Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych: POMIAR CIŚNIENIA opracowali: dr inż. Krzysztof Szczotka dr inż. Piotr Michalak mgr inż. Jakub Szymiczek
Typologia: Laboratoria
1 / 19
Pobierz cały dokument
poprzez zakup abonamentu Premium
i zdobądź brakujące punkty w ciągu 48 godzin
opracowali: dr inż. Krzysztof Szczotka dr inż. Piotr Michalak mgr inż. Jakub Szymiczek
Kraków, AGH, WIMiR, KSEiUOŚ, 2021 r.
Pomiar ciśnienia
2
Pomiar ciśnienia
Z definicji ciśnienie p oznacza stosunek siły F do pola powierzchni A, na które siła ta działa.
p
Wymiarem ciśnienia jest więc jednostka siły odniesiona do jednostki pola powierzchni.
1.1. Jednostki główne
W układzie SI jednostką główna jest 1 N/m^2 zwany paskalem [Pa].
1.2. Wartość ciśnienia może być wyrażona wysokością słupa cieczy
Równoważąc mierzone ciśnienie słupem cieczy manometrycznej oblicza się jego wartość ze wzoru:
gdzie:
ht [m] - wysokość słupa cieczy manometrycznej w temperaturze pomiaru,
g = 9,80665 m/s^2 - przyśpieszenie grawitacyjne.
W przypadku stosowania wody jako cieczy manometrycznej można w uproszczeniu niezależnie od temperatury
przyjąć: (^) H O 1 000 kg/m^3 i wówczas 1 mmH 2 O = 9,80665 N/m^2 =9,80665 Pa
Przy zastosowaniu rtęci jako cieczy manometrycznej, ciśnienie mierzymy wysokością słupa rtęci****. Jest to
Zamienną nazwą tej jednostki jest 1 tor [Tr].
1.3. Jednostki pochodne i inne jednostki stosowane w praktyce
Jednostkami pochodnymi układu SI stosowanymi w praktyce są:
1 at = 1 kG/cm^2 = 0,980665 bar
1 PSI = 1 Lbf/in^2 = 6895 Pa
W fizyce i chemii stosuje się często jako jednostkę ciśnienia 760 Tr czyli atmosferę fizyczną [atm]. Stosowana jest również, zwłaszcza w starszych opracowaniach atmosfera techniczna [at].
Pomiar ciśnienia
Wszystkie przyrządy służące do pomiaru ciśnień wskazują różnicę ciśnień działających po jednej i drugiej stronie elementu pomiarowego (elementu sprężystego, słupa cieczy).
3.1. Ciśnienie bezwzględne (absolutne) pabs
Jeżeli po jednej stronie elementu pomiarowego panuje próżnia, wówczas przyrząd taki będzie wskazywał ciśnienie bezwzględne, czyli ciśnienie mierzone względem próżni. Tylko takimi przyrządami można zmierzyć ciśnienie otoczenia (barometryczne) po. Są to barometry rtęciowe (rys.2) lub stalowe – aneroidy (rys.3). Aneroid rejestrujący nazywamy barografem. Pustą przestrzeń nad meniskiem barometru rtęciowego wypełnia para cieczy manometrycznej o ciśnieniu nasycenia p”. W przypadku, gdy cieczą manometryczną jest rtęć,
bezwzględnemu i nosi nazwę próżni Torricellego.
W przypadku gdy po jednej stronie elementu pomiarowego panuje stałe ciśnienie otoczenia pot , wówczas przyrząd będzie wskazywał ciśnienie względne pw czyli ciśnienie mierzone względem aktualnego ciśnienia otoczenia. W tym przypadku ciśnienie absolutne oblicza się jako sumę ciśnienia otoczenia pot i ciśnienia względnego pw , przy czym ciśnienie otoczenia należy wyrazić w tych samych jednostkach, co zmierzone ciśnienie względne.
