Основні відомості про вимірювання тиску

Точність вимірювання тиску залежить від вибраного методу вимірювання, від метрологічних характеристик засобів вимірювання, від умов вимірювання та ряду інших причин. При виборі засобів вимірювання необхідно враховувати не ту точність, яка властива при роботі в нормальних умовах, а ту точність, яку прилади можуть забезпечити в даних експлуатаційних умовах. Одночасно важливим є вибір шкали приладу. Необхідно пам’ятати, що допустимі похибки приладів, виражені у виді приведених похибок у відсотках від діапазону виміру. Тому для першої половини шкали приладу похибки виміру більші, ніж для другої.

Необхідно враховувати вплив зовнішніх умов на точність вимірювання.

Місце встановлення приладу повинне бути зручним для обслуговування і спостереження. Довжина з’єднувальних ліній не повинна перевищувати 50 м.

 

 

Таблиця 2.3 – Практичні межі застосування пристроїв для вимірювання тиску

Принцип дії пристрою	Найменування пристрою	Клас точності	Межі вимірювання, Па
нижня	верхня
Вимірюваний тиск врівноважується тис-ком стовпа рідини відповідної висоти	Манометри скляні рідинні U - подібні	0,2¸2		1-10×10^3
Вимірюваний тиск визначається за ве-личиною деформації різних пружних чут-ливих елементів	Манометри трубчаті пружинні Деформаційні самопи-шучі манометри, ваку-уметри, мановакууметри Мембранні напороміри і тягоміри Тягонапороміри	0,6¸4   1,0;1,6     1,5   2,5	±80	0,06-1000×10^6 0,1-160×10^6     0,16-40×10^3   ±20×10^3

Вимірювання витрати рідин, газів і пари

 

Основні поняття. Одиниці витрати

Витрата - кількість речовини (маса або об’єм), що проходить через певний переріз за одиницю часу (1 с або 1 год).

При вимірюваннях, пов’язаних з врахуванням кількості рідини, газів і пари, оперативним контролем, регулюванням і керуванням технологічними процесами в різних галузях промисловості, приходиться визначати масову або об’ємну витрату. Масову витрату визначають в кг/с або кг/год. Об’ємну витрату приводять до нормальних фізичних умов і визначають в м³/с або м³/год.

 

Засоби вимірювання витрати

Витрату вимірюють витратомірами і лічильниками кількості. Витратоміри дозволяють визначити значення витрати в будь-який момент часу. Для визначення кількості вимірюваного середовища за будь-який момент часу потрібно виконати інтегрування. Лічильники визначають кількість середовища за інтервал часу між двома відрахунками. За методами вимірювання витратоміри можна поділити на:

– пневмометричні (напірні), які вимірюють витрату за швидкістю потоку в одній чи декількох точках поперечного перерізу трубопроводу або каналу;

– змінного перепаду тиску, які вимірюють витрату за перепадом тиску в місцевих звуженнях потоку;

– постійного перепаду тиску, які вимірюють витрату по перерізу потоку біля пересувного опору, що обтікається вимірюваним середовищем;

– електромагнітні або індукційні, які вимірюють витрату за ЕРС, що індукується електропровідною рідиною, яка перетинає магнітне поле;

– ультразвукові, які вимірюють витрату за зміщенням звукових коливань середовищем, що рухається;

– тахометричні, які вимірюють витрату за швидкістю обертання ротора, крильчатки або диска, які розміщені у потоці вимірюваного середовища.

Найбільш поширеним є метод вимірювання витрати за перепадом тиску в місцевих звуженнях потоку. В якості звужень використовуються діафрагми, сопла і сопла Вентурі.

Практичні межі використання приладів наведені в табл.2.4.

Таблиця 2.4 - Практичні межі застосовування деяких пристроїв для вимірювання витрати речовини

Пристрої	Тип	Клас точності	Межі вимірювання, м^3/год
нижня	верхня
Ротаметри: для води   для повітря	РС РСС РС РСС	1…4	- - - -	(2,5…6,3) - 10^3 0,016…4 0,063…0,25 0,4…40
Лічильники холод-ної води крильчаті	УВК	2…5	0,06…0,17	2,5…10
Лічильники рідини	ЩЖУ	0,25; 0,5	0,2…14,4	1,5…54
Лічильники газу	РГ	1…2,5	-	2,5…1000

Загальні вказівки по вимірюванні витрати речовини

Точність вимірювання витрати речовини залежить не тільки від типу вибраного звужуючого пристрою, але і від виконання ряду умов. Насамперед вимірювана речовина повинна заповнити весь поперечний переріз трубопроводу перед і за звужуючим пристроєм. Пара не повинна бути перегрітою. Фазовий стан рідини не повинен змінюватися. Конденсат і пил не повинні накопичуватися біля звужуючого пристрою.

При вимірюванні витрати агресивних рідин або газів, а також нафтопродуктів і активних середовищ необхідно встановлювати дифманометри зі спеціальними розділюючими посудинами.

