Fizika | Áramlástan » Áramlástechnikai mérések

Áramlástechnikai mérések Mérés Prandtl- cső segítségével. Előző tanulmányaikból ismert: A kontinuitás elve: Ahol: c1 a közeg sebessége az 1 pontban c2 a közeg sebessége a 2 pontban A1, A2 keresztmetszetek az előző pontokban c1A1 = c2 A 2 A1 A2 c1 1 p1 c2 2 p2 qv = cA ⎡⎣ m / s ⎤⎦ 3 A közeg térfogatárama: A közeg tömegárama: qm = qv ρü [ kg / s ] Ha a csőbe egy torlóelemet helyeznek a közeg sebességére merőleges irányban, az ütközés pillanatnyi helyén a közeg sebessége : c2=0 c2 c1 p1 p2 A Bernoulli- egyenlet, ideális gázok esetén: 2 1 2 c c2 p1 + ρ + ρgh1 = p 2 + ρ + ρgh 2 2 2 Ahol a szint magasság h1=h2 A közeg sűrűsége: ρ ⎡⎣ kg / m ⎤⎦ 3 H H Ha a Bernoulli-egyenletbe behelyettesítjük a c2=0 értéket és a közeg üzemi állapotát is figyelembe vesszük qv = cA ⎡⎣ m / s ⎤⎦ 3 c1 = 2 ( p2 − p1 ) c1 = ρü 2 pdin ρü c2=0 c1 p2=pö=ps+pd ps p1 pd=pö-ps

pö összes nyomás ps statikus nyomás pd dinamikus nyomás ps A Prandtl-cső elvi vázlata, ahol látható, hogy közös egységbe foglalták a torlópont és a közeg statikus nyomásának kivezetését. 2.1 Szabványmelléklet Félgömb végű Prandtl-cső szerkezeti kivitele pössz ps • A Prandtl-csővel a közeg helyi sebessége mérhető. A mérés során, a Prandtl-csövön elhelyezett egyenletes beosztások segítségével felvesszük a keresztmetszet megfelelő pontjaiban kialakult nyomáskülönbségeket és ebből számoljuk a helyi sebességeket. Ha az átlagsebességet ezekkel az értékekkel képeznénk, eltorzítanánk a mérési eredményt, mert a helyi sebesség értékét, az önkényesen felvett egyenlő távolságra lévő rádiuszpontokban vettük fel. A szabvány tartalmazza azokat a mérési pontokat, amelyek abból adódtak, hogy a kör keresztmetszetét egyenlő területű körgyűrűkké alakították. Így minden helyi sebesség azonos

nagyságú területhez tartozik. • A mérést elvégezve, a helyi sebességek nagyságát felrajzolva a keresztmetszet egy síkjában, az áramlásra jellemző parabolát kapunk. A szabványos helyeken a parabolából kimetszhetők az új helyi sebességek, melyeknek számtani átlagával a térfogatáram számítható. Térfogatáram mérés Prandtl-cső segítségével, ellenőrzése mérőperemmel. Szabványos mérőhelyek kijelölése Prandtl - csöves mérésnél. A nagyméretű pontok a Prandtl-cső mozgatásával felvett értékek Áramlástechnikai mérések. Térfogatáram mérés mérőperemmel. D1 a cső átmérője c1 D2 dm c2 D1 p1 p2 megcsapolás dm a mérőperem átmérője D2 az áramvonal kontrahált átmérője Ebből számolva az átömlési keresztmetszeteket: D π A1 = 4 2 1 Ennek alapján számítható az Am és az A0 keresztmetszet Itt is érvényes az alapátfolyási egyenlet: c1 A1 = c2 A2 qv = cA ⎡⎣ m / s ⎤⎦ 3 qm = qv

ρü [ kg / s ] A Bernoulli- egyenlet: 2 1 2 c c2 p1 + ρ + ρgh1 = p 2 + ρ + ρgh 2 2 2 A közeg teljes mennyisége átáramlik a mérőperem szűkített furatán, a mérés helyén sebessége megnő, nyomása lecsökken. Ezt a törvényt használjuk ki a mérés elvégzésénél. Néhány egyszerűsítést bevezetve: A szűkítési tényező: Am m= A1 A2 μ= Am A kontrakciós tényező: A kontrahált keresztmetszet: A 2 = μA m = μmA1 A közeg sebessége az 1. pontban: A2 μ mA1 c1 = c2 = c2 A1 A1 Behelyettesítve a Bernoulli- egyenletbe: c2 μ m c2 p1 + ρ = p2 + ρ 2 2 2 2 2 2 2 c2 2 2 p1 − p2 = ρ (1 − μ m ) 2 c2 = 2 ( p1 − p 2 ) 1 1− m μ 2 2 ρ Bevezetve az átfolyási tényező fogalmát: α= 1 1− m μ 2 2 Mivel a mérés helye a mérőperem két oldala, a térfogatáram: q v = A m c2 d m π 2 ( p1 − p 2 ) q v = αε 4 ρü 2 ε expanziós tényező, összenyomható közegek estén p1 − p2 értéket jelölhetik:

Δpmérőp A levegő üzemi sűrűsége a normál állapot segítségével Határozható meg: TN p ü ρü = ρ N Tü p N Áramlási sebesség mérése ultrahang segítségével adó vevő v a közeg áramlási sebessége v c c az ultrahang sebessége L L c= t L v= tk t az idő az ultrahang sebessége a közeg sebessége Az L hosszúságot a közegre ráült ultrahang t1 idő alatt tette meg: L t1 = v+c Az ultrahang hőmérséklet-függő, ezért a mérés átalakítva, differenciál-típusú mérőeszközzel elvégezve: adó/vevő v c L vevő/adó Az idő nagysága a fordított irányú ultrahanggal: L t2 = c−v A hangfrekvencia a sebességnél egyszerűbben mérhető: 1 f1 = t1 1 f2 = t2 c+v c−v Δf = f1 − f 2 = − L L 2v Δf = L A frekvencia-különbség mérésével a közeg sebessége számolható Turbinás áramlásmérők. Mágneses jelátalakító Áramlási sebesség mérése indukciós jelátalakítóval. tekercsek

állandó mágnes A tekercseken keletkezett feszültség: U = BDv [V ] Dπ 3 qv = v ⎡⎣ m / s ⎤⎦ 4 2 Dπ qv = U 4B a közeg térfogatárama