Indrumar Mne

Embed Size (px)

Text of Indrumar Mne

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    1/96

     Îndrumar de laborator

    MĂSURAREAMĂRIMILOR

    NEELECTRICE

    Ioana Opriş

    Petre Blaga

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    2/96

      1

    PREFAŢĂ 

    Laboratorul de măsurarea mărimilor neelectrice (MMN) este destinatstudiului metodelor de măsură Şi interpretĂrii rezultatelor privind

     principalele mărimi termofizice şi termodinamice utilizate În analiza proceselor termoenergetice. Scopul realizării lucrărilor de laborator este de afimiliariza studenţii facultăţii de Energetică cu metodele moderne demăsurare a următoarelor mărimi: 

    -  măsurarea temperaturilor; 

    -  măsurarea presiunilor; -  măsurarea vitezelor; -  măsurarea debitelor; -  măsurarea nivelelor; -  măsurarea concentraţiilor de gaze; -  măsurarea umidităţii gazelor; -  măsurarea cuplurilor de forţe; -  măsurarea pierderilor de presiune locale; -  măsurarea pierderilor de presiune liniare; -  distribuţia de debite în diferite configuraţii de sisteme conducte. Lucrările de  laborator se realizează cu aparate şi pe standuri de

    măsură moderne, cu posibilitatea vizualizării proceselor supuse analizelor precum şi al prelucrării rezulatelor pe computer, prin intermediul unor programe specifice implementate în acest scop.

    Progresul în domeniul măsurătorilor este mai puţin legat de aplicareaunor principii noi de funcţionare si mai mult de îmbunătăţire a celorexistente. Schimbările importante se referă  la miniaturizarea aparatelor,calitatea materialelor utilizate, dar mai ales la dezvoltarea sistemelorelectronice de achiziţie date şi traductoare de semnale. Dezvoltareamicroprocesoarelor face ca semnalele digitale să se aplice din ce în ce maimult în domeniul măsurătorilor , în defavoarea celor analogice. Totodată,

     penetrarea masivă a informaticii conferă aparatelor de măsur ă o « inteligenţă

    » crescută şi posibilitatea integrării uşoare în sisteme informatice complexe.Studenţii, beneficiari ai acestor instruiri, sunt  invitaţi să-şi cultive

    imaginaţia şi inventivitatea. Informaţiile prezentate în acest îndrumar suntutile nu numai studenţilor, dar si specialiştilor mai puţin familiarizaţi cutehnicile de măsurare actuale.

    Mulţumim pe această cale pentru sprijinul acordat de către şefulcatedrei de Producerea şi Utilizarea Energei, precum şi al Decanatuluifacultăţii de Energetică în realizarea şi editarea acestui îndrumar, absolutnecesar procesului de educare tehnică a studenţilor facultăţii de Energetică. 

    Autorii

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    3/96

     2 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    CUPRINS

    DESCRIERE LABORATOR 51. MĂSURAREA TEMPERATURILOR   15

    1.1. Standul pentru măsurarea temperaturilor   151.1.1. Prezentarea standului de măsură  151.1.2. Termometre mecanice

    - Termometru de sticlă cu lichid - Termometrul bimetalic- Manotermometrul

    16

    1.1.3. Termometre electrice- Termorezistenţa - Termistorul- Termocuplul

    18

    1.1.4. Panoul de comandă al băii termostatate  211.1.5. Date tehnice ale termometrelor 23

    1.2. Verificarea termometrelor 251.2.1. Scopul lucrării  25

    1.2.2. Consideraţii teoretice 251.2.3. Procedeul de măsură  251.2.4. Prelucrarea datelor 26

    1.3. Inerţia termică a termometrelor electrice(termorezistenţa, termistorul, termocuplul) 

    28

    1.3.1. Scopul lucrării  281.3.2. Consideraţii teoretice 281.3.3. Procedeul de măsură  281.3.4. Prelucrarea datelor 29

    1.4. Verificarea senzorului termometrelor rezistive(termorezistenţa, termistorul) 

    31

    1.4.1. Scopul lucrării  311.4.2. Consideraţii teoretice 311.4.3. Procedeul de măsură  311.4.4. Prelucrarea datelor 32

    1.5. Verificarea traductorului termorezistenţei  331.5.1. Scopul lucrării  331.5.2. Consideraţii teoretice 341.5.3. Procedeul de măsură  341.5.4. Prelucrarea datelor 34

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    4/96

      3

    2. MĂSURAREA PRESIUNILOR   362.1. Determinarea constantei micromanometrului cutub înclinat cu ajutorul micromanometrului Askania

    36

    2.1.1. Scopul lucrării  362.1.2. Consideraţii teoretice

    - Micromanometrul Askania- Micromanometrul cu tub înclinat

    36

    2.1.3. Procedeul de măsură  39

    2.1.4. Prelucrarea datelor 402.2. Verificarea unui traductor de presiune. Trasareacaracteristicii traductorului de presiune

    41

    2.2.1. Scopul lucrării  412.2.2. Consideraţii teoretice 412.2.3. Descrierea dispozitivului de verificare

    - Ajustarea punctului de zero- Verificarea traductorului- Caracteristica traductorului de presiune

    42

    2.2.4. Date tehnice ale dispozitivului de verificare 472.2.5. Procedeul de măsură  482.2.6. Prelucrarea datelor 49

    3. MĂSURAREA UMIDITĂŢII ATMOSFERICE  523.1. Scopul lucrării  523.2. Consideraţii teoretice 523.2.1. Psihrometrul

    - Psihrometrul clasic- Psihrometrul Assmann

    54

    3.2.2. Higrometrul cu fir de păr 563.3. Procedeul de măsură  573.4. Prelucrarea datelor 59

    3.5. Anexe 614. MĂSURAREA DEBITELOR   63

    4.1. Obiectivul lucrărilor   634.2. Metoda de măsurare  634.3. Descrierea standului de măsură  634.4. Date tehnice privind sistemele de măsură  664.5. Formule de calcul 674.6. Modul de lucru 694.7. Înregistrarea rezultatelor măsurătorilor   69

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    5/96

     4 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    4.8. Calculul mărimilor şi prezentarea rezultatelor   705. DETERMINAREA COEFICIENŢILOR DE

    PIERDERI LOCALE DE PRESIUNE72

    5.1. Obiectivul lucrării  725.2. Metoda de măsurare  725.3. Descrierea standului de măsură  735.4. Date tehnice privind sistemele de măsură  755.5. Modul de lucru 755.6. Înregistrarea rezultatelor măsurătorilor   76

    5.7. Prelucrarea datelor 776.  DETERMINAREA COEFICIENŢILOR DE

    PIERDERI LINIARE DE PRESIUNE.DISTRIBUŢIA DE DEBITE INTR-O REŢEA DECONDUCTE

    79

    6.1. Obiectivul lucrărilor   796.2. Metoda de măsurare  806.3. Descrierea standului de măsură  816.4. Lista lucrărilor   826.4.1. Determinarea coeficientului de pierderi lineare de

     presiune83

    6.4.2. Determinarea caracteristicii reţelei şi adistribuţiei de debite pentru o reţea de conducte legateîn paralel

    86

    6.4.3. Determinarea caracteristicii reţelei şi adistribuţiei de debite pentru o reţea de conducte legateîn serie

    89

    6.4.4. Determinarea caracteristicii reţelei şi adistribuţiei de debite pentru o reţea de conducte inelar ă 

    91

    6.4.5. Determinarea pierderilor de presiune şi acaracteristicii de debit pentru trecerea de la două

    conducte legate în paralel la o singur ă conductă 

    93

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    6/96

     6 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    DESCRIEREA LABORATORULUI

    Laboratorul de măsurarea mărimilor neelectrice (MMN) este destinatstudiului metodelor de măsură  a mărimilor termofizice şi termodinamice.Lucr ările de laborator se referă la: măsurarea temperaturilor, măsurarea

     presiunilor, măsurarea debitelor de fluide, analiza gazelor de ardere,

    măsurarea umidităţii gazelor, măsurarea pierderilor de presiune liniare,locale şi totale pe diferite configuraţii de sisteme de conducte etc. 

    În acest scop, laboratorul dispune de mai multe standuri experimentalemoderne, amplasate în cadrul laboratorului din sala EH 105 A. Acestea sunt

     prevăzute cu aparatur ă  locală  de măsură  şi comandă  şi cu posibilitatea deachiziţie date, stocare şi prelucrare pe computer.

    (a)  Dotare laborator

    Laboratorul de măsurarea mărimilor neelectrice are în componenţa saurmătoarele standuri şi aparate de măsură individuală:

    - Standul integrat pentru măsurarea temperaturilor joase, subpunctul de fierbere al apei. Standul are posibilitatea de a realizamăsurători de temperatur ă cu ajutorul termometrelor de dilatare cu lichid(cu mercur sau alte lichide), termocuplelor, termorezistenţelor, termo-semiconductorilor, termometrelor în infraroşu şi spot lasser. Incomponenţa standului este integrat un sistem de achiziţie  date şi un

    computer. Acesta ofer ă  posibilitatea vizualizării in timp real amăsurătorilor efectuate, sub forma de grafice de variaţie în timp.Prelucrarea ulterioar ă  a datelor este posibila, pe baza tabelelor saugraficelor de variaţie în timp înregistrate.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    7/96

     6 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Vedere de ansamblu stand (stânga) şi termometru în infraroşu (dreapta)

    Camera de termografiere în infraroşu 

    - Standul de măsură a presiunilor şi a diferenţelor de presiune. Acestaeste un stand complet automatizat ce cuprinde: o pompă hidraulică  cu

     piston acţionată manual prin intermediul unui şurub cu pas fin, traductor

    de presiune piezoelectric, manometru etalon cu greutăţi, sistem deachiziţie  date şi computer cu software adecvat pentru înregistrareadatelor măsur ate.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    8/96

      7

    Vedere de ansamblu stand măsurare presiuni

    - Standul pentru măsurarea presiunilor cu micromanometre. Estecompus dintr-o instalaţie manuală pentru realizarea de presiuni coborâte

     bazat pe principiul vaselor comunicante, Presiunile generate pot fimasurate cu micromanometrul cu tub U, cu micromanometrul cu tub

    înclinat şi micromanometrul tip Askania.

    Vedere de ansamblu stand măsurare presiuni 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    9/96

     8 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    - Standul pentru măsurarea debitelor pe baza reducerii de secţiune(diafragmă, tub Venturi, ajutaj). Standul este compus dintr-un bazincu volum mare de apă, o pompă de circulaţie în circuit închis cu turaţie variabilă, aparatele de măsură  a debitului, a volumului de apa simicromanometre cu tuburi U verticale gradate.