Jeżeli ciśnienie absolutne pabs jest większe od ciśnienia otoczenia, wówczas ciśnienie względne wskazywane przez przyrząd nazywamy nadciśnieniem pn (rys.4).
pabs pot to pw pn i pabs ^ pot ^ pn
Jeżeli ciśnienie absolutne pabs jest mniejsze od ciśnienia otoczenia pot , wówczas ciśnienie względne pw wskazywane przez przyrząd nazywamy podciśnieniem pp (rys.4).
pabs pot to pw pp I pabs ^ pot ^ pp
Wartość podciśnienia wyraża się często jako procent próżni apr :
a
pp 100% pr ot
Jeżeli po jednej stronie elementu pomiarowego panuje ciśnienie p 1 a po drugiej p 2 , wówczas przyrząd wskazuje
p
Rys. 2 Barometr rtęciowy
Rys. 3 Aneroid
Rys. 4 Zależności pomiędzy rodzajami mierzonych ciśnień
Pomiar ciśnienia
4. Klasyfikacja przyrządów do pomiaru ciśnienia
4.1. Klasyfikacja według rodzaju i zakresu mierzonego ciśnienia
A. Manometry bezwzględne (absolutne) mierzące ciśnienie względem próżni bezwzględnej: barometry, aneroidy, skrócone wakuometry rtęciowe.
B. Manometry i mikromanometry mierzące nadciśnienie względem ciśnienia barometrycznego.
C. Próżniomierze (wakuometry) i ciągomierze mierzące podciśnienie względem ciśnienia barometrycznego.
D. Manowakuometry mogące mierzyć zarówno nadciśnienie jak i podciśnienie.
E. Manometry i mikromanometry różnicowe mierzące ciśnienie różnicowe.
Mikromanometrami i ciągomierzami nazywamy przyrządy służące do pomiaru ciśnienia rzędu kilku lub kilkudziesięciu mmH 2 O.
4.2. Klasyfikacja według zasady działania
A. Manometry hydrostatyczne (cieczowe) – pomiar opiera się na prawach hydrostatyki.
B. Manometry hydrauliczne – pomiar opiera się na zasadzie hydraulicznej (prawo Pascala).
C. Manometry sprężynowe – pomiar opiera się na zasadzie sprężystego odkształcenia elementu pomiarowego (rurki, membrany mieszka, itp.) pod wpływem działającego na niego ciśnienia.
D. Manometry elektryczne – pomiar opiera się na zmianie własności elektrycznych czujnika (oporowego, piezoelektrycznego, pojemnościowego, indukcyjnego) pod wpływem działającego ciśnienia.
4.3. Klasyfikacja według przeznaczenia
A. Manometry techniczne klasa 6 1
B. Manometry kontrolne i laboratoryjne klasa 1 0,
C. Manometry laboratoryjne i wzorcowe klasa poniżej 0,
5. Manometry i mikromanometry hydrostatyczne
5.1. Manometry cieczowe dwuramienne (U-rurki)
Ze względu na swoją prostotę budowy i techniki pomiaru, U-rurki znalazły najszersze zastosowanie zwłaszcza w pomiarach laboratoryjnych. Według prawa naczyń połączonych w obu gałęziach U-rurki ciśnienia na tych samych poziomach są jednakowe i niezależne od kształtu przekroju. W przypadku gdy nad cieczą manometryczną znajduje się gaz, ciężar jego można pominąć i wówczas dla poziomu x-x (rys.5)
p 1 p 2 g h ; p g h
Czułość wskazań U-rurki (czułość przyrządu) jest tym większa im mniejsza jest gęstość cieczy manometrycznej . Dla wody różnica ciśnień
stosowanych cieczy manometrycznych w temperaturze 20oC zestawiono w tabeli 1.
Tab. 1. Gęstości przykładowych cieczy manometrycznych
[kg/m^3 ]^ ^ [kg/m
Alkohol 792 Chloroform 1 493
Toulen 866
Bromek etylenu 2 172 Woda 998 Bromoform 2 903 Dwusiarczek węgla
1 263 Rtęć 13 546
Czułość U-rurki rtęciowej jest więc 13,6 razy mniejsza niż wodnej.
