ZAKRES EGZAMINU DYPLOMOWEGO
dla kierunku studiów
ENERGETYKA
studia I stopnia in
ż
ynierskie
specjalno
ść
energetyka cieplna i j
ą
drowa
3.
Zagadnienia eksploatacyjne
3.1 Metody pomiaru ciśnienia, temperatury i przepływu płynu
CIŚNIENIE
TEMPERATURA
PRZEPŁYW
Przepływ można zmierzyć:
1)
mierząc prędkość płynu przepływającego przez przewód o znanym polu powierzchni
przekroju poprzecznego
2)
przepływomierzem mechanicznym
3)
przepływomierzem Dopplerowskim (wykorzystującym zjawisko Dopplera).
A)
Pomiar prędkości miejscowej
W obszarze przepływu mogą znajdować się punkty, w których prędkość przepływu v=0,
nazywane punktami spiętrzenia (stagnacji), gdzie ciśnienie przybiera wartości ciśnienia całkowitego,
zwanego ciśnieniem spiętrzenia.
Jeżeli płyn poruszający się ruchem jednostajnym z prędkością
∞
v
pod ciśnieniem
∞
p
napotyka
przeszkodę w postaci ciała zanurzonego, to przed przeszkodą następuje spiętrzenie w punkcie S oraz
opływ rozdzielonych strug dookoła tej przeszkody.
B)
Rurka Pitota
Najprostszym przyrządem służącym do pomiaru prędkości miejscowej jest tzw. rurka Pitota. Jest
to rurka zagięta pod kątem 90
o
i zwrócona wlotem pod prąd. Pionowe ramię rurki jest otwarte lub
połączone z manometrem.
W przypadku pomiaru miejscowych prędkości przepływu wody w przewodach otwartych wzór
przyjmuje postać :
gh
V
2
=
∞
gdzie:
h – wysokość spiętrzenia cieczy ponad powierzchnię swobodną, ponieważ ciśnienie w punkcie
spiętrzenia p
1
=p
b
+
ρg(h+z), a ciśnienie statyczne przepływu niezakłóconego na głębokości z wynosi
∞
p
=p
b
+
ρgz.
Podczas pomiaru prędkości przepływu powietrza w tzw. otwartej przestrzeni pomiarowej o
ciśnieniu
∞
p
=p
b
na najniższym poziomie cieczy w manometrze ustali się ciśneinie spiętrzenia p
1
=p
b
+
ρ
m
gΔz, a zatem:
Rys. Pomiar prędkości w otwartej przestrzeni pomiarowej
C)
Rurka Prandtla
Przyrządem pomiarowym umożliwiającym bezpośredni pomiar różnicy ciśnienia spiętrzenia i
ciśnienia statycznego przepływu niezakłóconego jest rurka Prandtla.
Odbiór ciśnienia statycznego
∞
p
odbywa się na pobocznicy rurki za pośrednictwem otworków.
Ciśnienie przed rurką wzrasta, osiągając maksimum p
1
bezpośrednio u wlotu do rurki, potem zmienia
się, osiągając w odległości (6-8)d od wlotu wartość
∞
p
. W tym przekroju powinien następować
odbiór ciśnienia statycznego.
Jeżeli różnica ciśnień jest mierzona za pomocą manometru różnicowego, to p
1
-
∞
p
=gΔz
m
(
ρ
m
-
ρ) i
zależność przyjmie postać
)
1
(
2
−
∆
=
∞
ρ
ρ
m
m
z
g
V
Rurki Prandtla są przeznaczone do pomiaru prędkości miejscowej strudze jednowymiarowej o
znanym kierunku przepływu i w praktyce są stosowane do przepływu cieczy i gazów w rurociągach.