    Vedere de ansamblu stand măsurare debite 

    - Standul pentru măsurarea debitelor cu debitmetre ultrasonice.  Secompune dintr-un debitmetru ultrasonic cu sonde de măsură detaşabile,

     pentru diferite temperaturi (temperaturi joase sub 100 °C şi temperaturiridicate peste 100 °C). Măsur a este complet computerizată cu timpi descalare variabili prestabiliţi prin programare digitală, cu afişare grafică 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    10/96

      9

     pe display-ul aparatului şi  posibilitate de interconectare serială  cu uncomputer extern performant şi imprimantă proprie etc.

    Vedere de ansamblu instalaţie de măsură debite cu ultrasunete

    Debitmetrul cu ultrasunete Digi Sonic

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    11/96

     10 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    - Standul pentru măsurarea vitezelor fluidelor. Cuprinde o instalaţie cuaer ventilat cu ventilator cu turaţie variabilă şi tubulatura de circulaţie.Măsur a vitezei aerului se poate realiza prin intermediul tuburilor Pitot,Pitot mediat, Annubar, a anemometrului cu fir cald, cu palete sau cupe.

    Anemometru cu cupe

    - Standul pentru determinarea pierderilor de presiune liniare şilocale pe diferite elemente de reţea. Se compune dintr-un bazin cu volum

    mare de apă, pompă  de circulaţie  cu turaţie  variabilă  în circuit închis,elemente de reţea în diferite configuraţii, impreuna cu sistemul de măsură a

     presiunilor cu tuburi U verticale gradate în milimetri. Se pot determina pierderile de presiune pe fiecare element de reţea  din circuit, pesubansamble şi întreaga instalaţie. 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    12/96

      11

    Standul pentru determinarea pierderilor de presiune

    - Standul pentru determinarea distribuţiei de debite pe diferiteconfiguraţii de reţele şi a funcţionării pompelor în serie şi în paralel.Standul este compus dintr-un bazin cu volum mare de apă cu suprafaţaliberă, pompe de circulaţie cu turaţie variabilă şi o reţea hidraulica. Suntdisponibile diferite  posibilităţi de configuraţii de reţele hidraulice: reţea simplă  alimentată  de la un capăt, reţea  simplă  alimentată  de la două capete, reţele  serie, reţele  în paralel, reţea  inelar ă  sau reţea  buclată.Standul are posibilitatea determinării distribuţiei de debite pe diferiteleramuri, a pierderilor de presiune şi de determinare a graficelor

     piezometrice pentru fiecare configuraţie hidraulică în parte.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    13/96

     12 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Standul pentru determinarea distribuţiei de debite

    Standul pentru analiza concentraţiei gazelor de ardere. Standul are încomponenţă mai multe tipuri de aparate, prin diferite principiul de analiză.Una dintre metode o constituie absorbţia selectivă a componentelor dintr-unamestec cu ajutorul analizorului ORSAT, care utilizează substanţe chimiceabsorbante destinate numai pentru gazele respective: CO2, CO, O2 etc.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    14/96

      13

    Analizorul concentraţiei de gaze ORSAT

    Altă metodă de măsurare a concentraţiei de gaze se realizează prin absorbţieselectivă de radiaţii infraroşii.

    Analizorul concentraţiei de gaze prin absorbţie în infraroşu tip TESTO 350-XL

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    15/96

     14 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Analizorul concentraţiei de gaze prin absorbţie în infraroşu tip INFRALYT 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    16/96

      DESCRIEREA LABORATORULUI   15

    1. MĂSUR AREA TEMPERATURILOR

    1.1. Standul pentru măsurarea temperaturilor

    1.1.1. Prezentarea standului de măsură 

    1 –  suport2 –  cutie depozitare3 –  priza alimentare tensiune220 V

    4 –  priza alimentare tensiunevariabilă 

    5 –  întrerupător principal6 –  rezistenţe de 10, 100, 1000 Ω 7 –  multimetru digital8 –  afişaj digital pentru Pt100

    9 –  afişaj digital pentru termistor10 –  afişaj digital pentrutermocuplul de tip K

    11 –  termometru cu mercur12 –  termometru bimetalic13 –  termometru manometric14 –  vas izolat15 –  psihrometru16 –  reşou electric nisip17 –  baie termostatată 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    17/96

     16 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    1.1.2. Termometre mecanice

    Standul de măsură conţine trei termometre electrice: termometrul de sticlă cu lichid, termometrul bimetalic şi manotermometrul.

    Termometrul de sticlă cu lichid

    Termometrul de sticlă cu lichid se bazează pe dilatarea unui lichid (mercursau lichid organic) odată cu variaţia temperaturii.

    1 –  bulb (elementul sensibil)2 –  tub capilar din sticlă 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    18/96

      DESCRIEREA LABORATORULUI   17

    Termometrul bimetalic

    Termometrul bimetalic se  bazează  pe dilatareadiferită  a două metale ce au coeficienţi de dilatarediferiţi, alipite, dispuse elicoidal.

    Capătul liber al bimetalului este legat la aculindicator. Deformarea bimetalului odată cu variaţia 

    temperaturii conduce la deplasarea capătului liber şia acului indicator.

    Manotermometrul

    1 –  ac indicator2 –  bimetal3 –  legătura fixă 4 –  teaca protectoare

    5 –  cutie cadran

    Bolţ pentrucalibrare

    Manotermometrul se bazează pemodificarea presiunii unui gaz închis într-unrezervor odată cu modificarea temperaturii(conform legii gazelor perfecte).

    Presiunea este măsurată cu ajutorul unuimanometru şi indicată pe cadran. 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    19/96

     18 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    1.1.3. Termometre electrice

    Standul de măsură  conţine trei termometre electrice: termorezistenţa,termistorul şi termocuplul. Acestea convertesc temperatura într-un semnalelectric, indicat pe un display digital în valori de temperatur ă.

    Termorezistenţa 

    Termorezistenţa  este de tipul Pt-100. Aceasta se  bazează  pe modificarea

    rezistenţei unui conductor electric odată cu temperatura.Traductorul de temperatură este programat astfel încât să indice temperaturacorectă pentru un senzor de tipul Pt-100. Senzorul Pt-100 este conectat într-o configuraţie  cu trei fire, pentru a compensa  parţial  erorile de măsură  ceapar datorită firelor de legătură lungi.Mărimea de ieşire a traductorului este o tensiune, transmisă către un displaydigital. Tensiunea este disponibilă  şi la 2 mufe de ieşire, de unde poate fi

     preluată de sistemul de achiziţie, care o afişează  în domeniul 0  –  100 ºC,corespunzător intrării de 0 -10 V.Rezistenţa  senzorului Pt-100 poate fi simulată  prin conectarea intrăriidisplay-ului cu rezistenţele încorporate în standul de măsură:

    - 100 Ω corespunzător pentru 0 ºC- 110 Ω corespunzător pentru 25.7 ºC

    1 –  display digital2 –  mufa Pt-1003 –  Mufe pentru simularea Pt-1004 –  Mufe pentru r ezistenţe (10,100 si 1000 Ω)5 –  Mufe laborator (ieşire

    0 –  10V)

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    20/96

      19

    Termistorul

    Termistorul este de tipul NTC. Acesta se bazează pe modificarea rezistenţeiunui semiconductor odată  cu temperatura: rezistenţa  semiconductoruluiscade odată cu creşterea temperaturii.Caracteristica termistorului are o linearitate bună numai în domeniul 20 –  55

    ºC, motiv pentru care se pot face măsurători corecte numai în acest domeniude temperaturi.Caracteristica este memorată într-un program al afişajului. Valoarea indicată 

     pe display este disponibilă şi ca semnal analogic de ieşire  (0  –  10 V = 0  –  100 ºC), pentru sistemul de achiziţie de date.

    1 –  Display digital2 - Mufe laborator (termistor

     NTC)3 - Mufe laborator (ieşire

    0 –  10V)

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    21/96

     20 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Termocuplul

    Termocuplul se  bazează  pe efectul Seebeck: generarea unei tensiunielectromotoare diferite, în funcţie de temperatură.Termocuplul este de tipul K. Caracteristica acestuia este memorată  în

     programul display-ului.

    Totodată, tensiunea este disponibilă  şi ca semnal analogic de ieşire pentrusistemul de achiziţie de date (0 –  10 V = 0 –  1000 ºC),.

    1 –  Display digital2 –  Mufa termocuplu

    3 - Mufe laborator (ieşire 0 –  10V)

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    22/96

      21

    1.1.4. Panoul de comandă al băii termostatate

     Afişaj: 

    Sus: indicatori de controlLinia 1: Valoarea instantaneeLinia 2: Temperatura de lucru (setpoint)

    S xxx.xxLinia 3: Valoarea instantanee I/E

    (aceeaşi cu cea din linia 1) 

     Butoane:

    Start/stop

    Selectarea temperaturii de lucru (setpoint 1, 2, 3)

    Selectarea valorilor de avertizare şi siguranţă Selectarea funcţiunilor din menu 

    Cursor (stânga sau dreapta)

    Editare (creştere sau descreştere) 

    ENTER (salvează valoarea/parametrul sautrece la meniul inferior)

    ESCAPE (anulează intrările sau revine la meniul anterior) 

    Înterupător principal, iluminat

    Ajustarea protecţiei la temperatură maximă 

    (conform IEC 61010-2-010)

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    23/96

     22 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Setarea temperaturii din baia termostatată 

    Setari din fabrică:

    Apăsaţi  butonul pentru a intra în meniulde selectare a temperaturilor. Pot fi setate 3temperaturi diferite (SETP 1, SETP 2, SETP 3).Setarea se poate face în timp ce baiatermostatată este oprită sau pornită.

    Exemplu: Selectarea temperaturii de lucru1.  Apăsaţi  butonul  până apare pe

    afişaj pasul dorit

    2.  Apăsaţi 

    (!) Baia termostatată  va folosi nouatemperatur ă  de lucru pentru reglareatemperaturii.

    Exemplu: Setarea temperaturii de lucru

    “SETP 3” 

    1. Se apasă butonul  până apare pe afişajtemperatura de lucru dorită (SETP 3)în exemplu: SETP 3/70.0 ºC (ultimul digitclipeşte)2. Schimbarea valorii la 85ºC.Se utilizează  cursoroarele  până începe să clipească cifra ce urmează a fi modificată Se utilizează  cursoroarele pentru a

    modifica valoarea cifrei respective (-, 0, 1, 2, 3,… 9). În exemplu: SETP 3/85.0 ºC (ultimul digitclipeşte)3. Se apasă  pentru memorarea valorii.

