A:Měření tlaku v závislosti na nadmořské výšce B:Cejchování deformačního manometru závažovou pumpou C:Diferenciální manometry KET/MNV (5. cvičení) Vypracoval : Martin Dlouhý Osobní číslo : A08B0268P
A:Měření tlaku v závislosti na nadmořské výšce 1. Zadání Změřte hodnotu atmosférického tlaku v různých nadmořských výškách (v několika patrech budovy). Zhodnoťte vliv rozdílu výšek na atmosférický tlak. 2. Postup měření Pomocí měřícího jsme prošli všechny patra budovy FEL. V každém patře jsme naměřili hodnotu atmosférického tlaku, kterou jsme si poznamenali. 3. Teoretický úvod Hmotnost vzduchu v atmosférě vytváří atmosféricý tlak, který se měří obvykle v hektopascalech (hpa). Průměrný atmosférický tlak u hladiny moře se nazývá normální atmosférický tlak a má hodnotu 1013,25 hpa. Atmosférický tlak klesá s přibývající výškou. Atmosférický tlak je velice důležitý pro předpověď počasí. 4. Naměřené hodnoty Vycházeli jsme že známe nadmoř patro výška n m.[m] p a [ HPa ] 1 452,24 1023,8 2 456,49 1023,6 3 460,75 1023,1 4 465 1022,6 5 469,25 1022,1 6 473,51 1021,8 7 477,76 1021,4 skou výšku laboratoře ve 4. patře, což pro nás byla referenční hodnota. Pro zjednodušení jsme zadefinovali, že v celé budově je konstantní teplota 22 C. Z těchto poznatků a Barometrické rovnice spočetli výšku jednotlivých pater budovy FEL nad mořem. Barometrická rovnice : z =16000 1 t /273 p 1 p 2 / p 1 p 2
Závislost tlaku na nadmořské výšce 1024 1023,5 1023 1022,5 p[hpa] 1022 1021,5 1021 1020,5 1020 450 455 460 465 470 475 480 h [m] 5. Prostředí Teplota : 22,3 C Vlhkost : 47,0 % Tlak : 756 mmhg 6. Závěr V tomto měření jsme potvrdili již známou pravdu, která je zmíněna i v teoretickém ůvodu: Atmosférický tlak klesá s přibývající výškou. Z Barometrické rovnice nám vyšlo, že rozdíl mezi jednotlivými patry budovy je kolem 4 metrů, což je réálné a v našem měření potvrzuje správnost. 7. Použité přístroje GTD 1100 (178605)
B:Cejchování deformačního manometru závažovou pumpou 1. Zadání Ocejchujte deformační manometr závažovou pumpou 2. Postup měření Pomocí ruční pumpy nastavíme požadovaný tlak.tlak působí na píst a a manometr. Proti pohybu pístu působí páka, která je zatěžována posuvným závažím. Polohu závaží lze odečítat na stupnici, která je přímo kalibrovýma v jednotkách tlaku. 3. Teoretický úvod Deformačni manometr: Princip využivá geometrickych změn tvarů měřiciho členu vlivem působiciho tlaku. Podle druhu tlakoveho čidla se deformačni tlakoměry děli na: trubicove krabicove, vlnové membranove Popis přípravku Tlak oleje je vyvolán ruční pumpou 3. Tlak je přiváděn na kontrolní manometr 1, který působí na píst 4, jenž je spojen s jednozvratovou drážkou 5, na které je posuvně uloženo závaži 6. Pist má po obvodu spirálovitou drážku a je otáčen elektromotorem. Tim je zajištěno sniženi pasivnich odporů na minimum. Z rovnováhy na páce plyne, že moment vyvolaný pistem při určitém tlaku lze vyvážit určitou polohou závaží na páce tak, aby byla zachována rovnovažna poloha paky. Ta je signalizovana vzajemnou polohou břitů, při jejich vyrovnáni lze odečist na stupnici vyvolaný tlak, který současně působí na kontrolovany manometr. 4. Schéma 5. Naměřené hodnoty p 1 [MPa ] p 2 [MPa ] p [MPa ] 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 1,1 1,6 2,1 2,6 3,1 3,6 X 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 X