Rys. 5 Manometr cieczowy dwuramienny, U-rurka.
Pomiar ciśnienia
5.2.3. Mikromanometr kompensacyjny zwany minimetrem (Askania)
Zakres pomiarowy 150 lub 250 mmH 2 O, dokładność odczytu podziałki 0,01 mm, dokładność pomiaru
ciśnienia 0,5 0,2 Pa.
Dwa połączone ze sobą wężem gumowym zbiorniki z 1 i z 2 , z których jeden (pomiarowy) z 2 można podnosić za pomocą śruby mikrometrycznej s , wypełnione są częściowo wodą destylowaną w ten sposób, żeby przy równych ciśnieniach w obu zbiornikach (p 1 = p 2 = pot) i umieszczeniu zbiornika z 2 na wysokości początku podziałki (0) poziom wody w zbiorniku z 1 znajdował się na wysokości ostrza kolca k. Nieznaczne przelanie wody przy napełnieniu lub zmniejszenie jej ilości na skutek odparowania można korygować przez podniesienie lub obniżenie (w niewielkim zakresie) zbiornika z 1 za pomocą nakrętki so. Sprawdzenia i ewentualnego korygowania położenia zerowego minimetru należy dokonywać przed każdym pomiarem. Układ soczewek umożliwia obserwowanie w lusterku obrazu kolca i jego odbicia w wodzie. Poziom wody w zbiorniku z 1 znajduje się na wysokości ostrza kolca, jeżeli obrazy kolca i jego odbicia stykają się.
Pomiar różnicy ciśnień
Do końcówki „+” minimetru podłącza się przewód ciśnienia większego p 1 , do końcówki „-” ciśnienia mniejszego p 2. Na skutek różnicy ciśnień p 1 – p 2 poziom wody w zbiorniku z 1 obniża się, natomiast w zbiorniku z 2 podnosi się, przy czym różnica poziomów h [mmH 2 O] = h 1 – h 2.
Podnosząc za pomocą śruby mikrometrycznej s zbiornik z 2 kompensuje się podłączoną różnicą ciśnień doprowadzając do ponownego zetknięcia się kolca z lustrem wody. Odczytana na śrubie mikrometrycznej wysokość h podniesienia zbiornika z 2 jest wartością mierzonej różnicy ciśnień w mm H 2 O.
Ze względu na kompensacyjną metodą pomiaru, stosowanie minimetru ogranicza się do pomiaru ciśnień stałych nie zmieniających się w czasie pomiaru. Używany jest on do wzorcowania innych mikromanometrów oraz do pomiaru ciśnienia statycznego.
Rys. 8 Mikomanometr kompensacyjny (Askania)
Pomiar ciśnienia
Działanie manometrów hydraulicznych opiera się na zasadzie równowagi hydraulicznej między ciśnieniem a siłą działającą na jednostkę pola powierzchni przegrody ruchomej (np. dzwonu, tłoka) wg równania definicyjnego
p = F/A Manometry hydrauliczne różnią się od manometrów hydrostatycznych głównie tym, że równowaga sił zależy od pola powierzchni elementu ruchomego, przy czym na ogół w danym przyrządzie pole to ma wartość siły. Do tej grupy manometrów należą m. in.: waga dzwonowa, waga pierścieniowa, manometry tłokowe – prasy hydrauliczne.
6.1. Prasa hydrauliczna
Manometry tłokowe stosuje się do pomiaru wysokich ciśnień, przede wszystkim jednak do sprawdzania i statycznego cechowania manometrów. W tym przypadku noszą one nazwę pras hydraulicznych do cechowania manometrów (Rys. 9). Istotą wykorzystania pras hydraulicznych jest znajomość pola powierzchni czołowej A tłoczka oraz siły F prostopadłej do powierzchni A. Ciśnienie oleju wywołane w zamkniętym zbiorniku i działające na powierzchnię A tłoczka równoważone jest siłą F równą ciężarowi G będącego sumą ciężarów tłoczka, tłoczyska oraz talerzy obciążających. Zmiana ilości talerzy powoduje zmianę całkowitej siły F. Przy stałej znanej powierzchni A , można łatwo określić ciśnienie p panujące w układzie. Jeżeli pole powierzchni tłoczka wynosi A = 1m^2 a wartość siły obciążającej G = 1N , to ciśnienie wywołane p = 1 N/m^2 = 1 Pa.
