Мета роботи: Вивчення вимірювальної діафрагми як приладу для вимірювання витрати газу, тарировка вимірювальної діафрагми.
Витрата - це фізична величина, яка визначається кількістю рідини або газу, що проходять через трубу або русло в одиницю часу. Розрізняють об'ємну витрату Q, коли кількість речовини вимірюється в об'ємних одиницях, і масовий М, коли воно вимірюється в одиницях маси.
Найбільш поширеним методом вимірювання витрати в трубах є метод його вимірювання по змінному перепаду тиску на пристрої звуження потоку. Схема витратоміра показана на малюнку 13.1. У трубу вставляється пристрій, що звужує потік, наприклад діафрагма - диск з отвором. У місці звуження швидкість потоку зростає, і його кінетична енергія збільшується. Це викликає зменшення потенційної енергії, яка визначається статичним тиском. Тиск в звуженому потоці менше, ніж тиск в потоці до звуження. Різниця тисків зростає зі збільшенням швидкості середовища і служить мірою витрати. Звуження потоку є перетворювачем потоку (або його витрати) у різницю тисків. Різниця тисків вимірюється диференціальним манометром, градуйованим в одиницях витрати.
Як звужено устрою зазвичай використовують так звані нормальні звужують пристрої: нормальні діафрагми (рісунок13.1, а), нормальні сопла (рисунок 13.1,6), труби Вентурі (рісунок13.1, в).
Малюнок 13.1. звужують пристрої
Переваги витратомірів з пристроями звуження потоку полягають в їх універсальності. Цими витратомірами можна вимірювати витрату будь-яких однофазних, а в ряді випадків і двофазних середовищ. Вони придатні для вимірювання витрати в трубах практично будь-якого діаметру і при будь-якому тиску. Регулятор потоку складається з звужено устрою, сполучних трубок і серійно випускається диференціального манометра, конструкція якого не залежить від вимірюваного середовища і витрати. Звуження потоку розраховується за стандартною методикою. Вихідними даними є умови вимірювання і вхідні дані диференціального
манометра. Звужують пристрої виготовляються споживачем.
Основними недоліками витратомірів з пристроями звуження потоку є нелінійна функція перетворення, мале відношення Qmax / Qmin зазвичай не перевищує 3, і труднощі при вимірюванні пульсуючих і змінних витрат. Основна приведена похибка витратомірів цього типу не перевищує 1-3%.
Для адіабатичного течії газу з постійною початковою температурою витрата через діафрагму пов'язаний з тисками перед діафрагмою Р1 і за нею Р2 следующімсоотношеніем:
де у = 1,4показатель адіабати.
КоеффіціентК визначається на основі експериментальної тарировки діафрагми.
Для тарировки вимірювальної діафрагми призначена пневматична система стенду і комп'ютерна система збору інформації.
Лабораторна робота по тарировке діафрагми також може виконуватися в ручному режимі вимірювань, однак це вимагає значних витрат часу, методика такої тарировки нічим не відрізняється від описаної нижче, крім ручного збору та обробки інформації.
Послідовність виконання лабораторної роботи:
1. Підключити ноутбук до плати АЦП, запустити програму, вибрати пункт меню «Витрата повітря».
2. Повністю відкрити редукційний клапан КР2.
3. Включити компресор подачі повітря в ресивер. Дочекатися поки тиск в ресивері підніметься до 5 бар по ДДЗ, після цього відбудеться автоматичне відключення компресора.
4. Відкрити кульові крани в лінії однієї з діафрагм: ВН12, ВН14 або ВНП, ВН15 крани іншої лінії повинні бути закриті. Для визначеності подальша послідовність написана для відкритої лінії ВН12, ВН14.
5. Закрити дросель ДР5.
6. Редукціон клапаном КР2 підняти тиск до 30 кПа по ДД4.
7. Частково відкрити дросель до появи витрати повітря по ротаметру.
8. Підкоригувати редукційним клапаном КР2 тиск для установки 30 кПа по ДД4.
9. Дочекатися стабільних показань ДД4 і ДД5.
10. Натиснути кнопку «Почати вимір».
11. Почекати поки тиск в ресивері впаде не менше ніж на 0,5 бар, але не менше 20 с.
12. Натиснути кнопку «Закінчити вимір».
13. Закрити кран ВН14.
14. На екрані комп'ютера з'являться середні значення витрат і тисків за час експерименту і їх среднеквадратические відхилення (CKO). У разі, якщо СКО не перевищує 5% від середнього значення, натиснути кнопку «Додати точку».
15. Відкрити кран ВН15.
16. Збільшити відкриття дроселя для збільшення витрати.
17. Повторити пункти 8-16 два-три рази.
18. Натиснути кнопку «Підібрати коефіцієнт», на екрані відобразиться значення коеффіціентаК для даної діафрагми, на графіку відобразиться крива, побудована за тарувального точкам.
19. Зберегти дані та графік в файли.
20. Записати значення тиску перед діафрагмою і коефіцієнта К.
21. Натиснути кнопку «Очистити дані».
22. Повторити пункти 4-21, збільшуючи тиск до 60 кПа і 90 кПа.
23. Закрити крани, дросель, повністю відкрити КР2.
24. Виключити компресор подачі повітря в ресивер.
25. Проаналізувати відхилення експериментально отриманих точок від тарировочной кривої, а також вплив тиску перед діафрагмою на коефіцієнт К. Зробити висновки.
26. Повторити дослідження для другої діафрагми, порівняти коефіцієнти К.
ЗВЕРНІТЬ УВАГУ: при включенні компресора в ході експерименту слід закрити кран на виході з діафрагми, дочекатися накачування ресивера до тиску 5 бар і відключення компресора. Після цього можна продовжувати експерименти. На час запуску компресора слід зупиняти вимірювання програмою. Компресор автоматично включається при падінні тиску в ресивері до 2 бар при включеному тумблер «Подача повітря в ресивер».
Примітка: при тривалій перерві між лабораторними роботами з використанням повітря рекомендується скинути тиск повітря в ресивері, для цього потрібно частково відкрити кран ВН11 (приблизно на третину), після закінчення витоку повітря з ресивера закрити кран ВН11.
Лабораторна робота №14.