Pomiar ciśnienia - wykonanie ćwiczenia

POMIAR CIŚNIENIA
CEL ĆWICZENIA
Zapoznanie się z budową i działaniem przyrządów do pomiaru ciśnienia bezwzględnego, względnego i
różnicy ciśnień.
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Zapoznać się z przyrządami do pomiaru ciśnienia bezwzględnego, względnego i różnicy ciśnień
(zmierzyć ciśnienie atmosferyczne – barometr cieczowy, ciśnieniomierz elektryczny - wyparka).
2. Przeprowadzić wzorcowanie manometru sprężystego – dokonać 5 odczytów wskazań manometru
kontrolnego (prasy hydraulicznej) i badanego manometru sprężystego przy podwyższaniu i
obniżaniu ciśnienia, obejmując cały zakres pomiarowy badanego manometru.
3. Zmierzyć temperaturę wrzenia wody (500 ml) pod obniżonym ciśnieniem dla 2 wartości ciśnienia.
4. Odczytać wskazania ciśnienia na wejściu i wyjściu z pompy (ssanie i tłoczenie).
5. Dokonać pomiarów:
a. zmian ciśnienia w zależności od przepływu powietrza regulowanego
zmianami średnicy płytek – manometr z rurką pochyłą
Wyznaczyć zmiany ciśnienia przy przepływie powietrza przez przewód regulowany przez
zmianę średnicy otworu za pomocą płytek. Po uruchomieniu urządzenia i ustaleniu się
przepływu powietrza przez około 30 sekund, odczytać na anemometrze prędkość
przepływu powietrza i długość wypełnienia rurki [mm].
b. strat ciśnienia podczas przepływu płynu w rurociągu – manometr
hydrostatyczny rurkowy
Wyznaczyć straty ciśnienia w analizowanym układzie dla 3 różnych strumieni objętości
wody. Charakteryzowane strumienie objętości wody powinny być zawarte pomiędzy
minimalną, a maksymalną wartością możliwą do uzyskania w badanym układzie.
Odpowiadają one minimalnemu i całkowitemu otwarciu zaworu do regulacji strumienia
objętości.
Zainstalowane w układzie punkty pomiarowe mierzą ciśnienie statyczne przepływającej
wody. podłączone są do poszczególnych manometrów, na skalach których odczytuje się
różnice ciśnień spowodowanych stratami ciśnienia na poszczególnych elementach
armatury.
W manometrach I – III cieczą manometryczna jest rtęć, a w nanometrach IV i V –
trójchlorek etylenu. We wszystkich manometrach nad cieczą manometryczną znajduje się
ciecz płynąca w rurociągu, tzn. woda. Odczyty wykonuje się w mm słupa cieczy
manometrycznej.
Manometr I podłączony jest do punktu pomiarowego na początku i na końcu
analizowanego układu. Na skali manometru I odczytuje się straty ciśnienia w całym
układzie.
Manometr II określa straty ciśnienia na zaworze.
Manometr III mierzy różnicę ciśnień na zwężce.
Manometr IV określa straty ciśnienia spowodowane przepływem wody przez dwa kolana
oraz krótki prosty odcinek przewodu zawarty pomiędzy nimi.
Manometr V wskazuje straty ciśnienia na prostym odcinku przewodu o określonej
długości.
Uruchomienie stanowiska:
- włączyć pompę na 1 minutę (odpowietrzenie układu),
- otworzyć zawór do regulacji strumienia objętości (100% otwarcia),
- odkręcić ściskacze na przewodach impulsacyjnych.
Po upływie 3 minut, po ustaleniu przepływu, odczytać wskazania na skali manometru III.
Na podstawie otrzymanego maksymalnego wychylenia cieczy manometrycznej ustalić 3
różne malejące wskazania manometru III. Wskazaniom tym odpowiadają strumienie
1
objętości wody zawarte pomiędzy wartością maksymalną i minimalną. Dla każdego
wybranego wskazania manometru III wykonać pomiary strat ciśnienia:
a) za pomocą zaworu do regulacji strumienia objętości ustalić żądane wskazania
manometru III,
b) po upływie 3 minut określić na skali licznika do cieczy strumień objętości V w m3/min,
pomiar wykonać dwukrotnie,
c) odczytać wskazania manometrów I – V.
Po przeprowadzeniu wszystkich pomiarów wyłączyć układ przez wykonanie następujących
czynności:
- zamknąć zawór do regulacji strumienia objętości,
- zakręcić ściskacze na przewodach impulsacyjnych,
- wyłączyć pompę.
c. strat ciśnienia powietrza przy badaniu procesu fluidyzacji – manometr
hydrostatyczny rurkowy
Wyznaczyć straty ciśnienia powietrza w analizowanym układzie przy 4 poziomach
wypełnienia pojemnika: 5, 10, 15, 20 cm.
W manometrach I – III cieczą manometryczna jest zabarwiona woda.
Manometr I określa różnicę między ciśnieniem powietrza przed zwężką i ciśnieniem
