masurarea si verificarea diverselor marimi nee lect rice

7/23/2019 Masurarea Si Verificarea Diverselor Marimi Nee Lect Rice

1/39

Msurarea mrimilor neelectrice ndrumar pentru laborator

Coninutul acestui material a fost stabilit n funcie de specificul pregtirii energetice, de programa disciplinei "MSURRI ALE MRIMILOR NEELECTRICE" i de dotareatehnic a laboratorului de "REELE I MSURRI TERMICE" din cadrul CATEDREI DECENTRALE ELECTRICE I ENERGETIC INDUSTRIAL. Materialul se adreseazstudenilor de la cursurile de ingineri zi/seral i cele de colegiu seral din cadrul FACULTII

DE ENERGETIC.

Lucrri propuse:

Lucrarea 1:1.1 Verificarea termometrelor1.2 Verificarea termorezistentelor

Lucrarea 2:2.1 Verificarea unui logometru2.2 Ineria termic a detectoarelor de temperatur

Lucrarea 3:3.1 Verificarea unui termocuplu3.2 Verificarea unui milivoltmetru pirometric

Lucrarea 4:4.1 Verificarea unui manometru cu element elastic4.2 Verificarea unui traductor de presiune

Lucrarea 5:5.1 Verificarea unui manometru cu tub nclinat i ASKANIA5.2 Determinarea vitezei medii ntr-o conduct de aer ventilat

Lucrarea 6:6.1 Verificarea unui debitmetru diferenial6.2 Verificarea unui lan electronic de msurare a debitului

Lucrarea 7:7.1 Msurarea debitelor cu ajutorul rotametrelor7.2 Msurarea debitelor cu ajutorul diafragmei

Lucrarea 8:8.1 Msurarea coninutului de umiditate

3


2/39


3/39


Figura 1.1.1. Schia de principiu a ultratermostatului U101 baie termostat; 2 recipient de temperatur joas; 3 vas de termostat; 4 robinet (supap) de comand.

Figura 1.1.2. Baia Ultratermostatului U101 cuv; 2 golire cuv; 3 buon golire cuv; 4 termometru etalon; 5 loc de introdus termometru deverificat; 6 termometru de contact electric reglabil; 7 pomp i agitator; 8 conduct tur pomp; 9

conduct retur pomp; 10 rezistena de nclzire; 11 legtura electric pentru comanda supapei; 12 motorantrenare pomp; 13 bloc de comand; 14,15 contacte de releu pentru comandarea rezistenei de nclzire;

Prezentarea rezultatelor, observaii i concluzii

5

3

54

7

10

9

8

1114

13

15

~ 220 V12

6

1

2

1 3

21

4


4/39


Rezultatele msurrilor se consemneaz tabelar (tabelul 1.1.1).Se vor compara erorile rezultate din verificare cu erorile maxim admisibile pentru

termometrele de tipul celui verificat.

Tabelul 1.1.1

Nr.crt. Date msurate Date calculate

tEtV1

(metalic)tV2

(cu mercur) t1 t2

1

S-a notat:tE - temperatura citita pe termometrul etalon, n C;tVi - temperatura indicat de termometrul de verificat nr. i, n C;ti = tE tVi eroarea de msur a termometrului i, n C.

Se vor prezenta concluzii privind:desfurarea lucrrii; (montarea termometrelor, erori)starea metrologic a termometrelor verificate.

Exemplu de calculDate msurate:tE = 39 CtV1 = 38 CtV2 = 38 CDate calculate:

t1 = 1 Ct2 = 1 C

1.2 Verificarea unei termorezistene

Scopul lucrrii este de a prezenta metoda practic de verificare metrologic atermorezistenelor tehnice.

Descrierea instalaieiInstalaiile i aparatele necesare: incint (baie) termostat cu domeniu de temperaturi

adaptat domeniului termorezistenei, termometre etalon, punte Wheatstone, indicator de nul.Lucrarea se efectueaz pe standul Temperaturi 1.

