Měření růtou lynu rotametrem a alibrace ailárního růtooměru Úvod: Průtoy lynů se měří lynoměry, rotametry nebo se vyočítávají ze změřené tlaové diference v místech zúžení růřezu otrubí nař.clonou, Venturiho trubou nebo v laboratorních odmínách ailárou (ailární růtooměr). Podle změřené tlaové diference se odečítají růtoy z alibračních tabule nebo rafů. Kalibračním lynem bývá suchý vzduch za definovaných stavových odmíne (obvyle 2 C,,3 Pa). Úol: ) Měřit růto lynu rotametrem 2) Oalibrovat ailární růtooměr odle růtoů změřených rotametrem eoreticý úvod: ) Měření růtou rotametrem Měření rotametrem sočívá v odečtení číselné hodnoty na stunici rotametricé trubice, e teré dosahuje horní hrana dutého lováču umístěného v trubici. Podle odečtené hodnoty dílu nalezneme říslušný růto alibračního lynu v rafu řiloženém rotametru. Průto alibračního lynu řeočteme na růto měřeného lynu odle rovnice uvedené v doumentaci řístroje. rubice rotametru tvaru dutého omolého užele se směrem nahoru mírně rozšiřuje a lováče se ři růtou lynu ustálí v oloze, dy se jeho tíha F zmenšená o vztla F v vyrovná s tlaovou silou S ůsobící na horní loše S lováču. Poles tlau vzniá v meziruží mezi stěnou a obvodovou hranou lováču, de odle Bernoulliho rovnice vzrůstá ineticá enerie lynu na úor tlaové. Při ustálené oloze lováču latí rovnováha sil F F v S Protože rozdíl sil na levé straně rovnice je onstantní a rovněž ovrch lováču, musí být v ustálené oloze onstantní i tlaová diference mezi tlaem lynu od lováčem a nad ním. Měření růtou rotametrem je tedy založeno na využití onstantní tlaové diference. Aby ři zvyšujících se růtocích zůstávala tlaová diference onstantní, musí se trubice směrem nahoru rozšiřovat. Pro měření růtou lynu musíme zvolit rotametr (trubici s lováem) vhodného měřicího rozsahu ro ředoládaný růto odle rovnice ve teré značí,5 ρ () ρ ρ hustotu měřeného lynu za normálních odmíne ( 273 K,,3 Pa), ρ hustotu alibračního lynu (suchého vzduchu) rovněž za normálních odmíne, tla měřeného lynu, tla alibračního lynu,
absolutní telotu měřeného lynu, absolutní telotu alibračního lynu. Nař. ro měření ředoládaného růtou yslíu o telotě 3 C, řetlau 5 Pa a hustotě odle tabule ρ,429 m -3 za normálních odmíne musíme zvolit rotametr. terý umožňuje růto alibračního lynu (suchého vzduchu) o hustotě ρ,2928 m -3 za normálních odmíne ři alibrační telotě 2 C a tlau,3 Pa,429 m 5,3 Pa 293 K l min 2,6 l min,2928 m,3 Pa 33 K Pro měření zvolíme sestavu rotametru s trubicí R-2U s dutým nerezovým lováem s měřicím rozsahem 2 2 l/min. Při měření růtou jiného lynu a za jiných stavových odmíne než ři alibraci musíme růto alibračního lynu odečtený z alibračního rafu oriovat odle stavových odmíne a hustoty měřeného lynu odle rovnice uravené z rov.() ρ (2) ρ Nař. odečteme-li na stunici rotametru hodnotu mm říslušnou růtou suchého vzduchu 2,7 l min - za stavových odmíne alibrace suchým vzduchem, vyočteme růto yslíu za stavových odmíne měření shodných se stavovými odmínami ři rozhodování o volbě rotametru dosazením do rov.