0,12 Korekční křivka 0,1 0,08 Delta p [MPa] 0,06 0,04 0,02 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 p_1[mpa] 6. Prostředí Teplota : 22,3 C Vlhkost : 47,0 % Tlak : 756 mmhg 7. Závěr Očekávali jsme, že údaj tlaku který jsme nastavovali, a který jsme odečítali ze stupnice se bude nepatrně lišit. O to lepší je, že tento rozdíl zůstával sále stejný. Jak lze vidět z grafu (korekční křivky). Pro nastavený tlak 4 [Mpa] jsme nemohli zjisti žádné hodnoty jelikož jsme byli za rohem. 8. Použité přístroje tlakoměr 4380
C: Diferenciální manometry 1. Zadání Porovnejte výšky sloupců měřených kapalin pro stejné hodnoty měřených tlaků. 2. Postup měření Měříme rozdíl tlaků ve dvou místech vzduchové trati, tyto tlaky máme přivedeny k měřícím přístrojům pomocí gumových hadiček. Po připojení kapalinového manometru ke zdroji tlaku dojde ke stoupání sloupce kapaliny do určité výšky v trubici. 3. Teoretický úvod Manometr (též tlakoměr) je libovolné měřidlo tlaku v plynu nebo v kapalině. Speciální druhy manometrů mohou mít své vlastní názvy, např. barometr, barograf, aneroid. Jako manometr se nejčastěji označuje měřidlo tlaku vzduchu (např.: v pneumatikách aut). Manometry mohou být založeny na různém principu: otevřené kapalinové manometry - porovnávají hydrostatický tlak kapaliny v trubici s tlakem plynu, uzavřené kapalinové manometry - porovnávají hydrostatický tlak kapaliny s atmosférickým tlakem nebo jiným tlakem plynu, kovové manometry - porovnávají deformaci kovu (pružiny, tenkostěnného pásku nebo krabičky) s atmosférickým tlakem nebo jiným tlakem plynu. Jako deformační členy se nejčastěji používají např. membrány, vlnovce nebo tzv. Bourdonova trubice, která se zhotovuje nejčastěji z mosazi nebo (pro vyšší tlaky) z oceli. Bourdonova trubice je trubice eliptického průřezu stočená do spirály. Jeden konec je spojen se vstupem tlaku a druhý uzavřen a spojen přes převodové ústrojí s ukazatelem na stupnici. Při působení tlaku má trubice tendenci se narovnávat a eliptický průřez změnit na kruhový. Rozsahy těchto manometrů jsou od 0 do cca 2000 MPa. 4. Schéma
5. Naměřené hodnoty l 1 [mm] h 1 [mm] 2 8 10 13 17 voda 1 4 5 6,5 8,5 p 1 [ Pa ] l 2 [mm] h 2 [mm] p 2 [ Pa ] 9,79 39,16 48,95 63,64 83,22 8,5 14 20,5 28 37 líh 4,25 7 10,25 14 18,5 p 3 [ Pa] 32,91 54,2 79,37 108,4 143,25 elektronický 2 24 50,5 81 119 Vše jsem spočet pomocí vzorců : l=hsin p=hg Kde úhel naklonění manometrů je 30, za tíhové zrychlení jsem dosadil 9,81[ ms 2 ].Za hustotu vody jsem dosadil voda =998[kg m 3 ] a lihu líh =789,3[ kg m 3 ] Závislost výšky sloupců v závislosti na tlaku a kapalině 20 18 16 14 12 h [mm] 10 8 6 4 2 voda líh 0 0 20 40 60 80 100 120 140 p [Pa] 6. Prostředí Teplota : 22,3 C Vlhkost : 47,0 % Tlak : 756 mmhg 7. Závěr Z grafu je vidět, že líh díky své konzistenci má lepší vlastnosti reagovat na změnu tlaku oproti vodě, která reaguje na tuto změnu podstatně méně. Ukázali jsme princip funkce těchto manometrů.
8. Použité přístroje laboratorní zdroj Statron 2229 (178 058) Manometr vodní 1065014 lihový 1003570 Elektrický manometr 2290-4 vzuchová trať