Schema electric de principiu este prezentat n figura 1.2.1.

Modul de lucrua) Se realizeaz schema electric din figura 1.2.1, conectnd cu conductorii flexibili

termorezistena i aparatele de msur cu bornele corespunztoare de pe pupitru, nconformitate cu schema de conexiuni din figura 1.2.2. Conexiunile externe sunt figurate culinie plin. Bornele i etichetele din figur au notaiile identice cu cele de pe standul de lucru.

b) Se conecteaz cheile cu nr. 1, 7 (6V) i 13. Prin acionarea cheii nr.1, se realizeazlegturile interne reprezentate prin linie punctat i pe schema sinoptic se indic circuitul delucru.

c) Se verific instalaia temostat.

6


5/39


d) Se citete temperatura indicat de termometrul etalon tE i se determin folosindpuntea Wheatstone rezistena electric a termorezistenei Rm (); aceste date se consemneazn tabelul de rezultate (tabelul 1.2.1), fiind prima pereche de date obinut.

f) La atingerea temperaturii staionare fixate se determin temperatura etalon (tE) irezistena (Rm).

Operaiile e) i f) se repet pentru minim 3 puncte n domeniul de temperaturi realizat deinstalaia de termostatare.

Figura 1.2.1 Schema de principiu a instalaiei pentru verificarea termorezistenei

Figura 1.2.2 Schema de conexiuni a instalaiei pentru verificarea termorezistenei

Prezentarea rezultatelor, observaii i concluziiRezultatele determinrilor i prelucrrii acestora se trec n tabelul 1.2.1.

Tabelul 1.2.1

Nr.Crt.

Date msurate Prelucrri datetE (0C) Rm () Rt () Rm () Rc ()

1

Notaii:

7

Surs

G

Punte Wheatstone

+

Baie termostat

Tr.

A B b

Rx

Termorezisten Punte Wh.

b B A 1 2

Baie termostat

b B A

G

Punte Wheatstone

+

Rx

Surs+


6/39


Rt rezistena calculat/citit din tabele corespunztoare temperaturii tE (vezi tabelul 1.2.2)Rm eroarea termorezistenei verificate: Rm = Rt RmRC eroarea admis termorezistenei (vezi tabelul 1.2.3)

Se compar erorile obinute Rm cu erorile tolerate RC n cazul n care Rm > RC,termorezistena nu este corespunztoare din punct de vedere metrologic.

Se vor comenta cauzele erorilorRm (fire de conexiune, erori de inerie termic, erori deimersie, erori de citire, etc).

Exemplu de calculLa verificarea unei termorezistene tehnice Pt100 s-au determinat:

temperatura termometrului etalon tE = 90C; valoarea rezistenei, citit la temperatura t, Rm = 135.9.Caracteristica termorezistenei este dat de ecuaia:

)10847.5109687.31(100 273 ttR t +=

Pentru tE = 90C, Rt = 135.24 .

Eroarea termorezisteneiRm = Rm Rt = 135.9 135.24 = 0.66 Eroarea de temperatur tolerat termorezistenei Pt100 este:

Ctt =+=+= 705.0)10905.43.0()105.45.0( 33

Eroarea de rezisten tolerat este:=== 497.0705.0391.0391.0 tcR

Tabelul 1.2.2.Variaia rezistenei cu temperatura pentru termorezistena de platin Pt100.