    (!) Valoarea nou introdusă va fi utilizată imediat pentru reglarea temperaturii de lucru.Indicatorul pentru încălzire începe sa clipească.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    24/96

      23

    1.1.5. Date tehnice ale termometrelor

    Termometrul bimetalic:

    - domeniul de măsură: 0 …200 ºC - lungimea tecii de protecţie: 160 mm- diametrul tecii de protecţie: 8 mm

     Manotermometrul:

    - domeniul de măsură: 0 …200 ºC - lungimea tecii de protecţie: 160 mm- diametrul tecii de protecţie: 8 mm- mediul de măsură: azot

    Termorezistenţa:

    - senzorul de temperatură: Pt 100- domeniul de măsură: 0 … 200 ºC - afişaj digital: 0 … 100 ºC - semnal ieşire: 0 … 10 V 

    Termistorul:

    - senzorul de temperatură: NTC- domeniul de măsură: 0 … 55 ºC - rezistenţa: R 50 = 359.3 şi

    R 25 = 886.2 Ω - afişaj digital: 0 … 100 ºC - semnal ieşire: 0 … 10 V 

    Termocuplul:

    - senzorul de temperatură: termocuplu tip K- domeniul de măsură: 0 … 1000 ºC - afişaj digital: 0 … 1000 ºC - semnal ieşire: 0 … 10 V 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    25/96

     24 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Tabelul 1. Rezistenţa Pt-100 conform DIN IEC 751

    Valoarea rezistenţei în [Ω] 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    26/96

      25

    1.2. Verificarea termometrelor

    1.2.1. Scopul lucrării

    Însuşirea tehnicii de măsurare  a temperaturilor şi de verificare atermometrelor.

    Termometre utilizate în lucrare (vezi standul de măsură al temperaturilor  –  capitolul 1.1):

    - Termometre mecanice: termometrul cu mercur, manotermometrul,termometrul bimetalic- Termometre electrice: termorezistenţa, termistorul, termocuplul

    1.2.2.  Consideraţii teoretice

    Termometre mecanice:  termometrul cu mercur, manotermometrul,termometrul bimetalic –  vezi capitolul 1.1.2

    Termometre electrice:  termorezistenţa, termistorul, termocuplul  –   vezicapitolul 1.1.3

    1.2.3.  Procedeul de măsură 

    -  se introduc toate termometrele în baia termostatată 

    -  se porneşte baia termostatată -  se setează  (vezi capitolul 1.1.2)

    temperatura de lucru SETP 1 peo valoare cu maximum 1 ºC maimare decât temperatura apei din

     baia termostatată. Aceasta vareprezenta temperatura etalon a

     primului regim de lucru; senotează în tabelul de măsurători.

    -  apa se va încălzi până  latemperatura de lucru

    -  la cca. 5 minute după cetemperatura instantanee a ajuns

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    27/96

     26 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    la valoarea temperaturii de lucru se citesc indicaţiile tuturortermometrelor şi se notează în tabelul de măsurători.

    -  se setează o nouă valoare a SETP 1, cu 3 ºC mai mare decât valoareaanterioară şi se face o nouă măsurătoare într-un nou regim de lucru,după procedeul de mai sus

    -  în total, se fac 5 seturi de măsurători  pentru 5 regimuri de lucrudiferite

    Tabel măsurători:Termometru  Notaţie  Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Temperatura etalon (delucru)

    t 0 [ºC] 

    Termometrul de sticlă  t 1 [ºC]Termometrul bimetalic t 2 [ºC]Manotermometrul t 3 [ºC]

    Termorezistenţa  t 4 [ºC]Termistorul t 5 [ºC]

    Termocuplul t 6  [ºC]

    1.2.4.  Prelucrarea datelor

    -  se calculează erorile absolute şi relative pentru fiecare termometru,în funcţie de temperatura etalon, t 0 (vezi tabelul de erori absolute şitabelul de erori relative):

    o  eroarea absolută: verificat a   t t     0   [ºC]

    o  eroarea relativă: 1000

    0

    %  

    t t  verificat    [ºC]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    28/96

      27

    Tabel erori absolute:

    Termometru  Notaţie  Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Temperatura etalon (delucru)

    t 0 [ºC] 

    Termometrul de sticlă  εa1 [ºC]Termometrul bimetalic εa2 [ºC]

    Manotermometrul εa3 [ºC]Termorezistenţa  εa4 [ºC]Termistorul εa5 [ºC]Termocuplul εa6  [ºC]

    Tabel erori relative:

    Termometru  Notaţie  Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Temperatura etalon (delucru)

    t 0 [ºC] 

    Termometru de sticlă  ε%1 [%]

    Termometru bimetalic ε%2 [%]Manotermometru ε%3 [%]Termorezistenţa  ε%4 [%]Termistor ε%5 [%]Termocuplu ε%6  [%]

    -  se reprezintă grafic erorile absolute şi relative;-  se compară rezultatele obţinute şi se trag concluzii

    t 0  [ºC] 

     % 

    [%] 

    t 0 [ºC] 

     a 

    [ºC] 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    29/96

     28 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    1.3. Inerţia termică a termometrelor electrice(termorezistenţa, termistorul, termocuplul)

    1.3.1. Scopul lucrării

    Evidenţierea fenomenului de inerţie termică a termometrelor de contact.Termometre utilizate (vezi standul de măsură al temperaturilor  –   capitolul1.1): termorezistenţa, termistorul, termocuplul

    1.3.2.  Consideraţii teoretice

    Termometre electrice:  termorezistenţa, termistorul, termocuplul  –   vezicapitolul 1.1.3

    1.3.3.  Procedeul de măsură 

    Verificarea comportamentului în apă:

    -  se porneşte baia termostatată 

    -  se setează  temperatura de lucru SETP 1 la valoarea de 80 ºC (vezicapitolul 1.1.2).

    -  apa din baia termostatată se încălzeşte până la temperatura de lucrualeasă 

    -  după atingerea temperaturii de lucru se porneşte sistemul de achiziţie pentru înregistrarea datelor (butonul START)

    -  se introduce unul dintre cele trei termometre electrice în baiatermostatată 

    -  simultan cu introducerea termometrului în baia termostatată  se porneşte  un cronometru. Se notează  la intervale de timp cât maiscurte timpul şi temperatura corespunzătoare (2 secunde) şi secompletează în tabelul de măsurători.

    -   pe ecranul calculatorului se vizualizează variaţia tensiunii de ieşire atraductorului:o  canalul 1: termorezistenţa, curba albastră o  canalul 2: termistorul, curba roşie o  canalul 3: termocuplul, curba verde

    Valorile sunt înregistrate automat într-un fişier  text (din care ulterior potfi extrase perechi de valori tensiune  –   timp şi calculate valorilecorespunzătoare temperatur ă  –  timp)

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    30/96

      29

    -  după aplatizarea curbei (încheierea operaţiei de măsurare  atemperaturii), se scoate termometrul din baia termostatată  şi seurmăreşte graficul de scădere al tensiunii măsur ate  până ce aceastadevine constantă 

    -  la încheierea măsurătorii se întrerupe înregistrarea datelor, sesalvează datele şi graficul de pe ecran

    -  măsurătorile se repetă pentru celelalte două termometre electrice.

    Verificarea comportamentului în nisip:

    -  se porneşte reşoul, pe poziţia 3-  nisipul se încălzeşte până la o anumită temperatur ă -  se introduce unul dintre cele trei termometre electrice în nisip-  simultan cu introducerea termometrului în nisip se  porneşte  un

    cronometru. Se notează la intervale de timp cât mai scurte timpul şitemperatura corespunzătoare (5 secunde) şi se completează în tabelulde măsurători.

    -  se re petă  pe rând măsurătorile pentru celelalte două termometreelectrice

    Tabel timp răspuns:

    Timpul Termorezistenţa Termistorul Termocuplul[sec] t 1 [ºC] t 2 [ºC] t 3 [ºC]0

    .....

    .....

    .....…. 

    Momentulaplatisăriicurbei

    1.3.4.  Prelucrarea datelor

    -  se trasează  graficele de variaţie  a temperaturii la creşterea, pentrufiecare dintre cele trei termometre electrice

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    31/96

     30 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    -   pentru fiecare termometru se calculează:o  constanta de timp  (timpul după care diferenţa  dintre

    temperatura iniţială  a elementului sensibil şi temperaturafinală  este egală  cu 0,632 din diferenţa  maximă detemperatură):

    initial  final    t t T      632,0  [sec]

    o  timpul de răspuns  5%  (timpul după care diferenţa  dintretemperatura elementului sensibil şi cea a mediului nudepăşeşte   5% din diferenţa maximă  posibilă):

    T    995,25   [sec]

    o  timpul de răspuns  2%  (timpul după care diferenţa  dintretemperatura elementului sensibil şi cea a mediului nudepăşeşte   2% din diferenţa maximă  posibilă):

    T    912,32   [sec]

    -  se compară rezultatele obţinute şi se trag concluzii

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    32/96

      31

    1.4. Verificarea senzorului termometrelor rezistive(termorezistenţa, termistorul)

    1.4.1.  Scopul lucrării

    Evidenţierea fenomenului de variaţie  a rezistenţei termometrelor rezistive(termorezistenţa, termistorul) în funcţie de temperatură.

    Însuşirea tehnicii de măsurare  a rezistenţelor termometrelor electrice

    rezistive şi verificarea senzorilor acestora.

    Însuşirea modalităţii  de calcul a temperaturii în funcţie  de r ezistenţă, cuajutorul tabelelor.

    Termometre utilizate (vezi standul de măsură al temperaturilor  –   capitolul1.1): termorezistenţa, termistorul.

    1.4.2.  Consideraţii teoretice

    Termometre electrice: termorezistenţa, termistorul –  vezi capitolul 1.1.3

    1.4.3.  Procedeul de măsură 

    -  se introduc în baia termostatată termometrele ale căror senzorise verifică  (termorezistenţa,termistorul)

    -  se porneşte baia termostatată -  se setează  (vezi capitolul 1.1.2)

    temperatura de lucru SETP 1 peo valoare cu maximum 1 ºC maimare decât temperatura apei din

     baia termostatată. Aceasta vareprezenta temperatura etalon a

     primului regim de lucru; senotează în tabelul de măsurători.

    -  apa se va încălzi   până latemperatura de lucru

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    33/96

     32 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    - la 5 minute după ce temperatura instantanee a ajuns la valoareatemperaturii de lucru se măsoară rezistenţa celor doi senzori, cu multimetruldigital

    -  valorile celor două rezistenţe se notează în tabelul de măsurători -  se setează o nouă valoare a SETP 1, cu 3 ºC mai mare decât valoarea

    anterioară şi se face o nouă măsurătoare într-un nou regim de lucru,după procedeul de mai sus

    -  în total, se fac 5 seturi de măsurători  pentru 5 regimuri de lucrudiferite

    Tabel măsurători:

    Termometru  Notaţie  Sursa Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Etalont et  [ºC]  măsur a

     Ret  [Ω] calculTermorezistenţa   R1 [Ω] măsur aTermistorul  R2 [Ω] măsur a

    1.4.4.  Prelucrarea datelor

    -   pentru fiecare set de măsurători se află rezistenţa corespunzătoaretemperaturii etalon, prin interpolare, din tabelul 1. (capitolul 1.1.3).

