-mérés Térfogatáram definíció Pontonkénti sebességmérésen alauló módszer Nem kör keresztmetszetű ezetékek Kör keresztmetszetű ezetékek 10-ont módszer 6-ont módszer Szűkítőelemes módszer Venturi-cső (ízszintes/ferde tengely) Átfolyómérőerem (átfolyási szám, iteráció) Beszíó mérőerem Beszíó tölcsér
Több mért sebességből átlagsebesség számítás Nagyon fontos, hogy: átlagok gyöke gyökök átlaga (!) Pl. Ha több ontban mérjük a dinamikus nyomást, majd abból sebességet kíánunk számolni i i ρ 1 1 ρ 1.. 3. 4. + + + + + + 4 ρ n 1 3 4 1 3 4 i i 1 ρ ρ ρ ρ 4 n HELYES átlagolás HELYTELEN átlagolás
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alauló Nem kör keresztmetszetű ezeték da A 4, i m, i i A i 1 i 1 m,1 A + m, A + m,3 A + m,4a A 4 Feltée, hogy: A A1 A... áll. Ai n n 1 1.. 3 4 3. 4.
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alauló I. Kör keresztmetszetű ezeték, 10ont (6ont) módszer A sebességrofil feltételezetten másodfokú arabola. Állandó üzemállaot Prandtl-csőel égzett dinamikusnyomás mérés. S i /D 0.06, 0.08, 0.146, 0.6, 0.34, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alauló II. Kör keresztmetszetű ezeték, 10ont (6ont) módszer 1 + 10 + 9 3 + 8 4 + 7 5 + 6 + + + + 5 Feltée, hogy: A1 A... áll. A 5 A sebességmérésen alauló térfogatárammérés előnye a szűkítőelemmel aló méréssel szemben, hogy nem áltoztatja meg a mért berendezés üzemállaotát, illete hogy a mérés egyszerű. Hátránya, hogy a hiba iszonylag nagy lehet, a szűkítőelemeshez kéest. Hosszú mérés, biztosítani az állandó üzemállaotot. (10ont x 1,5erc 15 erc) S i /D 0.06, 0.08, 0.146, 0.6, 0.34, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974
Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszer Venturi-cső m V V kg s 3 m áll. s ρa [ m ] áll. A [ ] A A 1 1 V A 1 A A 1 > A 1 Bernoulli-egyenlet (ρáll., Uáll.): < ρ ρ + + 1 1 A ( ρm ρny ) g h 1 4 4 d 1 d 1 ρ ny 1 ρ ny 1 d d ρ ny ρ m 1 H h
Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszer Átfolyó mérőerem Szabányos szűkítés - nyomáskülönbség V A d π αε 4 ρ β d/d átmérőiszony, d [m] legszűkebb keresztmetszet átmérője D [m] a szűkítést megelőző cső átmérője Re D D/ν a Reynolds-szám (alakélet) [m/s] átlagsebesség a D átmérőjű csőben ν [m /s] kinematikai iszkozitás 1 [Pa] szűkítőelem előtt mért nyomás [Pa] szűkítőelemben agy utána mért nyomás ε komresszibilitási tényező (εε(β,τ,κ)~1 a leegő esetén, a nyomásáltozás csekély) α átfolyási szám, α(β,re D ) (szabányos kialakítás!) κ izentróikus kiteő τ / 1 nyomásiszony
Térfogatáram-mérés / szűkítóelemes módszer Nem szabányos szűkítés - nyomáskülönbség Beszíó mérőerem (nem szabányos) 0,6 4 α ρ π ε α m m d ρ π besz besz d k 4
A mérési bizonytalanság meghatározása (hibaszámítás) I. Pl. a térfogatáram bizonytalansága Prandtl-csőel mért nyomások: 1 486,Pa 604,8Pa 3 51,4Pa 4 67,0Pa A labor kondíciója: 1010hPa T C (93K) R87 J/kg/K 1 3 1.. 3. 4. 4 i i ρ ρ RT 0,1m 4 1RT RT 3RT 4RT i Ai A1 + A + A3 + A4 i 1 3 1 m R T ( A1 1+ A + A3 3 + A4 4 ) 0,308 s (,,, ) f T állandók A légköri nyomás mérési hibája a leolasái hibája δ100pa A labor hőmérsékletének mérési hibája, δt1k A Prandtl-csöes nyomásmérés hibája (EMB-001) δ Pa
A mérési bizonytalanság meghatározása (hibaszámítás) II. 1.. 3. 4. 3 1 4 Pl. a térfogatáram bizonytalansága 1 n i i i R R X X δ δ Általánosan abszolút hiba (δ, δt, δ ) A térfogatáram abszolút hibája: A térfogatáram relatí hibája: A térfogatáram számeredménye: 1 1 T T 1 1 ( ) i,i i 1 1 ( ) + + 4 1, 1 1 1 i i i i V T T δ δ δ δ 0,%,001976 0 V V δ s m V 3 0,0616,308 0 ±
A honlaról letölthető anyagok htt://www.ara.bme.hu, Oktatás menü, Tantárgyak menü Vagy htt://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/bmegeat3030/009-010-i/labor/ htt://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/bmegeatag01/magyar_kezes/009-010-i/labor/ ht://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/bmegeatae01/009-010-i/labor Vagy (az 5. héttől, amikor már megan a mérés beosztás) htt://www.ara.bme.hu/oseidon Anyagok: Méréselőkészítő óra anyaga (mereselokeszito_menetrend_mertekegysegek.df) Hibaszámítási segédlet (hibaszamitas_meresekhez_009.df, ZH1+Hibaszamitas_info.df) EMB-001 ti. digitális nyomásmérő leírása (EMB-001_Manual.df) Mérési segédletek: M01, M0, M03 M13 (M?.doc, M?.df, M?.html) Mérési jegyzőköny borítóla, minta jegyzőköny (mintameres_jk.doc) Mérési jegyzőköny tartalmi / formai köetelményei (meresko.df) Számítási segédletek (alfa_.df, moody_diagram.df) PowerPoint rezentáció segédlet, minta (netunkod.t)