Місце встановлення приладів повинно забезпечувати зручність обслуговування і спостереження. Місця, на яких встановлюються дифманометри, не повинні підлягати вібрації та поштовхам.

2.6 Контрольні запитання

 

1. Що таке вимірювання?

2. Який існує зв’язок між вимірюваною величиною та її числовим значенням?

3. Як проводяться прямі та непрямі вимірювання?

4. Навести приклади прямих та непрямих вимірювання?

5. Які методи вимірювання використовуються при виконанні теплотехнічних замірів?

6. Як класифікуються методи вимірювань?

7. Що таке точність вимірювання?

8. Як класифікуються похибки вимірювання?

9. Що таке абсолютна похибка?

10. Що таке відносна похибка?

11. Що таке клас точності приладу?

12. Що таке температура і які існують температурні шкали?

13. Які існують типи термометрів?

14. Який принцип дії приладів для витмірювання темпера-тури?

15. Наведіть умови правильності вимірювання темпера-тури.

16. Що таке тиск? Наведіть основні одиниці тиску.

17. Які існують пристрої для вимірювання тиску? Який їх принцип дії.

18. Що таке витрата речовини? Наведіть одиниці вимірювання витрати речовини.

19. Наведіть засоби вимірювання витрати і розкажіть їх прин-цип дії.

20. Які умови точності вимірювання витрати?

21. Як визначається абсолютна середньоквадратична похибка вимірювання?

22. Як визначається середньоарифметичне значення вимірю-ваної величини?

23. Як визначається абсолютна похибка вимірювання?

24. Як визначається максимально можлива похибка вимірю-вання?

 

 

3 Лабораторна робота № 2

Дослідження термодинамічних процесів

Мета і задачі роботи

 

Мета - засвоєння та поглиблення теоретичного матеріалу з розділу „Термодинамічні процеси газів”.

Задачі:

– експериментальне визначення показника адіабати повітря;

– набуття навиків виконання теплотехнічного експерименту і обробки одержаних резулътатів;

– використання результатів експерименту в інженерних розрахунках.

 

Теоретичні положення

 

Процеси передачі, використання і перетворення енергії супровожується зміною стану тіл, що приймають участь в цих процесах.

Робота теплоенергетичних машин (теплових двигунів, компpecopів, холодильних машин, термотрансформаторів, тощо), теплоенергетичного і технологічного устаткування (парогенераторів, теплообмінників, абсорберів, печей, тощо) характеризується значною кількістю різноманітних термодинамiчниx процесів, переважну частину котрих можна з неістотною для виробництва похибкою розрахувати як відповідні політропні процеси.

Дуже часто процес нагрівання (охолодження) газу в закритому металевому резервуарі розраховують за формулами ізохорного про­цесу, тобто нехтують зміною об’єму газу в резервуарі. Це можливо то­му, що для переважної більшості конструкційних металів та їх сплавів коефіцієнт лінійного розширення b коливається в межах (5…30)×10^-6K^-1.

Наприклад, при зміні середньої температури стінок резервуара з алюмінієвого сплаву (b= 30×10^-6К^-1)на 100Коб’єм в цьому резервуарі зміниться на 0.9%. Длябільшості технічних розрахунків така похибка допустима.

Часто нехтують при розрахунках теплових процесів зміною тиску газів, пари та рідин в трубах і каналах парогенераторів, теплообмінників, в камерах згоряння газових турбін, двигунів і такі процеси розраховують як ізобарні.

При стисканнігазів в циліндрах поршневих машин, при розширенні робочого тіла в циліндрах двигунів внутрішнього згоряння, в газових турбінах, в соплах машин зміна стану газу відбувається так швидко, що в першому наближенні впливом теплообміну між газом і навколишнім середовищем можна знехтувати, тобто вважати ці процеси адіабатними.

Однією з важливих характеристик адіабатного процесу є показник адіабати k (коефіцієнт Пуассона). Він визначаєтьсяяквідношення ізобарної теплоємності до ізохорної, тобто:

, (3.1)

де С_p, С¢_p, С_mp - середня ізобарна, відповідно, питома (масова), об’ємна та мольна теплоємності; С_v, C¢_v, C_mv - середня ізохорна, відповідно, питома (масова), об’ємна та мольна теплоємності.

Kpім розрахунку адіабатного процесу, значення показника адіабати використовується при розрахунках теплоємності та теплоти політропного процесу, теоретичної швидкості витікання газу, тощо.

Показник адіабати ідеальних газів залежить в основному від числа атомів в молекулі газу. Згідно молекулярно-кінетичної тeopії газів k=1,67 для одноатомних газів (He, Ne, Ar, Kr, Xe, тощо), k=1,4 для двоатомних газів (H₂, N₂, CO, O₂), k=1,3 для газів, молекули яких складаються з трьох і більше атомів (H₂O, CO₂, NH₃,CH₄, тощо).

Із рівняння випливає, що показник адіабати зменшується із підвищенням температури.