Zakład Miernictwa i Ochrony Atmosfery Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Wydział Mechaniczno-Energetyczny Politechniki Wrocławskiej LABORATORIUM PT. PODSTAWY METROLOGII I TECHNIK EKSPERYMENTU Ćwiczenie nr 6 Temat: SYSTEM DO POMIARU STRUMIENIA OBJĘTOŚCI WODY ZA POMOCĄ ZWĘŻKI Nr grupy Badania i opracowanie wykonał Data ćwiczenia Prowadzący Data oddania sprawozdania Ocena Poprawa

Zadania do wykonania
1. Pomiar maksymalnej różnicy ciśnień w manometrze przy 2600 obr/min.
2. Dobranie odpowiednio mniejszej różnicy ciśnień na kryzie poprzez sterowanie obrotami pompy.
3. Pomiar wartości potrzebnych do obliczenia strumienia objętości przepływu.
4.Wyznaczenie charakterystyki strumienia objętości od różnicy ciśnień.

1. Cel ćwiczenia

• Zapoznanie się z metodą pomiaru strumienia objętości

• Sporządzenie charakterystyki przepływu przez zwężkę q_v=f(Δh)

• Wyznaczenie niepewności pomiaru strumienia objętości

2. Opis przebiegu eksperymentu

Ćwiczenie polegało na zmierzeniu kilku wielkości , z których później został wyznaczony strumień objętości.

Strumień objętości wyznaczono na dwa sposoby. Pierwszym sposobem był pomiar bezpośredni strumienia objętości q_v za pomocą wirnika. Drugi sposób polegał na dokonaniu pomiaru pośredniego i wyznaczeniu strumienia objętości ze wzoru:

C – współczynnik przepływu; ɛ - liczba ekspansji; β – przewężenie (d/D); d – średnica kryzy; D – średnica przewodu; Δp – ciśnienie różnicowe na kryzie, ρ – gęstość przepływającego płynu.

Dla manometru mierzonego U-rurką wartość Δp przyjmuje postać:

Δh – różnica wysokości w manometrze, ρ_m – gęstość cieczy manometrycznej

Sposób wyznaczenia niepewności względnej pomiaru strumienia objętości:

Liczbę ekspansji wyliczono ze wzoru:

W tym przypadku, gdy badano strumień objętości wody(płyn nieściśliwy) wartość liczby ekspansji jest równa ɛ=1.

Pomiarów dokonano przy następujących warunkach otoczenia:

Ciśnienie otoczenia: P_b = 100,72 kPa
Temperatura otoczenia: t_ot­ = 14 ^oC

3. Tabele Pomiarowe

Lp.	n	I	U	Δh	t	qvw	d	C	ρ	qv	U(qv)
	obr/min	A	V	mmhg	^oC	m3/h	mm		kg/m3	m3/h	m3/h
1.	400	1,5	30	5	14,3	3,2	31,4	0,608	999,1	2,05	0,02
2.	600	1,5	40	20	14,2	4,7				4,10	0,05
3.	800	2,0	60	45	14,1	6,9				6,15	0,07
4.	1000	2,5	80	79	14,1	7,9	D	ɛ	ρm	8,14	0,09
5.	1300	4,0	100	124	14,1	10,1	mm	1	kg/m3	10,20	0,12
6.	1500	5,0	120	178	14,1	12,3	50,0		13579	12,22	0,14
7.	1800	6,5	140	243	14,1	14,3				14,28	0,16
8.	2100	8,5	160	317	14,1	16,5	β			16,31	0,19
9.	2300	10,5	180	401	14,1	18,5	0,63			18,35	0,21
10.	2600	12,5	210	495	15	20,8				20,39	0,23

Tab 3.1. Pomiar strumienia objętości z obliczeniami

Tab. 3.2. Analiza niepewności pomiarowych:

u(D)/D	u(ρ)/ρ	u(Δρ)/Δρ	u(Δh)/Δh1	u(ɛ)/ɛ
0,23	0,1	0,1	0,16	0
u(d)/d	u(C)/C	u(g)/g	u(Δp)/Δp	u(qv)/qv
0,04	0,547	0,1	0,16	0,57

4. Wykresy

Rys 4.1. Zależność strumienia objętości od ciśnienia hydrostatycznego(szary – pomiar za pomocą „Ultraflexu”; czarny – za pomocą manometru różnicowego)

5. Przykładowe Obliczenia

Przykład obliczenia strumienia objętości przepływu:

Dokładność jest do drugiego miejsca po przecinku, ponieważ z taką dokładnością robiony był pomiar strumienia objętości na wirniku.

Ponieważ β jest równe 0,63, to niepewność względna stałej C przyjmuje postać:

6. Wnioski

• Wyznaczono charakterystykę .

• Obliczono i przedstawiono w tabeli 3.1. Wartości qv wyliczone dzięki dokonaniu pomiarów różnicy ciśnień.

• Z obliczeń wynika, że przepływomierz Ultraflux posiada zbyt dużą niedokładność, znacznie przekraczającą niepewność pomiaru. Jednak można zauważyć, że im strumień objętości jest większy, tym dokładność przepływomierza wirowego zmniejsza się. Może warto sprawdzić przyrząd dla większych przepływów.