    -  se calculează erorile absolute şi relative pentru rezistenţe  în funcţie de etalon şi se completează în tabelul de erori absolute şi cel de erorirelative:

    o  eroarea absolută: verificat et  R   R R      [Ω]

    o  eroarea relativă: 100%  

    et 

    verificat et 

     R R

     R R

       [%]

    Tabel erori absolute rezistenţe:

    Termometrul  Notaţie [UM]

    Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Etalon  Ret  [ºC] Termorezistenţa  ε R1 [ºC]Termistorul ε R2 [ºC]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    34/96

      33

    Tabel erori relative rezistenţe:

    Termometrul  Notaţie [UM]

    Regimul de lucru1 2 3 4 5

    Etalon  Ret  [Ω] Termorezistenţa  ε R%1 [%]

    Termistorul ε R%2 [%]

    -  se reprezintă grafic erorile absolute şi relative

    -  se compară rezultatele obţinute şi se trag concluzii

    1.5.  Verificarea traductorului termorezistenţei

    1.5.1. 

    Scopul lucrăriiEvidenţierea fenomenului de variaţie a rezistenţei termorezistenţei în funcţie de temperatură.

    Însuşirea modalităţii  de calcul a temperaturii în funcţie  de rezistenţă, cuajutorul tabelelor. Însuşirea modalităţii  de verificare a unui traductor detemperatură rezistiv

    t et  [ºC] 

     R% [%] 

    t et [ºC] 

     R  [Ω] 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    35/96

     34 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Termometre utilizate (vezi standul de măsură al temperaturilor  –   capitolul1.1): termorezistenţa.

    1.5.2.  Consideraţii teoretice

    Termometre electrice: termorezistenţa  –  vezi capitolul 1.1.3

    1.5.3.  Procedeul de măsură 

    -  se deconectează termorezistenţa de la standul de măsur ă -  în mufele pentru rezistenţe  se introduc pe rând următoarelerezistenţe: 10 Ω, 100 Ω, 110 Ω. 

    -  se citeşte valoarea de temperatură indicată pe display pentru fiecarerezistenţă 

    Tabel măsurători  şi rezultate:

    Termometru  Notaţie  Sursamărime 

    Regimul de lucruR=10[Ω]

    R=100[Ω]

    R=110[Ω]

    Etalon Ret  [Ω]  setat

    t et  [ºC] calcul

    Termorezistenţa t 1 [ºC] măsură ε1 [ºC] calculε%1 [%] calcul

    Termistorult 2 [ºC] măsură ε2 [ºC]  calculε%2 [%] calcul

    1.5.4.  Prelucrarea datelor

    -  din tabelul 1 (vezi capitolul 1.1.3) se obţin  temperaturile etaloncorespunzătoare rezistenţelor introduse

    -  se calculează  erorile absolute şi relative de măsură  pentrutemperaturi, considerându-se valorile citite din tabelul 1 drept etalon:

    o  eroarea absolută: verificat etalon   t t       [ºC] ;

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    36/96

      35

    o  eroarea relativă: 100%  

    etalon

    verificat etalon

    t t    [%] ;

    -  se trasează graficele de variaţie ale erorilor absolute şi relative

    -  se compară rezultatele obţinute şi se trag concluzii

    t et  [ºC] 

     R% [%] 

    t et [ºC] 

     R  [Ω] 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    37/96

     37

    2. MĂSUR AREA PRESIUNILOR

    2.1. Determinarea constantei micromanometrului cu tub înclinat cu ajutorul micromanometrului Askania

    2.1.1. Scopul lucrării

    Însuşirea modalităţii de măsură a presiunilor cu ajutorul micromanometruluiAskania şi cu ajutorul micromanometrului cu tub înclinat.

    Determinarea constantei unui micromanometru cu tub înclinat, princompararea indicaţiilor acestuia cu ale unui micromanometru Askania. 

    2.1.2. Consideraţii teoretice

    Micromanometrul tip Askania şi micromanometrul cu tub înclinat suntaparate de măsurat diferenţe mici de presiune cu precizie ridicată. Ordinulde mărime al diferenţelor de presiune măsurate este de câţiva zeci mmH2O.

    Micromanometrul Askania

    Aparatul este compus dintr-un tub U care are la fiecare capăt  câte unrezervor, dintre care unul este fix (RF) iar celălalt mobil (RM). Rezervorulmobil se poate deplasa pe verticală, pentru a compensa prin celălaltdiferenţa de presiune.

    RM

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    38/96

      DESCRIEREA LABORATORULUI   37

    În rezervorul fix (RF) se află un con orientat cu vârful în jos. Vârful acestuiaeste amplasat la o înălţime  de referinţă, corespunzătoare nivelului egal încele două  rezervoare (deci presiunilor egale). Imaginea conului se reflectă de suprafaţa lichidului manometric. Ca urmare, atunci când privim prindispozitivul de vizare, se văd două  conuri: unul real şi unul virtual(reflectat).

    Aceste conuri pot fi într-una din următoarele situaţii:

    o

      vârf în vârf : dacă nivelul în rezervorul fix este la valoarea de referinţă (acesta este momentul în care se citeşte  înălţimea rezervorului mobil)  –  cazul p1 = p2 : 

    o  la distan ţă unul de celălalt : dacă nivelul în rezervorul fix este sub cel de

    referinţă (vârful conului se află deasupra lichidului manometric)  –  cazul p1 > p2 : 

    o  cu vârfurile intrate unul în celălalt : dacă nivelul în rezervorul fix este peste cel de referinţă (vârful conului este în lichidul manometric) –  cazul p1 < p2 : 

    Diferenţa de presiune indicată de micromanometrul ASKANIAcorespunzătoare unei denivelări hask  (mm) citite la poziţia de echilibru este: 

     p1 = p2 

     p1 > p2 

     p1 < p2 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    39/96

     38 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    3102

      ask O H ask    h g  p       [N/m2]

    unde:

    O H 2    - densitatea lichidului manometric din aparat

    (apa: 10002

    O H    kg/m3);

     g  - acceleraţia gravitaţională (g = 9,81 m/s2); Δhask  - denivelarea citită [mm].

    Micromanometrul cu tub înclinat

    Micromanometrul cu tub înclinat este compus dintr-un rezervor legatla un tub înclinat.

    Diferenţa de presiune se determină cu relaţia: 

    3

    2

    2

    2

    13 10sin10    

      

        k  L

    d  L g  H  g  pti          [N/m

    2]

    unde:

       - densitatea lichidului manometric din aparat (apa: 10002 O H    kg/m3); g  - acceleraţia gravitaţională (g = 9,81 m/s2); H   –  denivelarea coloanei de lichid ims L  –  lungimea coloanei de lichid în tub imms  - unghiul de înclinare al tubului faţă de orizontală d 1 , d 2  –  diametrul tubului, rezervoruluik  - constanta aparatului [N/m3]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    40/96

      39

    Constanta aparatului depinde de densitatea lichidului manometric utilizat şide caracteristicile constructive ale aparatului (poziţia tubului înclinat,diametrul tubului înclinat şi cel al rezervorului): 

     

      

     

    2

    2

    2

    1sind 

    d  g k         

    Pentru aparatul utilizat d 2 >> d 1, ceea ce face ca raportul2

    2

    2

    1

    d   să  fie foarte

    mic, neglijabil. Ca urmare, constanta k   se poate exprima cu suficientă

     precizie prin relaţia: 

          sin   g k    [N/m3]

    2.1.3. Procedeul de măsură 

    - se monteazăcele două

    micromanome-tre în poziţie delucru, cu ajutorulşuruburilor decalare şi anivelelor aflate

     pe postamenteleaparatelor.- se aduce la

     priza (+)  af iecărui aparat

    tubul flexibil de cauciuc la capătul căruia se creează suprapresiunea. Priza (– ) se lasă liberă (sub acţiunea presiunii atmosferice). - cu ajutorul balonului de plastic se creează o suprapresiune, care estemăsurată de cele două manometre.

     Notă:  Se are în vedere ca suprapresiunea creată să nu depăşeascădomeniul de măsură al aparatelor (pentru ca lichidul manometric să nu fiedeversat în afara aparatului).- se efectuează  măsurătorile cu cele două  micromanometre şi se notează mărimile citite ( Δhask  şi  Δ pti ), în tabelul de măsurători şi rezultate

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    41/96

     40 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    - se repetă măsurătorile pentru cinci valori de presiuni diferite generate cuajutorul balonului de plastic.

    Tabel de măsurători  şi rezultate:

     Nr.crt.

     Δhask(mm)

     Δpask(N/m2)

     Δpti(N/m2)

     L

    (mm) K

    (N/m3) K*

    (N/m3)măsur a calcul calcul măsur a Calcul calcul

    1

    2345

    2.1.4.  Prelucrarea datelor

    -  se calculează  Δpask conform relaţiilor date la capitolul 2.1.2-  ţinând seama că ambele micromanometre au măsur at aceeaşi

     presiune, rezultă  ask ti   p p    

    -   pentru fiecare set de măsurători, constanta k  se obţine din:3

    10

     L

     pk    ti  [N/m2]

    -  constanta aparatului se estimează ca valoare medie a valorilorobţinute în cele cinci seturi de măsurători:

    n

    i

    ik n

    k 1

    *   1  

    unde: n = 5 reprezintă număr ul de seturi de măsurători 

    -  se trag concluzii referitor la valoarea medie a constantei şi la valoriledin fiecare set de măsurători 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    42/96

      41

    2.2.  Verificarea unui traductor de presiune.Trasarea caracteristicii traductorului de presiune

    2.2.1. Scopul lucrării

    Însuşirea modalităţii de verificare a unui traductor de presiune cu ajutoruldispozitivului de calibrare cu piston şi greutăţi 

    2.2.2. Consideraţii teoretice

    Dispozitivul se  bazează  pe o presiune etalon generată  cu ajutorul unorgreutăţi. Acestea sunt aşezate deasupra unui piston introdus într-un sistemhidraulic umplut cu ulei. Presiunea uleiului din sistem este măsurată  cuajutorul traductorului.