(2):,2928,3 33 2,7 l min, l min,429 5,3 293 2) Kalibrace ailárního růtooměru Při rouděním lynu zúženým růřezem otrubí dochází odle Bernoulliho rovnice olesu tlau lynu evivalentnímu řírůstu jeho rychlosti. éto sutečnosti se využívá neřímému měření malých růtoů lynu v laboratořích ailárním růtooměrem odle obrázu. Rozdíl tlaů řed ailárou řiojenou na obou oncích hadičami měříme jao hydrostaticý tla vodního 2 2 slouce o výšce h na stunici U-trubice růtooměru. Na oncích jeho trubice jsou baňy 2, teré ři neoatrném měření ojmou manometricou aalinu a zabrání jejímu vninutí do navazujícího systému. Průto lynu je h,5,5 funcí růměru d ailáry a rozdílu výše hladin na U-trubici růtooměru: V & f d,,5 ( ) h 2
Při zvyšování růtoů musíme neustále zvyšovat tla lynu řed ailárou a tedy i řed rotametrem, terý oužíváme ři měření růtoů. Abychom mohli růtoy řeočítávat na vhodné referenční stavové odmíny, musíme ři aždé změně růtou měřit i tla řed rotametrem. Sestava měřicí aaratury je zřejmá ze schematicého obrázu. R K K 2 N V R rotametr, K, K 2 ohouty nebo tlačy na reulaci růtou, N nádoba tlumící rázy vývěvy (odsávací baňa), V vývěva oužitá jao zdroj tlaového vzduchu Postu ři měření: Sestavíme aaraturu odle uvedeného obrázu. U-trubici růtooměru nalníme obarvenou vodou a snažíme se vyrovnat hladiny v ramenech na stunice. Převlečné hadičy ro řiojení ailáry natřeme zevnitř lehce lycerolem a nasuneme je na ailáru. Hadičy musí být řiměřeně dlouhé, aby umožňovaly její bezroblémové vložení. Natření hadiče lycerolem usnadňuje maniulaci ři vládání ailáry a zabraňuje rozlomení růtooměru. Kailáru umístíme mezi vodorovné truby růtooměru a hadičy na ně nasuneme. Průtooměr je vybaven ailárami o světlosti,,5, 2 a 2,5 mm. Při měření racujeme s ailárami o růměru,5 až 2,5 mm a rotametry s dutými lováy. Průtooměr osazený ailárou o světlosti,5 mm alibrujeme rotametrem s trubicí R-- U a hliníovým lováem, růtooměr s ailárou o světlosti 2 mm rotametrem s toutéž trubicí, ale s nerezovým lováem, růtooměr s ailárou o světlosti 2,5 mm rotametrem s trubicí RU a dutým nerezovým lováem. Po osazení růtooměru zvolenou ailárou a říslušné rotametricé trubice vhodným lováem odečteme olohy hladin na rtuťovém barometru v Sedláově úravě a teloty na teloměrech vlhoměru, zaíšeme je a na tabulce vlhoměru odečteme relativní vlhost vzduchu φ, vyočteme hodnotu atmosféricého tlau at a obě hodnoty zaíšeme do záhlaví tabuly naměřených a vyočtených hodnot říslušných veličin. Úlně otevřeme oba ohouty nebo tlačy K a K 2 a uvedeme do chodu olejovou vývěvu VR /5-2, ty 5 nebo membránovou VM-2-, ty 5. Uzavíráním ohoutů nebo tlače K a K 2 zvyšujeme růtoy ta, abychom na stunici ailárního růtooměru mohli odečítat asoň hodnot rozdílů výše h vodních 3
hladin. Po aždém nastaveném růtou, nejlée o mm, odečítáme na měřítu rotametru olohu horní hrany lováču a rozdíl výše vodních hladin h m na U- manometru zařazeném řed ním. Odečtené hodnoty zaíšeme do níže uvedené tabuly. Vyhodnocení výsledů měření: Kalibraci ailárního růtooměru vyjádříme tabulou naměřených a vyočtených hodnot a rafem závislosti růtou lynu za normálních odmíne na rozdílu výše hladin h na U-trubici růtooměru. Průto lynu vyočtený odle rov.