Temp.C

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Rezistena

0 100.00 103.96 107.91 111.85 115.78 119.70 123.60 127.49 131.37 135.24100 139.10 142.95 146.78 150.00 154.41 158.21 162.00 165.78 169.78 173.29200 177.03 180.46 184.48 188.18 191.88 195.56 199.23 202.89 206.53 210.17300 213.79 217.40 221.00 224.59 228.17 231.73 235.29 238.83 242.36 245.88400 249.38 252.88 256.36 259.83 263.29 266.74 270.18 273.60 277.01 280.41500 283.80 287.18 290.55 293.91 297.25 300.58 303.90 307.21 310.50 313.79600 317.06 320.32 323.57 326.80 330.03 333.25 336.45 339.64 342.82 345.99700 349.14 352.29 355.42 258.54 361.65 364.74 - - - -

Observaii:Valorile sunt calculate cu relaia: ),1( 20 tBtARRt ++= pentru t = 0750C

unde: A = 3.96847. 3

10

; B = 5.847.

107

; C = 4.22.

1012

.

Tabelul 1.2.3.Relaii de calcul al erorilor tolerate la termorezistenele tehnice

Clasa deprecizie

MaterialulRaportulR100/R0

Intervalulde temp. C

Eroarea tolerat t, C R,

1 Platin 1.3910.0007-20000650

(0.15+4.5.103 t)(0.15+3.0.103 t)

R= t(Rt-R0)/t

2 Platin 1.3910.001-20000650

(0.30+6.0.103t)(0.30+4.5.103t)

3CupruCupru

1.4260.0011.4260.002

-50 ... 180-50 ... 180

(0.30+3.5.103t)(0.30+6.0.103t)

8


7/39


Tabelul 1.2.4 Eroarea tolerat n grade pentru diferite valori ale diviziunii pentru diverse termometre

Domeniul demsurare

Eroarea tolerat (grade)0.5 1.0 2.0 5.0 10

Termometre cu lichide care nu ud sticla-600 0.75 1.0 2.0 - -0100 0.5 1.0 2.0 5.0 5.0100..200 1.0 2.0 3.0 5.0 5.0200..300 1.5 2.5 4.0 5.0 5.0300..400 - 3.0 4.0 10 10400..500 - 4.0 5.0 10 10

peste 500 - - 6.0 10 10Termometre cu lichide care ud sticla-190..-60 - 3.0 4.0 7.5 10

60..0 1.0 2.0 4.0 7.5 10050 1.0 1.0 2.0 5.0 7.550..100 1.0 2.0 3.0 5.0 7.5100..200 - 3.0 4.0 7.5 10

Tabelul 1.2.5 Erori tolerate termometrelor de laborator

Domeniulde

msurareC

Eroarea tolerat n grade pentru diferitele valori ale diviziunii (grade)

0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2-190..-60 - - - - - 2 3 4-60..0 - - 0.15 0.3 0.4 0.75 1 20..50 0.02 0.04 0.1 0.15 0.2 0.5 1 250..100 0.02 0.04 0.15 0.2 0.3 1 1 2100..200 - - - 0.3 0.4 1.5 2 2200..300 - - - 0.5 0.8 1.5 2.5 3300..400 - - - - 1.2 2.5 3 4

peste 400 - - - - - - 4 5

Tabelul 1.2.6 Erorile tolerate termometrelor manometrice cu scar uniform

Lucrarea 2

9

Tipul termometrului Valoarea diviziunii C Eroarea diviziuniiL, V, G 2 2

L, G 5 1

V 51.5 pentru 1/3 dinscar i 1 pentru rest


8/39


2.1. Verificarea unui logometru

Scopul lucrrii este acela de a prezenta logometrele de producie romneasca, schemele

de conexiune i probele privind verificrile logometrelor.Descrierea instalaieiInstalaii i aparate necesare: cutie de rezistene, punte Wheatstone, indicator de nul,

rezistente reglabile, sursa de curent continuu stabilizat, logometre. Lucrarea se execut pestandul Temperaturi 1.

