mérés előkészítő óra i
DESCRIPTION
Mérés előkészítő óra I. Budapest i Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Áramlástan Tanszék. Áramlástan c. tantárgy. 2010. 2009. tavasz. Méréselőkészítő. 2. Általános ismertetés. A tanszéki weblap: www.ara.bme.hu email: [email protected] - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Mérés előkészítő óra I.
Áramlástan Tanszék
2010.
Balczó Márton [email protected]
Istók Balázs [email protected]
Dr. Lohász Máté Márton [email protected]
Nagy László [email protected]
Dr. Régert Tamás [email protected]
Dr .Suda Jenő Miklós [email protected]
Dr .Szente Viktor [email protected]
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Áramlástan c. tantárgy
2.Méréselőkészítő2009.tavasz
Általános ismertetés• A tanszéki weblap: www.ara.bme.hu email:
• www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/BMEGEATAT01/2010-2011-I
• Honlap:„Mérés regisztráció” labor kurzusra feljelentkezés, kurzus váltás
• A hallgatói információcsere: honlap: „POSEIDON” rendszer
• segédanyagok, zh pontszámok, minta jk és prezentáció, pontok, …
• A méréselőkészítő anyagokból mérések előtt és az 1. zh-n kérdés!
• Menetrend:
• 3 előkészítő (6 hét) + 2 mérés (4 hét) + prezentáció, pótmérés (4 hét)
• A jegyzőkönyv leadása a mérés után legfeljebb 1 hét!. Az oktató 2 nap alatt átnézi, válaszol. A hallgatók a személyes konzultáción megbeszélik a lehetséges hibákat, javasolt változtatásokat. Max. +1 hét javításra.
• Lajos T.: Az áramlástan alapjai, 6. fejezet: Áramlástani mérésekc. fejezet
2004 2009
3.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése
• U-csöves manométer
• Betz-rendszerű manométer
• ferdecsöves mikromanométer
• görbecsöves mikromanométer
• digitális kézi nyomásmérő műszer (EMB-001 típ.)
4.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / U-csöves manométerrel I.
• Csőáramlás
• Pillangószelep
• Körvezetéken átlagoljuk a nyomást
H
> g
pB pJ
B Jp p
1 2 ( )ny ny mp gH p g H h g h
A manométer egyensúly egyenlete:
1 2 ( )m nyp p g h
ny <<m
(pl. levegő közeg – víz mérőfolyadék)
Egyébként
(pl. víz közeg – higany mérőfolyadék)
mp g h
( )m nyp g h
Vegyük észre, hogy
( )p f H
5.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / U-csöves manométerrel II.
A mérőfolyadékok sűrűsége mf
(irányszámok)
A manométer egyensúly egyenlete
A nyomásközvetítő közeg sűrűsége: ny (pl. levegő)
31000víz
kgm
3840alkohol
kgm
313600higany
kgm
plevegő - légköri nyomás [Pa] ~105Pa
R - a levegő specifikus gázállandója 287[J/kg/K]
T - légköri hőmérséklet [K] ~293K=20°C
( )m nyp g h
3191
mkg
,RT
p
levegő
levegőlevegő
6.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / U-csöves manométerrel III.
Pl. a leolvasott érték:
A pontossága ~1mm: Az abszolút hibája:
A helyes érték felírása az abszolút hibával(!)
A relatív hibája:
10 1h mm mm
10h mm
1h mm
Hátrányai:
• Leolvasási hiba (kétszer olvassuk le)
• Pontossága ~1mm
• Kis nyomáskülönbségeknél nagy a relatív hiba
Előnye:
• Megbízható
• Nem igényel karbantartást
%,mmmm
hh
1010101
7.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / fordított U-csöves manométer II.
A manométer egyensúly egyenlete
Mivel általában folyadékkal (pl. víz) töltött vezetékekben mérjük a nyomáskülönbséget fordított U-csöves mikromanométerrel, így ha a „mérőfolyadék” ebben az esetben pl. levegő, akkor a sűrűségviszony (1.2/1000) miatt a -l elhagyható.