Manometry sprężynowe działają na zasadzie zależności odkształcenia sprężystego od ciśnienia. W zależności od elementu ulegającego odkształceniu manometry sprężynowe dzieli się na:
7.1. Manometry puszkowe (Rys. 10a)
Stosuje się je do pomiaru małych nad i podciśnień w zakresie do 1 bar. Odkształcenie xmax= 810 mm, dokładność 2 3%. Elementem sprężynującym może być puszka metalowa sfalowana na pobocznicy lub puszka posiadająca na jednej lub na obu powierzchniach czołowych membrany z wytłoczonymi współśrodkowo falami. Sfalowanie membrany ma na celu uzyskanie liniowej zależności odkształcenia membrany od ciśnienia.
7.2. Manometry membranowe (Rys. 10b)
Sfalowana metalowa membrana zaciśnięta między kołnierzami korpusu manometru, odkształca się pod wpływem ciśnienia. Odkształcenie to, nie przekraczające 2 mm, przenoszone jest na wskazówkę za pomocą stosunkowo dużej przekładni. Manometry metalowe stosuje się do pomiaru ciśnień nie przekraczających na ogół 10 bar (max. 30 bar), przede wszystkim jednak do pomiaru podciśnień oraz ciśnienia różnicowego. Dużą zaletą tego typu manometrów jest odporność na wstrząsy (mała masa membrany) oraz stosunkowo łatwa możliwość zabezpieczenia powierzchni wewnętrznych przed korodującym działaniem płynów, których ciśnienie się mierzy. Manometry membranowe wykonywane są w niskich i średnich klasach dokładności.
Rys. 9 Manometr tłokowy – prasa hydrauliczna
Rys. 10 Manometry sprężynowe (od góry): puszkowy, membranowy
Pomiar ciśnienia
sygnałach analogowych, niosących informację o najróżniejszych parametrach fizycznych kontrolowanych procesów. Przyjęto następujące sygnały jako typowe dla pomiarów w automatyce:
napięciowe: o 0 - 5 V o 1 - 5 V o 0 - 10 V o 2 - 10 V
prądowe: o 0 - 5 mA o 1 - 5 mA o 0 - 20 mA o 4 - 20 mA
W praktyce najczęściej spotykany jest standard 4-20 mA , oraz nieco rzadziej 0-10 V.
Jak łatwo zauważyć porównując konstrukcję różnych czujników ciśnienia, elementem występującym w większości rozwiązań jest metalowa lub krzemowa membrana, która przetwarza ciśnienie na przesunięcie x. Znaczące różnice pojawiają się dopiero w układach przetwarzających przesunięcie x na wielkość elektryczną służącą do sterowania w układach automatyki albo do wyświetlenia wartości ciśnienia w postaci ciągu znaków liczbowych. Do najpopularniejszych przetworników ciśnienia stosowanych w przemyśle należą:
przetworniki pojemnościowe, przetworniki piezorezystancyjne, przetworniki piezoelektryczne (pomiar ciśnień szybkozmiennych).