Modul de lucruVerificarea funcionarii logometrelor consta din controlarea urmtoarelor:

micarea liber a sistemului mobil; timpul de amortizare a oscilaiilor acului indicator;

verificarea funcionrii logometrului la tensiune nominal; exactitatea indicaiilor;a) Funcie de tipul schemei de legturi corelat cu tipul logometrului se realizeaz pe

standul Temperaturi 1 una din schemele de verificare indicate n figura 2.1.1 sau 2.1.2.Pentru indicarea montajului cu dou fire se aeaz cheile: 2, 8 (poz.2), 7 (pe 6 sau 24 V

cc. funcie de tipul logometrului verificat) i 13. n mod similar pentru realizarea montajului cu3 fire se acioneaz urmtoarele chei de comand: 2, 7, 8 (poz.3) i 13.

Schemele pot fi realizate cu toate legturile aparente figura 2.1.1 sau folosind montajuldin figura 2.1.2.; n acest caz conexiunile externe sunt figurate cu linie plin, iar conexiunileinterioare conectate prin cheile de comand, cu linie punctat. Bornele i etichetele din figura2.1.2 au notaiile identice cu cele de pe stand.

Atenie! Logometrele indicatoare sau regulatoare nu trebuie puse sub tensiune dectdup conectarea lor n circuitul de msur. Nerespectarea acestor reguli poate duce ladeteriorarea echipajului mobil. n consecin, cheia 7 se va aciona numai la executareaverificrilor.

b) Se calibreaz rezistentele de linie conform indicaiilor de pe cadranul aparatului.Pentru aceasta, de la cheia 10 se conecteaz Rezisten linie RLL. Prin aceasta se realizeazn interior legturile rezistentei de linie la bornele Verificarea rezistentei linie, unde seconecteaz un ohmmetru. Prin acionarea butonului rezistentei RL1 , aceasta se calibreaz lavaloarea dorit. Se aduce cheia 10 pe poziia iniial i operaiile se repet pentru rezistena delinie RL2, respectiv EL3.

c) Se conecteaz cheia 7 (pe 6 sau 24 de V).d) Se potrivete valoarea rezistentei R a cutiei de rezistente cu care se face simularea

cutiei de rezistente, astfel nct s se obin la logometru o deviaie pe un reper situat lamijlocul scrii gradate.

e) Verificarea timpului de amortizare se face ntrerupnd alimentarea din cheia 7 irealimentnd logometrul, pornind n acelai timp un cronometru; timpul n care amplitudinileoscilaiilor acului indicator se reduc la 1% din lungimea scrii gradate reprezint timpul deamortizare. Dac timpul de amortizare astfel determinat, depete valorile din tabelul 2.1.1,logometrul se respinge la verificare.

10

Logometru

- + T(A) T1(B) R(b)

Surs

+

Cutie rezisten e

RL1

RL2

RL3


9/39


Figura 2.1.1. Schema de principiu pentru verificarea logometrelor cu 2 i 3 fire

Figura 2.1.2. Schema de conexiuni pentru verificarea logometrelor cu 2 i 3 fire

Observaie: La montajul pentru verificarea logometrelor cu 2 fire se executa doarconexiunea dintre termorezisten i bornele T(A) respectiv T1(B).

Tabelul 2.1.1. Timpul de oscilaie admis al acului indicator al logometrului

Lungimea scrii gradate [mm] Timpul de oscilaie [s]

Pn la 59 3ntre 60 i 99 5ntre 100 i 149 8

Peste 150 12

f) Pentru verificarea funcionrii logometrului la tensiune nominal acesta va fi alimentatcu o surs de curent stabilizat cu tensiunea variabil; n paralel cu logometrul se conecteaz unvoltmetru:

se regleaz tensiunea de alimentare la valoarea nominal nscris pe cadranullogometrului;

se regleaz rezistena R pn cnd acul indicator va ajunge pe cadranul logometrului;

se modific tensiunea de alimentare n limitele 20% din tensiunea nominal dealimentare. n aceste condiii trebuie ca acul indicator s nu-i modifice poziia fa de cea