8.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / Betz-rendszerű mikromanométer
A relatív hiba csökkentése optikai eszközökkel, így a pontosság növelhető.
10 0,1h mm mm A pontossága ~0,1mm: Az abszolút hibája:
A relatív hibája:%101,0
10
1.0
mm
mm
h
h
9.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / ferdecsöves mikromanométer
Döntési szög függő - f() - változó relatív hiba jellemzi.
A manométer egyensúly egyenlete
1 2 mp p g h
sinh L
Pontosság: L~1mm,
Relatív hiba:
%,
sinmmmm
sinhL
LL
5050
30101
10.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / görbecsöves mikromanométer
Állandó relatív hiba és nem lineáris skála jellemzi.
11.Méréselőkészítő2009.tavasz
A nyomás mérése / EMB-001 digitális nyomásmérő
Mérés során használandó gombok listájaBe/kikapcsolása Zöld gombbalGyári kalibráció visszaállítása „0” majd a „STR Nr” (javasolt)Mérési csatornák váltása „CH I/II”0 Pa beállítása „0 Pa”Átlagolási idő váltása (1/3/15s) „Fast/Slow” (F/M/S)
A mérési tartomány:
2p Pa
1250p Pa
A mérési hiba:
12.Méréselőkészítő2009.tavasz
Sebességmérés
• Pitot-cső
• Prandtl-cső
13.Méréselőkészítő2009.tavasz
Sebességmérés / Pitot-cső
Pitot, Henri (1695-1771), francia mérnök.
2
2d ö stp p p v
A dinamikus nyomás meghatározása:
A sebesség meghatározása:
2 2dv p p
14.Méréselőkészítő2009.tavasz
Sebességmérés / Prandtl -cső
Prandtl, Ludwig von (1875-1953), német áramlástani kutató.
15.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés
• Térfogatáram definíció
• Pontonkénti sebességmérésen alapuló módszer
• Nem kör keresztmetszetű vezetékek
• Kör keresztmetszetű vezetékek
• 10-pont módszer
• 6-pont módszer
• Szűkítőelemes módszer
• Venturi-cső (vízszintes/ferde tengely)
• Átfolyó mérőperem (átfolyási szám, iteráció)
• Beszívó mérőperem
• Beszívó tölcsér
16.Méréselőkészítő2009.tavasz
Több mért sebességből átlagsebesség számítás
Nagyon fontos, hogy: átlagok gyöke ≠ gyökök átlaga (!)
Pl. Ha több pontban mérjük a dinamikus nyomást, majd abból sebességet
kívánunk számolni…2
i iv p
1. 2.
3. 4.
1 1
2v p
1 2 3 4 1 2 3 4
1
2 2 2 22
44
n
ii
p p p p p p p pv
vn
HELYESátlagolás
HELYTELEN
átlagolás
17.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapulóNem kör keresztmetszetű vezeték
4
, ,1 1
,1 1 ,2 2 ,3 3 ,4 4
4
n
v v i m i ii iA
m m m m
q vdA q v A
v A v A v A v AAv
1 2 ... . i
AA A áll A
n
Feltéve, hogy:
1. 2.
3. 4.
2vq
3vq
1vq
4vq
18.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapuló I.
Si/D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974
•A sebességprofil feltételezetten másodfokú parabola.•Állandó üzemállapot•Prandtl-csővel végzett dinamikusnyomás mérés.
Kör keresztmetszetű vezeték, 10pont (6pont) módszer
19.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / sebességmérésen alapuló II.
Si/D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974
A sebességmérésen alapuló térfogatáram-mérés előnye a szűkítőelemmel való méréssel szemben, hogy nem változtatja meg a mért berendezés üzemállapotát, illetve hogy a mérés egyszerű.