8.1. Przetworniki piezorezystancyjne (tensometryczne).
Przetworniki piezorezystancyjne (tensometryczne) wykorzystują efekt zmiany rezystancji materiału pod wpływem odkształcenia membrany na skutek działania ciśnienia. Na jednej z warstw powierzchni membrany wytrawiony jest zestaw piezorezystorów połączonych, w najprostszej wersji, w układzie mostka Wheatstone’a (Rys. 13 ). Identyczną zasadę działania mają czujniki tensometryczne, które zamiast półprzewodnikowych piezorezystorów w układzie mostka mają tensometry oporowe. Czułość piezorezystora jest nawet dziesięciokrotnie większa niż tensometru oporowego, dlatego piezorezystory częściej stosuje się jako czujniki w pomiarach sił oraz naprężeń statycznych i dynamicznych. Zwłaszcza gdy często pożądane jest, aby konstrukcja czujnika była jak najmniejsza. Odkształcenie membrany powoduje odkształcenie połączonych z nią piezorezystorów, zmieniając ich rezystancję. Dwa z nich (R1 i R3) umieszczone równolegle do kierunku naprężenia są rozciągane i ich rezystancja rośnie. Dwa (R2 i R4) umieszczone prostopadle do kierunku naprężenia są ściskane, a ich rezystancja maleje ze wzrostem ciśnienia. Mierzone napięcie nierównowagi mostka Uwy jest proporcjonalne do odkształcenia membrany czujnika i do zmiany ciśnienia działającego na membranę. Czujniki piezorezystancyjne cechują się dużą trwałością, szerokim zakresem ciśnień i małymi rozmiarami. Mają zastosowanie do rejestracji i pomiarów zarówno ciśnień statycznych jak i szybkozmiennych.
8.2. Przetworniki pojemnościowe.
Rys. 14 Przetwornik pojemnościowy
Membrana metalowa lub kwarcowa pokryta warstwą metalu wraz z równolegle do niej zamocowanymi po przeciwnych stronach płytkami stałymi tworzy kondensator. Z jednej strony na membranę działa ciśnienie odniesienia, np. barometryczne, z drugiej zaś ciśnienie mierzone. W zależności od rodzaju ciśnienia odniesienia czujnik może mierzyć ciśnienie absolutne, nad- lub podciśnienie oraz ciśnienie
Rys. 13 Przetwornik tensometryczny
Pomiar ciśnienia
różnicowe. Pod wpływem zmiany ciśnienia membrana ugina się powodując zmianę pojemności kondensatora, która powoduje zmianę napięcia wyjściowego Uwy podłączonego do układu mostka. W zależności od rozwiązania mostek może być albo zrównoważony, albo niezrównoważony. W przypadku mostka zrównoważonego, po zmianie ciśnienia, a co za tym idzie odkształceniu membrany, układ dąży do wyzerowania napięcia Uwy poprzez zmianę pojemności regulowanego kondensatora. W układzie mostka niezrównoważonego mierzone ciśnienie jest proporcjonalne do stosunku napięcia wyjściowego Uwy do napięcia zasilania.
Popularne są również przetworniki pojemnościowe z jedną ruchomą okładką kondensatora. Druga okładka jest nieruchoma. W tych rozwiązaniach okładka ruchoma osadzona jest na membranie i jej przesunięcie jest bezpośrednią funkcją zmiany ciśnienia. Przesunięcie membrany powoduje zmianę pojemności kondensatora. Zmiana pojemności jest przetwarzana na sygnał wyjściowy prądowy, albo napięciowy.
8.3. Przetworniki piezoelektryczne.
Rys. 15 Przetwornik piezoelektryczny
Wykorzystuje się w tym wypadku zjawisko piezoelektryczne niektórych kryształków (kwarc, turmalin, sól Seignette’a) polegające na powstawaniu różnych ładunków elektrycznych, ujemnych i dodatnich, na płaszczyznach płytek wyciętych prostopadle do osi elektrycznych kryształków. Ładunki te są proporcjonalne do siły działającej na
by na powierzchniach skierowanych ku sobie powstawały ładunki jednoimienne. Powstała różnica potencjałów jest następnie wzmacniania i kondycjonowana w układach elektronicznych.
Czujniki piezoelektryczne, ze względu na niską pojemność elektryczną płytki pomiarowej w połączeniu ze skończoną opornością układu pomiarowego, nadają się jedynie do pomiarów ciśnień szybkozmiennych, a w szczególności zmian ciśnienia w silnikach i maszynach tłokowych. Cechują się bardzo dużą trwałością, szerokim zakresem ciśnień i małymi rozmiarami.