    Presiunea etalon se determină din relaţia:

     A

    G p   [N/m2]

    în care:G - greutatea ce acţionează asupra pistonului:

     g mG     [N]unde: m  –  masa [kg];

     g   –  acceleraţia gravitaţională (9.81 m/s2); A  –  suprafaţa secţiunii pistonului:

    4

    2d 

     A 

      

      [m2]

     piston cu 

    greutăţi 

    traductor

    sistemhidraulic

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    43/96

     42 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    unde: d   –  diametrul pistonului [m]

    2.2.3. Descrierea dispozitivului de verificare

    unitatea de sarcina greutăţi 

    traductor de presiunesistem hidraulic

    sistem de reglarecu manivelă 

     placa de bază 

    sonda de presiune

    afişaj tensiuneieşire traductor  

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    44/96

      43

    Dispozitivul de verificare al traductoarelor de presiune conţine două componente principale:-  sonda de presiune: cilindru în care se înfiletează traductorul de presiune

    verificat-  unitatea de sarcină: cilindru în interiorul căruia intr ă un piston deasupra

    căruia pot fi aşezate diferite greutăţi (pentru a se obţine diverse valori de presiune).

    Cele două  componente ale dispozitivului sunt unite printr-o conductă umplută  cu ulei, care permite transmiterea presiunii generate de greutăţi către sonda de presiune.

    Atunci când greutăţile sunt aşezate pe suportul pistonului, presiunea dinsistem creşte. Greutăţile sunt proiectate astfel încât să fie posibile variaţii de

     presiune cu câte 0.5 bar. Presiunea din interiorul sistemului este măsurată cuajutorul traductorului de presiune (printr-un senzor de presiune legat la uncircuit electronic).

    Display digital

    Traductor presiune

    Circuit electronic(circuit punte sicondiţionare semnal)

    Senzor

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    45/96

     44 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Ajustarea punctului de zero

    Se ridică  pistonul din cilindru,cu ajutorul manivelei

    Se scoate pistonul din cilindru

    Cu ajutorul manivelei, seajustează  nivelul de ulei încilindru astfel încât acesta săfie umplut până la margine.

    Traductorul ar trebui să  indicevaloarea zero (deoarece estesupus numai presiuniiatmosferice).

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    46/96

      45

    Verificarea traductorului de presiune

    După ajustarea punctului de zero, se reinstalează  pistonul deasuprasistemului hidraulic. Pentru a evita frecarea, pistonului i se imprimă o uşoară miscare de rotaţie.

    Masa pistonului este de 378 g, care corespunde presiunii:

    bar m N d  g m

     AG p   328.0/10328.0

    4

    012.081.9378.0

    4

    2522  

       

    Adăugând  o masă de 192 g se obţine presiunea de 0.5 bar. În continuare,adăugând succesiv mase de 577 g, se obţin creşteri de presiune de câte 0.5

     bar.

    Valorile de presiune generate se compară  cu cele măsur ate cu ajutorultraductorului

    În tabelul de mai jos se indică  corespondenţa dintre masă, presiune şitensiunea de ieşire din traductor.

    Masa [kg] 0 0.378 0.570 1.147 1.724 2.301 2.878Presiune [bar] 0 0.328 0.494 0.995 1.495 1.995 2.495Tensiune ieşire traductor [V]

    0 1.3 1.96 3.95 5.94 7.92 9.91

    Caracteristicile traductorului care se urmăresc sunt:

    -   punctul de zero: deviaţia de zero trebuie să fie de maximum 50 mV-  eroarea de măsură: pentru orice valoare din domeniu, aceasta trebuie să se încadreze în limita de ± 0.3% din domeniul de măsură . 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    47/96

     46 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Caracteristica traductorului de presiune 

    Caracteristica traductorului arată  relaţia  de legătură  dintre semnalul deintrare (o presiune) şi semnalul de ieşire din traductor (o tensiune).

    În cazul traductorului de presiune, caracteristica are o formă liniară. Pentruvalori ale semnalului de intrare intre 0 … 2,5 bar şi valori ale semnalului deieşire intre 0 … 10 V, caracteristica traductorului este dată de relaţia:

    bar V  p

     pU  pU  s

    5.210

    max

    max  

     pU  s    4  

    Aceasta este încadrată de doua limite de toleranţă (inferioar ă şi superioar ă),ce depind de eroarea de măsură acceptată:

    - limita inferioară de toleranţă:  eroareU U   s  inf   

    - limita superioar ă de toleranţă:  eroareU U   s  sup  

    Eroarea de măsură  trebuie să se încadreze în limitele ±0,03 V, respectiv±0,0075 bar faţă de valoarea etalon.

    U  [V]Caracteristicatraductorului

    Limita inferioară 

    Limita superioară 

     p [bar]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    48/96

      47

    2.2.4. Date tehnice ale dispozitivului de verificare

    Diametrul pistonului d 12 mmSuprafaţa pistonului  A 113,0973 mmAcceleraţiagravitaţională 

    g 9,81 m/s2 

    SenzorDomeniu de măsură Semnal ieşire Tip conexiuneTensiune de lucru

    Huba 691Presiunea absolută: 0 … 2,5 bar  Semnal: 0 … 10 V Conexiune cu 3 fireU b = 24 V

    Greutăţile disponibile Masa [kg]m1 (piston) 0,3735m2 (senzor) 0,191

    m3  0,574m4  0,5725m5  0,5725m6  0,5725

    Numărulgreutăţilorfolosite

    Greutate totală  Presiune TensiuneComponente de

    greutăţi kg N/mm2  bar V

    0 Sistem deschis 0 0 0 01 m1 0.378 0.0324 0.328 1.292 m1+m2 0.570 0.0490 0.494 1.943 m1+m2+m3 1.147 0.0988 0.995 3.924 m1+m2+m3+m4 1.724 0.1484 1.495 5.915 m1+m2+m3+m4+

    m52.301 0.1981 1.995 7.9

    6 m1+m2+m3+m4+m5+m6

    2.878 0.2477 2.495 9.91

    5 m1+m2+m3+m4+m5

    2.301 0.1981 1.995 7.9

    4 m1+m2+m3+m4 1.724 0.1488 1.495 5.913 m1+m2+m3 1.147 0.0988 0.995 3.922 m1+m2 0.570 0.0490 0.494 1.941 m1 0.378 0.0324 0.328 1.290 Sistem deschis 0 0 0 0

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    49/96

     48 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    2.2.5. Procedeul de măsură 

    -  se studiază lucrarea din îndrumar şi instalaţia din laborator;-  se ajustează  punctul de zero şi se citeşte  tensiunea de ieşire  atraductorului;

    -  se aşează  masa de 0.328 g (pistonul); se citeşte  tensiunea de ieşire  atraductorului şi se notează în tabelul pentru verificarea traductorului;

    -  se aşează inelul de 0.166; se citeşte tensiunea de ieşire a traductorului şise notează în tabelul pentru verificarea traductorului;

    -  se adaugă  pe rând inelele de 0,5 bar şi se citeşte  tensiunea de ieşire  atraductorului care se notează  în tabelul de valori pentru verificareatraductorului;

    -  se scot pe rând inelele de 0,5 bar şi se citeşte  tensiunea de ieşire  a

    traductorului, apoi se scoate inelul de 0,166 bar şi se citeşte semnalul deieşire al traductorului. Valorile se notează în tabel;

    -  se scoate pistonul şi se citeşte tensiunea de ieşire a traductorului care senotează în tabel.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    50/96

      49

    Verificarea traductorului de presiune

     Nr.crt.

    EtalonTraductor de

     presiuneEroare relativă 

     M e 

    [kg] pe 

    [bar]U e 

    [V] pt  

    [bar]U t  

    [V]ε p 

    [%]εt  

    [%]anexa anexa calcul măsur a calcul calcul

    1 0 0 02 0.378 0.328 1.293 0.570 0.494 1.94

    4 1.147 0.995 3.925 1.724 1.495 5.916 2.301 1.995 7.97 2.878 2.495 9.918 2.301 1.995 7.99 1.724 1.495 5.9110 1.147 0.995 3.9211 0.570 0.494 1.9412 0.378 0.328 1.2913 0 0 0

    2.2.6. Prelucrarea datelor 

      Verificarea traductorului de presiune:-  Se completează tabelul cu presiunile şi tensiunile etalon corespunzătoare

    greutăţilor folosite (din anexa la lucrare);-  se calculează presiunea măsurată cu ajutorul traductorului (vezi capitolul

    2.2.4) din relaţia:

    4

    t U  p    [bar]

    -  se calculează erorile relative de măsură pentru presiuni şi tensiuni, înfuncţie de valorile etalon:

    100

    e

    t e

     p p

     p p    [%]

    100

    e

    t e

    t U 

    U U     [%]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    51/96

     50 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    -  se trasează graficele erorilor relative

    -  se compară rezultatele obţinute şi se trag concluzii.

      Trasarea caracteristicii traductorului de presiune:

    -  se completează  tabelul de mai jos cu valorile  pt , U t   şi U e  din tabelulanterior;

    -  se calculează limita inferioară a semnalului de ieşire:

    03,0inf      eU U    [V]

    -  se calculează limita superioară a semnalului de ieşire:

    03,0sup     eU U    [V]

    Caracteristica traductorului de presiune

     Nr.

    crt.

    Presiune Tensiune

    măsurată 

    Tensiune

    teoretică (etalon)

    Limita

    inferioară (-0,3%)

    Limita

    superioară (+0,3%) pt [bar] U t [V] U e [V] U inf [V] U  sup [V]

    12345...

    U e [V] 

     t  [%] 

     pe [bar] 

      p[%]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    52/96

      51

    -  se trasează  grafic caracteristica reala şi teoretică  a traductorului,împreuna cu limitele de toleranţă;

    -  se verifică  încadrarea caracteristicii reale în limitele de toleranţă  şi se

    trag concluzii. 

    U  [V]

    Caracteristicatraductorului(teoretică) 

    Limita inferioară 

    Limita superioară 

     p [bar]

    Caracteristicatraductorului(reală) 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    53/96

     53

    3. MĂSUR AREA UMIDITĂŢII ATMOSFERICE

    3.1. Scopul lucrării

    Însuşirea modalităţii de măsură a umidităţii cu ajutorul psihrometrului şi ahigrometrului cu fir de par.