11

Logometru indicatorIntrare AlimentareT(A) T1(B) R(b) + -

Logometru exteriorIntrare AlimentareA(T) B(T1) b(R) - +

Cutierezistene1 2

RL2

RL1

RL3


10/39


iniial cu mai mult de 0.5% din lungimea scrii gradate; n caz contrar logometrul serespinge la verificare;

se restabilete tensiunea nominal de verificare a logometrului.g) Verificarea indicaiilor logometrului se face variind semnalul de rezisten din cutia de

rezistene decadal, n domeniul de rezistene al aparatului. n cazul cnd schema de verificare

se execut independent de stand este indicat s se adauge pentru determinri, la valoareanominal a termorezistenei i valoarea rezistenei de linie; de exemplu, dac la 0C rezistenaRt = 100, iar rezistena de linie nscris pe cadran este de 10, iar acul indicator se va opriundeva n jurul lui 0oC (n acest mod cutia de rezistene preia i rolul rezistenei de linie).

Se introduc n circuitul de msurare valori R () ale rezistenei din cutia decadalpn ce acul indicator se va opri n dreptul reperului cifrat t1 (oC). Nu se admite ca pe cutiadecadal s fixm rezistena corespunztoare reperului cifrat i apoi s citim eroare pe cadran!

Se execut un numr de minim 6 determinri corespunztoare poziiilor 0, 20, 40, 60 i100% din domeniul de msur. Verificarea se execut cu R cresctor i descresctor.

Prelucrarea rezultatelor

Datele obinute la verificarea logometrului se centralizeaz i se prelucreaz conformtabelului 2.1.2.

Tabel 2.1.2 Prezentarea i prelucrarea rezultatelor de la verificarea logometrelor

Nr.crt.

Date msurate Prelucrri datePunct verificat

t1 [C]R [] t2 [C]

t = t2 t1[C]

RA[] tx [C] t x [%]

0 1 2 3 4 5 6 7

n acest tabel notaiile au urmtoarea semnificaie:

t1 [C] este reperul la care se face verificarea indicaiilor logometrului; R [] este rezistena introdus din cutia de rezistene n decade pentru a se atingeacest reper;

t2 [C] este temperatura corespunztoare rezistenei R (se determin din tabelul 1.2.2); t [C] este eroarea pe care o introduce logometrul n punctul verificat; RA [] este eroarea admisibil aparatului i se determin cu relaia:RA = c.(RM - R0)/100unde c este clasa de precizie a aparatului (exprimat n procente), iar RM i R0 reprezint

limita maxim respectiv minim de msurare a aparatului (n ). Pentru fiecare punct verificat de determin eroarea local tx [C] pe care o admite

logometrul, calculat cu:tx = RA/MRPrin MR s-a notat panta caracteristicii termorezistenei cu care se cupleaz logometrul, n

punctul de temperatur t1. Mrimea MR, se determin cu datele din tabelul 1.2.2. Datoritcaracteristicilor neliniare R=f(t) a termorezistenelor, gradaiile scrii logometrice suntneuniforme, iar erorile admisibile variabile n lungul scrii.

Exemplu de calculFie un logometru pirometric avnd clasa de precizie 1.5 i domeniul de temperatur 0

400C, conectat cu termorezistenta Pt100.

Domeniul aparatului este: R500 R0 = 283.8 100 = 183.8;Eroarea admis a aparatului: RA = 1.5.183.8/100 = 2.757;

12


11/39


Panta caracteristicii termorezistentei Pt100 este :La limita inferioar MR|0 = R/t|0 = 0.397 /CLa limita inferioara MR|500 = R/t|500 = 0.340 /CEroarea de temperatur admis logometrului la limita domeniului:La limita inferioar: tx = RA/MR|0 = 2.757/0.34 = 8.1 oC

tx = (8.1.100)/500 = 1.62 %La limita superioar: tx = RA/MR|500 = 2.757/0.397 = 6.95 oC tx = (6.95.100)/500 = 1.3 %

Concluzii privind lucrareaSe vor consemna principalele elemente care constituie sursa erorilor de metod la

verificarea executat.Se vor face aprecieri privind influena sursei de alimentare a logometrului precum i a

rezistenelor de linie asupra corectitudinii msurtorilor.