(2) je závislý na roměnlivém řetlau. ato sutečnost omliuje raticé využití alibrace a roto se růto lynu řeočítává na růto odle stavové rovnice ideálního lynu. abula ro alibraci ailárního růtooměru Atmosféricý tla at 98, Pa, telota suchého teloměru 2, C, vlhého 5, C, t 5, K, relativní vlhost φ,56, rotametr R--U, lová Al dutý. číslo měření rotametr U-manometr P at + růtooměr díly & V h m h l/min mm Pa Pa mm A 7 2,8 2,,92 6,4 99, 4 Parciální tla vodních ar ve vzduchu v tla sytých vodních ar ři 2 C (z tabule) sv. φ 2,34 Pa.,56,3 Pa, arciální tla suchého vzduchu svz (98,,3) Pa 96,7 Pa. Hustota vzduchu (vlhého) za normálních odmíne svz ρ je vz svz ρ ρ x + ρ de hustota suchého vzduchu ρsvz s molární hmotností M svz za normálních odmíne je M svz 28,964 mol - ρ svz,292,292 m V 22,44 mol l m v svz a hustota vodních ar ρ s molární hmotností M v za normálních odmíne je M v ρ v Vm 22,44 l mol Hodnota molárního zlomu x sv suchého vzduchu je svz 96,7 Pa x svz,9867 at 98, Pa a molárního zlomu vodních ar,3 Pa x v,33 98,Pa v x 8,5 mol,84 l,84 m v 4
taže hustota vzduchu (vlhého) za normálních odmíne je 3 ρ vz (,292,9867 +,83,33) m,286 m Vyočtenou hustotu vzduchu dosadíme do rov.2 ro výočet růtou vzduchu za atuálních odmíne měření V & 2,8 l min 2,8 2,8 lmin l min,292 m,3 Pa 293 K,286 m 293 K,292,3 Pa 293,286 293,9 Pa,5,5,5,5 2,8 l min,5 2,8 l min,9 Pa,5,5 ( 99, Pa) 2, l min Konstantu,9 Pa,5 oužijeme ři dalších úravách. Průto vzduchu za atuálních odmíne měření řeočteme odle stavové rovnice ideálního lynu na růto za normálních odmíne o,5 Pro sérii měření za stejných stavových odmíne je onstantní výraz,5,9 Pa 273 K,5,928 Pa,3 Pa 293 K taže,5,5,5,928 Pa 2,8 lmin 99, Pa,92 lmin.,5 ( ) Konstanta umožňuje rychlý výočet růtoů lynu reduovaných na normální odmíny v roramu EXCEL, aniž bychom museli vyočítávat růtoy. Je vša třeba si uvědomit, že onstanty a latí jen za atuálních stavových odmíne. Změní-li se stavové odmíny, změní se i jejich hodnoty. Vyočtenými hodnotami dolníme shora naznačenou tabulu a nareslíme raf závislosti růtou na rozdílu výše hladin h na U-trubici ailárního růtooměru. Jao řílad je uveden alibrační raf růtooměru osazeného ailárou o světlosti 2,5 mm ři telotě 23 C, tlau 97,4 Pa a relativní vlhosti 56 %. Disuse výsledů Z alibračního rafu rotametru vylývá, že něterým měřením by se měla věnovat zvýšená ozornost, aby se zmenšily odchyly od reresní řivy. Závislost je raticy vadraticá, rotože ubicý člen má velmi nízou hodnotu. Příloha: Kalibrační raf ailárního růtooměru 5
4 3,5 Kalibrace ailárního růtooměru 2,5 mm y 6E-7x 3 -,3x 2 +,5x +,572 R 2,9946 V / l min -. 3 2,5 2,5,5 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 h /mm Kontrolní otázy: )Vysvětlete rinci měření růtoů rotametrem a ailárním růtooměrem. 2) Ja závisí měřicí rozsah růtooměru na světlosti vložené ailáry? 3) Proč je třeba růto odečtený z alibračního rafu rotametru oriovat? Které veličiny se ulatní ři oriovaném výočtu? 4) Ja ovlivňuje vlhost lynu měření jeho růtou? Naište obecnou rovnici ro výočet hustoty vlhého lynu. 5) Ja vyočtete hustotu vlhého lynu? 6) Zdůvodněte omezenou latnost alibračního rafu jen ři atuálních stavových odmínách. Které stavové odmíny ulatníte? 7) Přeočtěte zvolený atuální růto a růto reduovaný na normální odmíny na hmotnostní a látový růto. 8) Je možno sestavit měřicí aaraturu ro alibraci ailárního růtooměru ta, že se růtooměr řiojí na sání vývěvy? Je-li to možné, navrhněte sestavu a zdůvodněte zařazení jednotlivých členů. 6