    3.2. Consideraţii teoretice

    Aerul atmosferic reprezintă un amestec de gaze cu vapori de apă. Cantitateade vapori de apă ce poate fi înmagazinată de aer (umiditatea) variază odată cu temperatura cu şi presiunea aerului. În anumite condiţii de temperatură şi

     presiune, aerul atmosferic se poate afla într-una din următoarele două situaţii:

    o  conţine cantitatea maximă de vapori de apă (umiditatea este maximă) –   caz în care moleculele vaporilor de apă  se află  la presiunea desaturaţie corespunzătoare temperaturii atmosferice ( p sv)

    o  conţine o cantitate de vapori de apă  mai mică  decât cantitatea

    maximă  de vapori (umiditatea este mai mică  decât cea maximă)  –  caz în care moleculele vaporilor de apă din aer se află la o presiune parţială  ( pd ) mai mică decât presiunea de saturaţie  corespunzătoaretemperaturii atmosferice ( p sv)

    Umiditatea atmosferică poate fi atmosferică prin următoarele mărimi:

    o  Umiditatea absolută  –  arată cantitatea de vapori de apă existentă înaer în unitatea de volum. Umiditatea absolută  se determină  caraport între masa vaporilor de apă din aer şi volumul de aer:

    V mv

    v       [kg/m3]

    unde:mv  –  masa vaporilor de apă din aer, în [kg]V   –  volumul de aer umed, în [m3]

    o  Umiditatea relativă  –   care se exprimă  comparativ cu umiditateamaximă   posibilă  pentru condiţiile atmosferice date. Umiditatea

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    54/96

     54 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    relativă se determină ca raport dintre presiunea  parţială a vaporilorde apă şi presiunea lor de saturaţie, la aceeaşi temperatur ă:

     sv

     p

     p  , valoare adimensională 

    sau:

    100 sv

     p

     p   [%]

    unde: p sv  - presiunea de saturaţie  a vaporilor de apă

    corespunzătoare temperaturii atmosferice [bar]  –   seobţine din tabelele cu  proprietăţile apei în funcţie  detemperatură (tabelul 1)

     pd  - presiunea  parţială a vaporilor de apă din aer [bar]  –  seobţine cu ajutorul unui aparat de măsură  denumit

     psihrometru.

    o  Gradul de umiditate ( conţinutul de umiditate)  –   arată  care estecantitatea de apă comparativ cu cantitatea de aer umed. Gradul deumiditate se determină  ca raport dintre masa vaporilor de apă  şimasa aerului uscat:

    a

    m

    m x     [kgvap apa/kgaer uscat]

    sau

    sv 

    sv 

     p p

     p x 

     

     6220.   [kgvap apa/kgaer uscat]

    în care:φ - umiditatea relativă, adimensională;

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    55/96

     55

     p - presiunea atmosferică (barometrică), în [mbar] p sv  - presiunea de saturaţie  a vaporilor de apă  corespunzătoare

    temperaturii atmosferice, în [mbar]  –  se obţine din tabelele cu pr oprietăţileapei în funcţie de temperatură (tabelul 1)

    3.2.1. Psihrometrul

    Pentru desfăşurarea lucrării se utilizează  două  tipuri constructive de

     psihrometre: psihrometrul clasic cu termometru uscat şi termometru umed(aflat pe standul de temperaturi) şi psihrometrul Assmann cu ventilatormecanic.

    Psihrometrul clasic

    Termometrul uscat măsoară  temperatura aerului la umiditatea atmosferică.Temperatura astfel măsurată se numeşte temperatura termometrului uscat.

    Termometrul umed măsoară  temperatura în condiţii  de umiditate maximă,cu φ=100%. Acesta are bulbul învelit într-un săculeţ din bumbac umezit.Pentru a menţine săculeţul  în stare umedă, un capăt  al acestuia se află imersat într-un rezervor umplut cu apă, umezirea realizându-se în modcontinuu, prin capilaritate. Temperatura măsurată  cu termometrul umed senumeşte temperatura termometrului umed.

    rezervor cuapă 

    termometruumedtermometru

    uscat

     bulb învelit însăculeţ din bumbac

    umed 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    56/96

     56 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Valoarea temperaturii termometrului umed este întotdeauna inferioară celeia termometrului uscat. Explicaţia este următoarea: datorită faptului că aerulnu este la umiditatea maximă (nu este saturat cu vapori de apă), o parte dinapa cu care este îmbibat săculeţul se va evapora. Cu cât aerul este mai uscat(are mai puţină umiditate), cu atât se va evapora mai multa apă (pentru a seatinge starea de saturaţie). Pentru evaporare, apa consumă  o cantitate deenergie (sub forma de căldură latentă de evaporare), pe care o ia din aer. Caurmare, temperatura măsurată  cu termometrul umed va fi mai mică  decâttemperatura termometrului uscat, apropiindu-se cât mai mult de valoarea

    temperaturii de rouă. Diferenţa dintre cele două temperaturi va fi cu atât maimare cu cât umiditatea atmosferică este mai mică, deci cu cât aerul este maiuscat şi are capacitatea de a se îmbogăţi cu vapori de apă.

    Psihrometrul Assmann

    Psihrometrul Assmann are în plus faţă de psihrometrul clasic un ventilatormecanic acţionat  de un resort spiralat anterior tensionat prin intermediulunui şurub cu clichet. Cu ajutorul acestui ventilator se creează un curent deaer în jurul celor două termometre. Prin existenţa acestuia se îmbunătăţeşte schimbul de căldură cu mediul înconjur ător, asigurându-se astfel o măsură mai bună într-un timp mai scurt (în special în cazul termometrului umed).

    termometruuscat

    termometruumed

    vas cu apă 

    ventilator  

     bulb învelit în bumbac umed

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    57/96

     57

    3.2.2. Higrometrul cu fir de păr

    Principiul de măsură se bazează pe proprietatea materialelor higroscopice dea se deforma în funcţie de umiditate. Materialul higroscopic utilizat este firulde păr uman, blond, degresat. Acesta este întins în suviţe, între o piesă fixă şi o piesă mobilă pusă în legătură cu un ac indicator şi menţinut permanentîn stare tensionată cu ajutorul unui resort.Odată  cu modificarea cantităţii de vapori de apă  din aer, firul de păr îşimodifică  lungimea, modificând astfel şi poziţia piesei mobile. Deplasarea

    acesteia este amplificată şi transmisă către un sistem indicator.

    Piesă fixă 

    Piesă mobilă 

    Resort

    Tijă de legătură 

    Ac indicator

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    58/96

     58 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    3.3. Procedeul de măsură 

    -  se studiază lucrarea din îndrumar şi instalaţia din laborator;-   pentru cele două variante constructive ale psihrometrului se citesc:

    o  temperatura termometrului umed: t um [°C]o  temperatura termometrului uscat: t a [°C]

     Aten ţ ie: în cazul psihrometrului Assmann, ventilatorul trebuie armat manualşi lăsat să funcţioneze un timp de aproximativ 5 minute înainte de efectuareamăsurătorilor.-  se estimează presiunea barometrică: p în [mbar]-  se citeşte umiditatea relativă [%] indicată de higrometrul cu fir de păr;-  se completează mărimile în tabelul de rezultate.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    59/96

     59

    Tabel rezultate

     Mărimea UM Psihrometru Psihrometru Assmann

     Higro-metru cu

     fir de par

    Varianta 1 Varianta2 Varianta 1 Varianta 2

    t um  ºC măsură  măsură  măsură  măsură  -

    t a  ºC măsură  măsură  măsură  măsură  -

     p mbar măsură  măsură  măsură  măsură  -

     Δt   ºC calcul calcul calcul calcul -

     pv  mbar tabel 1 - tabel 1 - -

     P d   mbar calcul - calcul - -

     p sv  mbar tabel 1 tabel 1 tabel 1 tabel 1 -

    φ  - calcul calcul calcul calcul -

    φ[ %] % calcul tabel 2 calcul tabel 2 măsură 

     x - calcul calcul calcul calcul -

    εφ  % calcul calcul -

    ε x  % calcul calcul

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    60/96

     60 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    3.4. Prelucrarea datelor

    Varianta 1 de calcul:

    1. Diferenţa de temperatură psihrometrică 

    uma   t t t     [°C]

    2. Presiunea parţială a vaporilor de apă din aer:

    101367.0

      pt  p p vd     [mbar]

    unde:

     pv –  presiunea de saturaţie a apei la temperatura termometrului umed

    umv   t  f   p    [mbar] - se citeşte din tabelul 1

    3. Presiunea de saturaţie  a vaporilor de apă, determinată  în funcţie  detemperatură termometrului uscat:

    a sv   t  f   p    [mbar] - se citeşte din tabelul 1

    4. Umiditatea relativă:

     sv

     p

     p  , adimensională 

    sau:

      100%       [%]

    5. Gradul de umiditate:

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    61/96

     61

     sv

     sv

     p p

     p x

     

     622.0  [kg apa/kg aer uscat]

    Varianta 2 de calcul:

    1. Diferenţa de temperatură psihrometrică 

    uma   t t t     [°C]

    2. Umiditatea relativă:

    %   [%] - se citeşte din tabelul 2

    În cazul în care valorile lui Δt sau ta nu se găsesc în tabel, umiditatea se vaobţine prin interpolare în funcţie  de valorile imediat inferioare sausuperioare:

    21

    211

    t t   

        

        

    3. Presiunea de saturaţie  a vaporilor de apă, determinată  în funcţie  detemperatură termometrului uscat:

    a sv   t  f   p    [mbar] - se citeşte din tabelul 1

    4. Gradul de umiditate:

     sv

     sv

     p p

     p x

     

     622.0  [kg apa/kg aer uscat]

     Nota:

    Δt ta

    …  Δt1  Δt  Δt2  … 

    … ta1 φ1 ta φ 

    ta2 φ2 … 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    62/96

     62 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    În varianta 2, presiunea de saturaţie a vaporilor de apă se determină numai încazul în care se doreşte calculul gradului de umiditate „ x”. 

    3.5. Anexe

    Tabelul 1: Proprietăţile termodinamice ale apei în funcţie de temperatură 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    63/96

     63

    Tabelul 2: Tabel cu valorile umidităţii relative pe baza temperaturilor psihrometrice

    tuscatºC

    tumed - tuscat [ºC]

    Umiditatea atmosferică relativă [%]

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    64/96

     64 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    4. MĂSUR AREA DEBITELOR

    4.1. Obiectivul lucrării

    Constă în determinarea debitelor de fluide lichide (apă) cu ajutorul a treitipuri uzuale de debitmetre:

    - debitmetru rotametric;- debitmetru cu tub Venturi;- debitmetru cu diafragmă plată.

    4.2. Metoda de măsură 

    Pentru a determina debitul cu rotametrul, metoda de măsură se bazează peechilibrul forţelor de greutate, Arhimedică şi hidrodinamică ce se stabilescasupra unui flotor liber, imersat în fluid, la un anumit debit care str ă batesecţiunea de curgere dintre acest flotor şi tubul cvasicilindric în care esteintrodus. Tubul cilindric este  prevăzut  cu o scar ă  de măsură  gradatăinscripţionată  pe exterior pe care se citeşte direct debitul, în l/min.

    Pentru măsur area debitelor cu ajutorul tubului Venturi şi al diafragmei platemetoda de măsură  se  bazează  pe variaţia de secţiune care conduce la ovariaţie a presiunii statice între secţiunile de intrare şi cele de ieşire din celedouă aparate. Măsur area acestei diferenţe  de presiune conduce ladeterminarea pe cale analitică a debitului de fluid.