2.2. Ineria termic a detectoarelor de temperatur

Scopul lucrrii este de a pune n eviden fenomenul de inerie a termometrelor decontact.

Consideraii teoreticeTransferul de cldur ntre elementul sensibil al aparatului i mediul a crui temperatur

o determinm, se realizeaz prin convecie, conducie i radiaie ntr-un regim tranzitoriu pncnd se realizeaz echilibrul termic conform relaiei:

.A.t().d = m.cp.t0unde: este coeficientul de schimb de cldur, A este suprafaa de schimb de cldur,

t0, t diferena iniial, respectiv la timpul () ntre mediu i elementul sensibil, este timpul,m este masa elementului sensibil, cp este cldura specific a elementului sensibil.

Dac se introduce ntr-un mediu de temperatur t2 un element sensibil de temperaturiniial t1, variaia temperaturii acestuia poate fi aproximat cu o exponenial (vezi figura2.2.1):

t = t1 + (t2 t1).(1 e/T)

unde T este constanta de timp a elementului sensibil.Constanta de timp T a unui element sensibil de termometru reprezint timpul dup care

diferena dintre temperatura iniial t1 a elementului sensibil i temperatura t(T) este egal cu (1

1/a) = 1 0.368 = 0.632 din diferena maxim (t2 t1).Conform acestei definiii, constanta de timp se determin cronometrnd timpul dupcare diferena ntre temperatura elementului sensibilt(T) i cea iniial t1devine 0.632 dindiferena maxima (t2 t1).

Din relaiile de mai sus se deduce c constanta de timp depinde de elementul sensibil (m,A, cp), de fluidul a crui temperatur o determinm (), precum i de diferena iniial detemperatur. n scopul unor indicaii practice comparabile asupra constantei de timp adetectoarelor de temperatur STAS 8420-77 (termometre mecanice cu rezisten) i STAS8421-82 (termocupluri tehnice) se stabilesc condiii n care se determin constanta de timp aunui element sensibil, a crui valoare este indicat de productor pe plcua detectorului sau ncatalogul de produs.

13


12/39


Figura 2.2.1. Definirea constantei de timp a elementului sensibil

Conform acestor normative, verificarea constantei de timp pentru un interval detemperatur de minimum 15 C, se face utiliznd dou termostate cu ap, meninute unul latemperatura de +20C (t1), al doilea la +35C (t2), cu o variaie a temperaturii de maxim 0.1oC/h. Se introduce termometrul n primul termostat, unde se menine timp de 30 de minute,apoi n cel de-al doilea termostat cronometrndu-se timpul necesar creterii temperaturii de lavaloarea anterioar pn la valoarea t(T) = t1 + 0.632.(t2 t1).

Mrimile caracteristice ale ineriei termice a unui element sensibil de termometru sunt:constanta de timp, timpul de rspuns i/sau timpul de rspuns 2%. Aceste mrimi trebuie sconstituie un criteriu n alegerea aparatelor de msurare a temperaturii.

Timpul de rspuns 5% (5) reprezint timpul dup care diferena dintre temperaturaelementului sensibil i cea a mediului nu depete 5% din diferena maxim posibil.

Timpul de rspuns 2% (2) reprezint timpul dup care diferena dintre temperaturaelementului sensibil i cea a mediului nu depete 2 din diferena maxim posibil.

ntre timpul de rspuns 5%, timpul de rspuns 2% i constanta de timp, existurmtoarele relaii:

R = (t t1)/(t t2) = 1 e/T

R = 0.95; 5 = 2.995.

T = 3.