Hátránya, hogy a hiba viszonylag nagy lehet, a szűkítőelemeshez képest. Hosszú mérés, biztosítani az állandó üzemállapotot. (10pont x 1,5perc = 15 perc)
Kör keresztmetszetű vezeték, 10pont (6pont) módszer
1 2 ... .5A
A A áll
1 10 2 9 3 8 4 7 5 6
2 2 2 2 25
v v v v v v v v v v
v
Feltéve, hogy:
20.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszerVenturi-cső
p1 p2
m
ny
h
H
mq vA .m
kgq áll
s
2 21 1 2 22 2
p v p v
Bernoulli-egyenlet (=áll., U=áll.):
Vq vA 3
.V
mq áll
s
1 1 2 2Vq v A v A
A1 A2
1 2A A 1 2v v
A p
1 4 4
1 1
2 2
2 2
1 1
m ny
ny ny
g h pv
d dd d
21.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / szűkítőelemes módszer
Szabványos szűkítés - nyomáskülönbség
= d/D átmérőviszony,d [m] legszűkebb keresztmetszet átmérőjeD [m] a szűkítést megelőző cső átmérőjeReD = vD/ a Reynolds-szám (alapképlet)v [m/s] átlagsebesség a D átmérőjű csőben[m2/s] kinematikai viszkozitásp1 [Pa] szűkítőelem előtt mért nyomásp2 [Pa] szűkítőelemben vagy utána mért nyomás kompresszibilitási tényező (()~1 a levegő esetén, a nyomásváltozás csekély) átfolyási szám, =(,ReD) (szabványos kialakítás!)
izentrópikus kitevő =p2/p1 nyomásviszony
Átfolyó mérőperem
2 24v
d pq
Vq vA
22.Méréselőkészítő2009.tavasz
Térfogatáram-mérés / szűkítóelemes módszer
Nem szabványos szűkítés - nyomáskülönbség
Beszívó mérőperem (nem szabványos)
6,0
2
4
2
mpmp
v
pdq
beszbesz
v
pdkq
24
2
23.Méréselőkészítő2009.tavasz
A mérési bizonytalanság meghatározása (hibaszámítás) I.
1. 2.
3. 4.
2p
3p
1p
4p
2 ii
pv
pRT
Pl. a térfogatáram bizonytalansága
41 2 3 4
1 2 3 41
2 2 2 2v i i
i
p RT p RT p RT p RTq v A A A A A
p p p p
1 1 2 2 3 3 4 4
12vq R T A p A p A p A p
p
Prandtl-csővel mért nyomások:p1 =486,2Pap2 =604,8Pap3 =512,4Pap4 =672,0Pa
A labor kondíciója:p =1010hPaT=22°C (293K)R=287 J/kg/K
, , ,vq f T p p állandók
A légköri nyomás mérési hibája a leolvasái hibája p=100PaA labor hőmérsékletének mérési hibája, T=1KA Prandtl-csöves nyomásmérés hibája (EMB-001) p=2Pa
0,1m2
3
0,3082sv
mq
24.Méréselőkészítő2009.tavasz
A mérési bizonytalanság meghatározása (hibaszámítás) II.
1. 2.
3. 4.
2p
3p
1p
4p
Pl. a térfogatáram bizonytalansága
2
1
n
ii i
RR X
X
Általánosan abszolút hiba
p, T, p)
A térfogatáram abszolút hibája:
A térfogatáram relatív hibája:
A térfogatáram számeredménye:
pq
pq
vv 1
21
Tq
Tq
vv 1
21
ii,v
i
v
pq
pq
1
21
4
1
2
,
22
2
1
2
1
2
1
i i
iivvvV p
pq
T
Tq
p
pqq
%2,0001976,0 V
V
q
q
s
mqV
3
0616,03082,0
25.Méréselőkészítő2009.tavasz
A honlapról letölthető anyagok
Anyagok:
• Méréselőkészítő óra anyaga (mereselok.pdf)
• Hibaszámítási segédlet (hibaszamitas.pdf)
• EMB-001 tip. digitális nyomásmérő leírása (EMB-001_Manual.pdf)
• Mérési segédletek: M01, M02, M03……M13 (M?.doc, M?.pdf, M?.html)
• Mérési jegyzőkönyv borítólap, minta jegyzőkönyv (mintameres_jk.doc)
• Mérési jegyzőkönyv tartalmi / formai követelményei (mereskov.pdf)
• Mérőperem számítási segédlet (meroperem.pdf)
• PowerPoint prezentáció segédlet, minta (neptunkod.ppt)