8.4. Przetworniki działające na zasadzie zmian przewodności cieplnej gazów pod wpływem ciśnienia
Drucik platynowy zamieszczony w osi cylindrycznego kanału, w którym panuje mierzone ciśnienie, zasilany jest prądem o stałym natężeniu. Temperatura drucika, a więc i jego opór zwiększa się w przypadku gorszych warunków odprowadzenia ciepła do ścianek kanału, czyli w przypadku zmniejszenia się przewodności cieplnej gazu. Przewodność cieplna gazu w końcu zależy od jego gęstości, a więc i ciśnienia. Drucik platynowy stanowi jedną z gałęzi mostka Wheatstone’a. Na identycznej zasadzie działają tzw. próżniomierze Piraniego do pomiaru wysokich próżni.
8.2. Przetworniki oporowe
gdzie k – ciśnieniowy współczynnik oporności, którego wartość zależy od materiału opornika. Stosuje się manganin, dla którego k jest dodatni i wynosi około 0,25 1/Pa. Ze względu na małą wartość współczynnika k , czujniki te stosuje się do pomiaru bardzo wysokich ciśnień rzędu tysięcy bar.
8.5. Przetworniki indukcyjne
Zamianę impulsów ciśnienia na impulsy elektryczne można również osiągnąć przez zmianę indukcyjności obwodu zasilanego prądem zmiennym. Cewka z żelaznym rdzeniem zasilana jest prądem zmiennym o wysokiej i stałej częstotliwości. Gdy na kotwicę umieszczoną na sprężystej membranie działa ciśnienie, wtedy szerokość szczeliny między kotwicą a rdzeniem cewki ulegnie zmianie, a więc zmieni się też natężenie prądu w obwodzie pomiarowym.
W większości przyrządów cechowanie wskaźników wyznacza się doświadczalnie, w związku z czym należy sprawdzić prawidłowość wskazań tych przyrządów bezpośrednio po ich wykonaniu oraz okresowo w miarę upływu czasu ich użytkowania. Sprawdzanie wskazań dokonuje się przez porównanie ze wskazaniami przyrządów wzorcowych samocechowalnych lub przyrządów wzorcowych o wyższej klasie dokładności.
Pomiar ciśnienia
Tab.2 Tabela z wartościami zmierzonych ciśnień
Następnie przechodzimy do obliczenia bezwzględnych błędów pomiaru dla badanych manometrów:
gdzie:
∆p = | p – pref |
pref – wskazanie manometru wzorcowego, [Pa] p – wskazanie manometru badanego, [Pa].
Względny błąd pomiaru badanego manometru:
𝛿𝑝 =
|𝑝 − 𝑝𝑟𝑒𝑓|
|𝑝𝑟𝑒𝑓|
[%]
Tab. 3 Tabela z wartościami błędów względnych
Rodzaj ciśnieniomierza Względny błąd pomiaru δp 1 2 3 4 5 6 7
U-rurka z wodą
U-rurka z alkoholem
Manometr Recknagla
Manometr z czujnikiem
piezoelektrycznym
Tab. 4 Tabela z pomiarami ciśnień statycznych i dynamicznych w rurociągu
Rodzaj ciśnienia: Wskazania przyrządów^ [mm H 2 O] 1 2 3
Statyczne
Całkowite
Dynamiczne
𝜌𝑤^2 2 ,^ stąd:^ 𝑤 = √
2𝑝𝑑 𝜌
Tab. 5 Tabela z wynikami obliczeń ciśnienia dynamicznego i prędkości przepływu w rurociągu.
Wartość j e
Wyniki 1 2 3
Ciśnienie dynamiczne [Pa]
Prędkość przepływu [m/s]
Pomiar ciśnienia
2. POMIAR HISTEREZY MANOMETRU
2.1 Cel i zakres ćwiczenia
Druga część ćwiczenia obejmuje zapoznanie się z przyrządami oraz metodami służącymi do
pomiaru dużych ciśnień, rzędu megapaskali. Zakres ćwiczenia obejmuje sprawdzenie dokładności
oraz histerezy manometru sprężystego (z rurką Bourdona) na prasie hydraulicznej z użyciem
zintegrowanego przetwornika ciśnienia.