atmosferycznym.
Manometr II określa różnicę ciśnień na zwężce.
Manometr III mierzy straty ciśnienia powietrza podczas procesu fluidyzacji.
Uruchomienie stanowiska:
- zasypać ziarnem pojemnik na określoną wysokość,
- włączyć ostrożnie wentylator i ustawić przepływ powietrza, aby ziarno znajdowało
się w stanie fluidalnym (stan płynu),
- odczytać wskazania manometru I, II i III.
d. zmian ciśnienia przy przepływie płynu przez membranę w procesie
ultrafiltracji – manometr sprężysty
Wyznaczyć zmiany ciśnienia płynu w analizowanym układzie dla 5 różnych strumieni
przepływu przez membranę.
Uruchomienie stanowiska:
- włączyć urządzenie i załączyć pompę
- ustawić częstotliwość obrotów silnika [Hz] dla 5 wartości w zakresie od 20 do
50 Hz,
- po ustaleniu przepływu, dokonać pomiaru ciśnienia na manometrach znajdujących
się przed i za membraną, zbierając 50 ml przesączu dla każdego ustawienia
częstotliwości obrotów silnika
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Sklasyfikować ciśnieniomierze. Oryginalny zakres pomiarowy przedstawić w jednostkach: Pa,
at, bar, mm Hg, mm H2O. Wyniki zestawi w tabeli:
L.P
1
Nazwa przyrządu
Zakres pomiarowy
oryginalnych
jednostkach
w
Zakres pomiarowy w Pa,
at, bar, mm Hg, mm H2O
Pa
at
bar
mm Hg
mm H2O
2
2. Wzorcowanie manometru sprężystego – określić uchyby:
klasa =
nr pomiaru
∆p
⋅ 100%
zakres pomiarowy
pw wzorcowany
pb badany
MPa
MPa
∆p
Klasa
1
3. Temperaturę wrzenia wody pod obniżonym ciśnieniem
Ciśnienie [hPa]
Temperatura wrzenia [oC]
barometryczne
100
4. Wskazania ciśnienia na wejściu i wyjściu z pompy (ssanie i tłoczenie)
Pozycja pompy
Ciśnienie
ssanie
toczenie
5. a) Zmiany ciśnienia w zależności od przepływu powietrza regulowanego zmianami
średnicy płytek
∆p = h ⋅ g ⋅ (ρ c − ρ)
gdzie:
h – wysokość słupa cieczy manometrycznej
g – przyspieszenie ziemskie g=9,81 [m/s2]
ρc – gęstość cieczy manometrycznej (toluen) ρc = 870 [kg/m3]
ρ – gęstość płynu w przestrzeni mierzonego ciśnienia, ρ=1 [kg/m3]
h = l ⋅ sin α,
α = 15 o
l – długość wypełnienia rurki, [m]
Nr płytki
Prędkość przepływu powietrza [m/s]
Różnica ciśnień
Wnioski
5. b) Straty ciśnienia podczas przepływu płynu w rurociągu
Obliczyć średni strumień objętości Vśr w m3/min.
L.P
Średni
strumień
objętości
[m3/min]
Wskazania
manometru
I [mm Hg]
Wskazania
manometru
II [mm Hg]
Wskazania
manometru
III [mm Hg]
Wskazania
manometru IV
[mm C2HCl3]
Wskazania
manometru
V [mm C2HCl3]
1
Ze wskazań manometru obliczyć spadek ciśnienia:
- w całym układzie
- na zaworze
- na zwężce
- na odcinku z 2 kolanami
- na prostym odcinku rurociągu
z poniższego wzoru:
∆p = h ⋅ g ⋅ (ρ c − ρ)
3
gdzie:
h – wysokość słupa cieczy manometrycznej [m]
g – przyspieszenie ziemskie g=9,81 [m/s2]
ρc – gęstość cieczy manometrycznej ρc [kg/m3] [ρC2HCl3=1590; ρHg=13600]
ρ – gęstość płynu w przestrzeni mierzonego ciśnienia (woda), ρ= 998 [kg/m3]
Wnioski
5. c) Straty ciśnienia powietrza przy badaniu procesu fluidyzacji
L.P
Wysokość
wypełnienia [cm]
Wskazania manometru
I [mm H2O]
Wskazania manometru
II [mm H2O]
Wskazania manometru
III [mm H2O]
1
Ze wskazań manometru obliczyć różnicę ciśnień:
- między ciśnieniem powietrza przed zwężką i ciśnieniem atmosferycznym
- na zwężce
- straty ciśnienia powietrza podczas procesu fluidyzacji
z poniższego wzoru:
∆p = h ⋅ g ⋅ (ρ c − ρ)
gdzie:
ρc – gęstość cieczy manometrycznej (woda) ρc = 998 [kg/m3]
ρ – gęstość płynu w przestrzeni mierzonego ciśnienia (powietrze), ρ=1 [kg/m3]
Wnioski
5. d) Opór membrany przy przepływie płynu w procesie ultrafiltracji
L.P
Częstotliwość
obrotów [Hz]
Określenie natężenia przesączu
Ciśnienie
na wlocie
p1 [MPa]
J=
Ciśnienie
na wylocie
p2 [MPa]
Różnica ciśnień
∆P [kPa]
Czas pomiaru
t [s]
V p  m3 
A ⋅ t  m 2 ⋅ s 
gdzie: Vp- objętość przesączu [m3] Vp= 50 ml= 5*10-5 m3
A – powierzchnia membrany [m2] A= 0,175 m2
t- czas [s]
Wyznaczenie oporu membrany Rm
Rm =
∆P  kPa ⋅ m 2 ⋅ s 

J 
m3

gdzie: Rm- opór membrany
∆P- różnica ciśnienia statycznego na membranie [kPa]
J- natężenie przesączu
Wnioski
6. Obliczyć wartość podciśnienia w wyparce pracującej pod ciśnieniem 0,38 at, wiedząc że ciśnienie
barometryczne wynosi 756 mm Hg.
4