    4.3. Descrierea standului de măsură 

    Standul de măsură se compune din următoarele elemente principale:

    -  bazin cu apa în circuit închis (din material plastic);-  pompa de circulaţie cu turaţie variabilă comandată manual;- standul de măsură  propriu-zis compus din tubul Venturi,

    rotametrul şi diafragma legate  în serie pe circuitul debitului deapă;

    - sistemul de măsură al presiunilor statice cu manometrediferenţiale cu tuburi drepte (racordate la prizele de presiune alcelor trei sisteme de măsură);

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    65/96

     65

    - elemente de racord cu furtun elastic, ventil de reglaj şi conductedin PVC pentru realizarea circuitului într e bazin, pompă  şistandul de măsură; 

    - supapa cu bilă  pentru blocarea returului apei în rezervorul destocare;

    - tub gradat pentru stabilirea debitului prin litrare directă.

    Vedere de ansamblu a sistemului de măsură a diferenţelor de presiune

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    66/96

     66 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Rotametrul

    Diafragma de măsură 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    67/96

     67

    Tubul Venturi

    4.4. Date tehnice privind sistemele de măsură 

    a)  Pentru tubul Venturi:

    - diametrul conductei în amonte : ][,   md    0317501   ;- aria transversală a secţiunii conductei în amonte de tub:

    ][,   241   10927   m A 

    ;

    - diametrul secţiunii minime a tubului Venturi: ][,   md    01502   ;

    - aria secţiunii minime a tubului Venturi ][,   242   10771   m A  ;

    - unghiul ajutajului convergent al tubului Venturi: 01   21  ;

    - unghiul ajutajului divergent al tubului Venturi: 02   14  ;

     b)  Pentru diafragma plată: 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    68/96

     68 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    - diametrul conductei în amonte de diafragmă:][,   md    0317501   ;

    - aria transversală a secţiunii conductei în amonte de diafragma:][,   241   10927   m A

      ;

    - diametrul secţiunii minime a orificiului diafragmei:][,   md    02003   ;

    - aria secţiunii minime a orificiului: ][,   243   10143   m A  ;

    c)  Prizele de presiune statică: 

    Prizele de presiune statică  sunt astfel amplasate astfel încât manometrelediferenţiale să poată măsura diferenţele de presiune create de aparatele demăsură, astfel: 

    - ][ OH mmhh 221    - presiunea diferenţială  pe ajutajul convergent al

    tubului Venturi;- ][ OH mmhh 231   - pierderea de presiune remanentă pe tubul Venturi; 

    - ][ OH mmhh 254    -  pierderea de presiune remanentă pe tubulrotametric;- ][ OH mmhh 276  - presiunea diferenţială  pe diafragmă; 

    - ][ OH mmhh 286   - pierderea de presiune remanentă pe diafrgmă; 

    4.5. Formule de calcul

    Relaţiile de calcul pentru determinarea debitelor de fluid se bazează pe

     principiul de definiţie a debitului volumetric sau pe aplicarea legii luiBernoulli pentru fluide incompresibile în curgere izotermă şi staţionară. 

    a)  determinarea directă a debitului :

    Se foloseşte  metoda litrării, care constă în măsurarea unui volum de apă bine determinat (măsur at prin intermediul tubului gradat după închiderea

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    69/96

     69

    returului din vas cu ajutorul supapei cu bilă) şi al timpului scurs până laatingerea acelui volum:

    ]/[   3  smV 

    Qt  

     

     b)  determinarea debitului cu ajutorul r otametru lu i :

    Se citeşte indicaţia de pe scara gradată în dreptul suprafeţei plane superioare

    a flotorului, în l/min şi se împarte la 60.000 pentru a afla debitul în m3

    /s;

    ]/[./min)/(   sml inCITITAINDICATIAQR 300060  

    c)  determinarea debitului volumetri c cu tubul Ventur i :

    Relaţia analitică de calcul a debitului volumetric este: 

     pCt  sm p

     A

     A

     AC Q   V V   

     

     

     

     

      ]/[

    2

    1

    3

    2

    1

    2

    2

      

     

    unde: 980,v C    - este constanta de debit a tubului Venturi determinată

    experimental; ][Pahh p 2110    - este presiunea diferenţială pe tubulVenturi; ]/[   3mkg      - este densitatea apei la temperatura de lucru ( ρ =992 kg/m3 )

    d)  determinarea debitului volumetric cu diafragma de măsură:

    Relaţia analitică de calcul a debitului volumetric este: 

    ]/[2

    1

    3

    2

    1

    3

    3  sm p

     A

     A

     AC Q   D D

      

     

      

     

     

    unde: 630,DC    - este constanta de debit a tubului Venturi determinată

    experimental; ][Pahh p 7610     - este presiunea diferenţială creată

    de orificiul diafragmei; ]/[   3mkg      - este densitatea apei la temperaturade lucru ( ρ = 992 kg/m3 )

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    70/96

     70 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    4.6. Modul de lucru

    - Se  porneşte  pompa de la comutatorul electric amplasat pe panoul bazinului de apă  şi imediat se deschide robinetul de refulare alstandului de măsură;

    - Se realizează apoi, dacă este cazul o contrapresiune cu ajutorul pompeide aer pe sistemul de măsură al manometrelor diferenţiale, în scopul

     posibilităţii de măsură a presiunilor pentru toate sistemele de pe stand. Nivelul de contrapresiune este opţional şi se va stabili aproximativ la

     jumătatea sticlelor de nivel pentru a putea realiza regimuri de debite înîntreaga gamă posibilă a standului; - Se reglează apoi o turaţie  convenabilă cu ajutorul potenţiometrului

     pompei, amplasat pe bazinul de apă imediat sub comutatorul electric;- După stabilizarea regimului (cca. 10  –  15 sec) se face primul set de

    măsurători;- Se modifică uşor   turaţia pompei şi deci implicit  şi debitul şi apoi se

     procedează la următor ul set de măsurători.În acest mod se realizează  cel  puţin  trei seturi de măsurători  la debitediferite.După încheierea tuturor regimurilor de lucru se va închide mai întâi

    robinetul de refulare şi apoi imediat se va opri pompa de circulaţie.

    4.7. Înregistrarea rezultatelor măsurătorilor

    Pentru fiecare regim de lucru în parte se vor înregistra datele măsurate într -un tabel conform modelului de mai jos:

    Tabel 1. Valorile mărimilor măsurate 

       R  e  g   i  m  u   l

       d  e   l  u  c  r  u

       V  o   l  u  m

      c  o   l  e  c   t  a   t

       T   i  m  p  u   l

       m     ă   s   u   r   a    t

       D  e   b   i   t  u   l

      r  o   t  a  m  e   t  r   i

      c

    h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8

    (m ) (sec) (l/min) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)123

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    71/96

     71

    4.8. Calculul mărimilor şi prelucrarea rezultatelor

    Pe baza măsurătorilor efectuate şi al relaţiilor de calcul prezentate anteriorse vor face calculele de debite şi se vor determina erorile relative faţă devaloarea debitului determinat prin litrare directă.Astfel erorile relative au următoarele expresii analitice:

    - eroarea relativă de debit măsurat cu rotametrul: 

    [%]100

    t  R

     R Q

    QQ

       - eroarea relativă de debit măsurat cu tubul Venturi: 

    [%]100

    t V 

    V Q

    QQ   

    - eroarea relativă de debit măsurat cu diafragma: 

    [%]100

    t  D

     DQ

    QQ   

    Rezultatele calculelor se vor prezenta sub forma tabelului de mai jos:

       R  e  g   i  m  u   l

       d  e   l  u  c  r  u

       D  e   b   i   t  p  r   i  n

       l   i   t  r  a  r  e

       Q   t

       D  e   b   i   t

      r  o   t  a  m  e   t  r  u

     

       D  e   b   i   t

       V  e  n   t  u  r   i  

       D  e   b   i   t

       d   i  a   f  r  g  m  a  

    ε1 ε2 ε3 Observaţii

    (m /s)

    (m /s)

    (m /s)

    (m /s)

    (%) (%) (%)

    123

    În final se vor trage concluziile referitoare la rezultatele măsurătorilor.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    72/96

     72 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    Vedere de ansamblu al standului de măsură debite

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    73/96

     73

    5. DETERMINAREA COEFICIENŢILOR DEPIERDERI LOCALE DE PRESIUNE

    5.1. Obiectivul lucrării 

    Determinarea experimentală a coeficienţilor de pierderi locale de presiune ξ   pentru diferite elemente de conductă: variaţii  bruşte  de secţiune, coturi,curbe, fitinguri, pe baza măsurării pierderilor de presiune.

    5.2. Metoda de măsurare

    Metoda de lucru constă  în măsur area pierderilor de presiune locale cuajutorul manometrelor cu lichid, pentru diferite debite stabilite în timpullucrării.

    Elemente teoretice :

    Pierderile locale de presiune se datorează  în principal creşterii turbulenţei

    curgerii în elementele locale de conductă şi sunt exprimate de relaţia:

    ][2   2

    2

    O H col loc   m g 

    w p

         

    unde:ξ   –  coeficient de pierderi locale de presiune;w   –   viteza fluidului corespunzătoare secţiunii de intrare în elementulconsiderat, [m/s] ;

     g   –  acceleraţia gravitaţională, 9,81 m/s2 .

    Din relaţia  de mai sus se determină  coeficientul de pierderi locale de presiune ξ   pentru o anumită  viteză  a fluidului, corespunzătoare debituluivolumic stabilit.

    2

    2

    w

     g  ploc

       

    Pentru determinarea coeficientului de pierderi locale se calculează  vitezafluidului pornind de la ecuaţia de debit:

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    74/96

     74 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    ]/[4

    32

     smwd 

    wS Qv  

         

    de unde rezulta :

    ]/[4

    2  sm

    Qw   v

     

     

    5.3. Descrierea standului de măsură Standul de măsură se compune din următoarele elemente principale:

    -  bazin cu apă în circuit închis (din material plastic);-  pompă de circulaţie cu turaţie variabilă comandată manual;- standul de măsură  propriu-zis compus din elemente

     provocatoare de pierderi locale de presiune:o  lărgire bruscă de secţiune, (1);o  îngustare bruscă de secţiune, (2);o  ştuţ de racord, (3);o  curba continuă la 900, (4);o  cot racordat la 900, (5);o  cot drept unghiular la 900, (6)o  robinet de reglare;

    - sistemul de măsură al presiunilor statice cu manometrediferenţiale cu tuburi drepte (racordate la prizele de presiune alesistemelor de analiză); 

    - elemente de racord cu furtun elastic, ventil de reglaj şi conductedin PVC pentru realizarea circuitului într e bazin, pompă  şistandul de măsură; 

    - supapă  cu bilă  pentru blocarea returului apei în rezervorul destocare;

    - tub gradat pentru stabilirea debitului prin litrare directă.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    75/96

     75

    Schema de principiu a standului de măsură a pierderilor de presiune locale

    Vedere de ansamblu stand –  pierderi locale de presiune -

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    76/96

     76 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    5.4. Date tehnice privind sistemele de măsură 

    - diametrul interior al conductelor de secţiune redusă :di = 0,0196 m;

    - diametrul interior al conductelor de secţiune mărită :di = 0,0260 m;

    - (1), (2), (3), (4), (5), (6)  –   manometre cu tub vertical pentrumăsur area presiunilor amonte/aval de elementele generatoare de

     pierderi locale de presiune;

    - manometru diferenţial  cu tub Bourdon pentru diferenţa  de presiune pe robinetul de reglare.