2.2 Stanowisko laboratoryjne
Stanowisko przedstawione
na rysunku 4 przeznaczone jest do
sprawdzania dokładności i
histerezy manometrów z wykorzystaniem
zintegrowanego (tensometrycznego)
przetwornika ciśnienia.
Elementy składowe stanowiska to:
Rys. 2. Schemat stanowiska do sprawdzania dokładności i histerezy manometrów; 1 – prasa hydrauliczna, 2 –
manometr badany, 3 – zintegrowany przetwornik ciśnienia (wzorcowy), 4 – zbiornik oleju, 5, 6 – zawory odcinające
Rys. 1 Stanowisko do sprawdzania dokładności i histerezy manometrów
Pomiar ciśnienia
Bezwzględny błąd pomiaru badanego manometru przy wzrastającym ciśnieniu:
gdzie:
pros p pros
pros – wskazanie manometru wzorcowego (badanego) przy rosnącym ciśnieniu, p – wskazanie manometru badanego (wzorcowego).
Bezwzględny błąd pomiaru badanego manometru przy malejącym ciśnieniu:
gdzie:
pmal p pmal
pmal – wskazanie manometru wzorcowego (badanego) przy malejącym ciśnieniu, p – wskazanie manometru badanego (wzorcowego).
Histereza pomiarowa:
gdzie:
phist pmal pros
pmal – wskazanie manometru wzorcowego (badanego) przy malejącym ciśnieniu,
pros – wskazanie manometru wzorcowego (badanego) przy rosnącym ciśnieniu.
Uwaga!
Pozycje w nawiasach dotyczą badania według wskazań ustawianych na manometrze wzorcowym.
3. POMIAR CIŚNIENIA ATMOSFERYCZNEGO
W tej części ćwiczenia należy dokonać odczytu ciśnienia atmosferycznego mierzonego za pomocą
dwóch przyrządów. Pierwszy z nich, to barometr okrętowy BO-863 "Horn" znajdujący się na
ścianie pomieszczenia laboratorium. Podczas odczytu należy zwrócić na jednostki fizyczne,
ponieważ przyrząd posiada dwie skale pomiarowe.
Drugi przyrząd to podobnej konstrukcji barometr laboratoryjny.
Barometr 1: ……………………..
Barometr 2: ……………………..
Pomiar ciśnienia
4. POMIAR CIŚNIENIA STATYCZNEGO W ZBIORNIKU
Ten etap ćwiczenia polega na pomiarze ciśnienia statycznego oraz temperatury w zbiorniku. Zmierzone wartości pozwalają na obliczenie masy powietrza znajdującej się w zbiorniku przed i po procesie sprężania. Aby obliczyć masę powietrza konieczne jest zastosowanie równania stanu gazu doskonałego.
𝑝 1 𝑉 = 𝑀 1 𝑅𝑇 1 ; 𝑝 2 𝑉 = 𝑀 2 𝑅𝑇 2
𝑀 1 =
𝑝 1 𝑉 𝑅𝑇 1
; 𝑀 2 =
𝑝 2 𝑉 𝑅𝑇 2
𝛥𝑀 = 𝑀 2 − 𝑀 1
Rys. 3 Schemat badanej sprężarki [Instrukcja ćwiczenia: Badanie sprężarki tłokowej; Maszyny Przepływowe; KSEiUOS].
Podczas ćwiczenia zostaną zmierzone nadciśnienia w zbiorniku oraz temperatury przed i po sprężaniu. Objętość zbiornika wymagana w obliczeniach wynosi V = 135 l.
Tab. 7 Tabela wyników pomiaru masy sprężonego powietrza
Pomiar ciśnienia
2003
Piotrowski J.: Pomiary, czujniki i metody pomiarowe wybranych wielkości fizycznych i składu chemicznego , PWN, Warszawa, 2017.
red. Mieszkowski M.: Pomiary cieplne i energetyczne , WNT, Warszawa, 1985