    5.5. Modul de lucru

    - Se  porneşte  pompa de la comutatorul electric amplasat pe panoul bazinului de apă şi se deschide complet robinetul de reglare al standului demăsură;- Se reglează apoi o turaţie  convenabilă cu ajutorul potenţiometrului

     pompei, amplasat pe bazinul de apă imediat sub comutatorul electric;- După stabilizarea regimului (cca. 10  –   15 sec) se  procedează  lamăsur area debitului prin litrare, pentru turaţia astfel stabilită, în modulurmător :

    o  se închide cu ajutorul supapei cu bilă  din cauciucrecircularea apei către bazinul standului;

    o  se urmăreşte pe sticla de nivel de pe bazinul rezervorului(amplasată  lângă  comutatorul pompei) când apa atingenivelul zero şi se porneşte imediat un cronometru;

    o  se opreşte cronometrul când nivelul apei în sticla de nivelatinge orice valoare dorită, de volum de apă  acumulat,exprimat în litri (marcată pe sticla de nivel);

    o

      se face apoi raportul dintre acest volum şi timpulcronometrat determinându-se astfel debitul circulat prininstalaţie, în (l/s) pentru turaţia stabilită.

    ]/[10]/[   33  smV 

     sl V 

    Qv      

    - Se  procedează  în continuare la citirea manometrelor cu apă  şi tubvertical, pentru fiecare element de conductă în parte;- Se înregistrează valorile în tabelul prezentat la paragraful 6- Se modifica uşor  turaţia pompei şi deci implicit şi debitul şi apoi se

     procedează la următor ul set de măsurători.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    77/96

     77

    În acest mod se realizează  cel  puţin  trei seturi de măsurători  la debitediferite.După încheierea tuturor regimurilor de lucru se va închide mai întâirobinetul de reglare şi apoi imediat se va opri pompa de circulaţie.

    5.6. Înregistrarea rezultatelor măsurătorilor

    Pentru fiecare regim de lucru în parte se vor înregistra datele măsurate într -un tabel conform modelului de mai jos:

    Valorile mărimilor măsurate 

       E   l  e  m  e  n   t  u   l   d  e

      c  o  n   d  u  c   t     ă

      c  o  n  s   i   d  e  r  a   t

       M  a  n  o  m  e   t  r  u

      a  m  o  n   t  e

      h  1

      m

     

       M  a  n  o  m  e   t  r  u

      a  v  a   l

      h  2   [  m   ]

          Δ    p

      h  1 -  h

      2    m  p

       m     ă   s   u   r  a   t

      s  o  u  m

      a  c  u  m  u   l  a   t

      m   3 

       D  e   b   i   t  Q

     v

       [  m   3   /  s   ]   (  e  c .

       5   )

       V   i   t  e  z  a w

       [  m   /  s   ]   (  e  c .

       4   )

       C  o  e   f   i  c   i  e  n   t

       d  e  p   i  e  r   d  e  r   i

       l  o  c  a   l  e

          ξ  (  e  c .   2

       ) 

    Regimul 1

    Lărgire

    bruscă desecţiune (1) Îngustarebruscă  desecţiune, (2)Stuţ deracord, (3)Curbă continuă  la900, (4)Cot

    racordat la900, (5)Cot dreptunghiularla 900, (6)

    Regimul 2  Lărgirebruscă desecţiune (1) Îngustare

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    78/96

     78 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    bruscă  desecţiune, (2)Stuţ  deracord, (3)Curbă continuă  la900, (4)Cotracordat la

    900

    , (5)Cot dreptunghiularla 900, (6)

    Regimul 3  Lărgirebruscă desecţiune (1) Îngustarebruscă  desecţiune, (2)

    Stuţ deracord, (3)Curbacontinuă  la900, (4)Cotracordat la900, (5)Cot dreptunghiular

    la 90

    0

    , (6)

    5.7. Prelucrarea datelor

    Pe baza măsurătorilor efectuate şi al relaţiilor de calcul prezentate anteriorse vor trasa diagramele de variaţie  a coeficientului de pierderi locale de

     presiune funcţie de viteză, pentru fiecare element de conductă în parte.

    Se va obţine apoi funcţia de regresie ξ = ξ(w). 

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    79/96

     79

    Exemplu( r eali zat în excel):

    Variatia coeficientului de pierderi locale de presiune

    y = 0.1861x2 + 0.7121x + 0.7274

    R2 = 1

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    0 0.5 1 1.5 2 2.5

    Viteza w [m/s]

       C  o  e   f .   d

      e  p   i  e  r   d  e  r   i   l  o  c  a   l  e

     

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    80/96

     80 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    6. DETERMINAREA COEFICIENŢILOR DEPIERDERI LINIARE DE PRESIUNE.DISTRIBUŢIA DE DEBITE INTR-O REŢEADE CONDUCTE

    6.1. Obiectivul lucrării 

    Determinarea experimentală a coeficienţilor de pierderi liniare de presiune f   pentru diferite conducte de diametre: Ф = 13; 17,5; 22 mm şi a distribuţieide debite pentru diferite configuraţii de sisteme de conducte: serie, paralel,inelare, buclate etc.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    81/96

     81

    6.2. Metoda de măsurare 

    Metoda de lucru constă  în măsur area pierderilor de presiune liniare cuajutorul manometrelor cu lichid, pentru diferite debite stabilite în timpullucrării.

    Elemente teoretice :

    Pierderile liniare de presiune ∆plîn se datorează în principal frecării fluiduluiîn curgere cu pereţii conductei precum şi al frecării între straturile de fluid întimpul curgerii.Relaţia analitică este dată de expresia:

    ][Paw 

    l f  p

    li n    2

    2

     

    unde:

    f   –  coeficient de pierderi liniare de presiune;w  –  viteza fluidului în conductă, [m/s] ;d i –  diametrul interior al conductei

     g   –  acceleraţia gravitaţională, 9,81 m/s2 ; ρ  –  densitatea apei la 20ºC (998 kg/m3)

    De asemenea, coeficientul de frecare liniară  se poate determina şi dinexpresia pierderilor de presiune funcţie  de debitului volumetric transvazat

     prin elementul de conductă, după relaţia:

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    82/96

     82 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    ][811,05

    2

    5

    2

     Pad 

    Ql  f  

    Ql k  p   v

    i

    v

    lin        

     

    de unde rezultă valoarea coeficientului de frecare:

    2

    2

    5

    2

    5 ][123,0

    ][23,1

    v

    O H lin

    v

    lin

    Ql 

    mm pd 

    Ql 

     Pa pd  f  

        

     

    6.3. Descrierea standului de măsură 

    Standul de măsură se compune din următoarele elemente principale:

    -  bazin cu apă în circuit închis (din material plastic);-  pompa de circulaţie cu turaţie variabilă comandată manual;- standul de măsură propriu-zis compus din elemente de conductă 

    supuse analizei, de aceeaşi lungime l = 0,7 m;

    o  un tronson de diametru interior Ф=22,5 mm;o  două tronsoane de diametru interior Ф=17,5 mm;o  două tronsoane de diametru interior Ф=13,0 mm;

    - sistemul de măsură al presiunilor statice cu mamometrediferenţiale cu tuburi drepte (racordate la prizele de presiune alesistemelor de analiză); 

    - elemente de racord cu furtun elastic, ventile de reglaj, elementede racord din PVC pentru realizarea configuraţiilor dorite;

    -  pompa de circulaţie  submersibilă  de putere maximă  P = 0,55kW la 2800 rot/min;

    - robinete de separare;

    - supapa cu bilă  pentru blocarea returului apei în rezervorul destocare;

    - tub gradat pentru stabilirea debitului prin litrare directă:o  cu nivel scăzut (fin) de reglaj în plaja 0 –  6 litri/min;o  cu nivel ridicat de reglaj în domeniul 0 –  40 litri/min;

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    83/96

     83

    Schema de principiu a standului de măsură pentru configuraţii complexe de reţele de conducte

    6.4. Lista lucrărilor

    Pe standul sus prezentat se pot efectua cinci tipuri de lucrări şi anume:  Determinarea coeficientului de pierderi lineare de presiune;  Determinarea caracteristicii reţelei si a distribuţiei de debite pentru o

    reţea de conducte legate în paralel;  Determinarea caracteristicii reţelei si a distribuţiei de debite pentru o

    reţea de conducte legate în serie;  Determinarea caracteristicii reţelei si a distribuţiei de debite pentru o

    reţea de conducte inelara;  Determinarea pierderilor de presiune şi a caracteristicii de debit

     pentru trecerea de la două conducte legate in paralel la o singur ă conductă.

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    84/96

     84 MĂSURAREA MĂRIMILOR NEELECTRICE-ÎNDRUMAR DE LABORATOR

    6.4.1. Determinarea coeficientului de pierderi lineare depresiune

    Pentru realizarea schemei se vor utiliza trei tipuri de conducte cu diametrelede Ф=13,0 mm; Ф=17,5 mm şi Ф=22,0 mm, montate în paralel şi separabiledin punct de vedere al funcţionării prin intermediul unor robinete de izolare.

    Schema de principiu a standului de măsură pierderi de presiune liniare 

    Pentru realizarea măsurătorilor se procedează în modul următor :

    - se deschid robinetele de izolare la toate cele trei tronsoane deconductă legate în paralel;

    - se  porneşte pompa şi se reglează  turaţia astfel să  se asigure undebit relativ mic (cca. 5 l/min);

    - se închid robinetele de izolare la două  din cele trei conducte,lăsându-se deschis numai robinetul de la tronsonul pentru carese fac determinările. Se începe cu tronsonul de diametru cel maimic;

    - se închide supapa cu bila din cauciuc pentru evitarea returnăriiîn bazinul de stocare a apei;

    ∆H=H1-H2 

    H1  H2 

    Qv 

    Ф1=13 mm 

    Ф3=22 mm Ф2=17,5 mm 

    Manometru diferenţial Tip U

  • 8/17/2019 Indrumar Mne

    85/96

     85

    - se determină debitul de apa transvazat (prin litrare) în zona demăsură