TR = 0.98; 2 = 3.912.T = 4.T

14

t1

t2

T

(timp)

0.623.(t2 t

1)


13/39


Descrierea instalaieiPentru a pune n eviden interacia termic a unui termocuplu i a ridica curba de

variaie a temperaturii indicate (msurate) n timp, sunt necesare: termocuplu, cablu deprelungire, milivoltmetru indicator corespunztor termocuplului, incint termostatic (cuptor),

cronometru.Schema de conexiuni este prezentat n figura 2.2.2.

Figura 2.2.2. Schema de conexiuni1. cuptor orizontal; 2. termocuplu; 3. cutie de conexiuni; 4. cabluri de prelungire; 5. rezisten de linie

ajustabil; 6. milivoltmetru

Modul de lucrua) Se realizeaz conexiunile termocuplului cu milivoltmetrul indicator pstrnd

polaritatea bornelor i a conductorilor de prelungire. Montajul se realizeaz la temperatura

ambiant t1, care se determin cu un termometru cu mercur;b) Se termostateaz cuptorul la temperatura t2 (t2 = 400800C);c) Se determin temperatura constantei de timp t(T) = t1 + 0.632.t2;d) Se introduce termocuplul n cuptor, pornindu-se cronometrul. Se nregistreaz timpul

i temperatura pentru minimum 8 repere ale milivoltmetrului din domeniul t1t2 incluznd ireperul corespunztor temperaturii t(T).

Prezentarea rezultatelorRezultatele vor fi sintetizate n tabelul 2.2.1.

Tabelul 2.2.1. Rezultatele msurtorilor

Nr. det. 0 1 2 3 4 5 6 7Temperatura la

care se determintimpul

C t1 t2

Timpul s

Se va trasa variaia t = f(), determinndu-se constanta. Se determina 5 i 2 cu ajutorulcurbei trasate i se verific cu relaiile de mai sus. Lucrarea se va efectua pentru un termocuplufr teac i se va repeta pentru un termocuplu cu teac.

Se vor comenta rezultatele obinute.

15

1 2 3 4 5 6

mV


14/39


Lucrarea 3

3.1. Verificarea unui termocuplu

Scopul lucrrii este de a prezenta metoda de msurare a temperaturii folosind cadetector de temperatur termocuplul, precum i metode de verificare metrologic atemperaturilor industriale.

Descrierea instalaiei:Instalaiile necesare sunt: cuptor orizontal pentru verificarea termocuplului, compensator

de curent continuu, cabluri de prelungire, termocuplu etalon, termocuplu de verificat, incint detemperatur constant 0C.

Standul Temperaturi 2 pe care se efectueaz lucrarea, este dotat cu un circuit deautomatizare, pentru alimentarea intermediar a cuptorului, n scopul termostatrii. Instalaia de

automatizare se compune din: traductor Cromel Alumel; milivoltmetru cu dou limite(regulator), contactor circuit for. Cuptorul va fi alimentat cu curent electric numai dactemperatura msurat de traductor va fi in intervalul de temperatur delimitat de milivoltmetrulreglabil.

Incinta pentru meninerea punctului de topire al gheii (0C) poate fi realizat printr-oconstrucie simpl prezentat n lucrarea anterioar.

Verificarea unui termocuplu n laborator se face prin metoda comparaiei adic princompararea tensiunilor termoelectromotoare (t.t.e.m.) produse de un termocuplu de verificat cucea produs de termocuplul etalon. n figura.3.1.1. este prezentat schema de principiu.

16

MilivoltmetruRegulator

Termostatare

Incint de 0C compensator

++

X1

X2

TV

TT

TE

Cuptor


15/39


16/39


3.1. Verificarea unui milivoltmetru pirometric

Scopul lucrrii este de a prezenta milivoltmetrele de producie romneasc, schemele lorde conexiuni i problemele privind verificrile milivoltmetrelor.

Descrierea instalaieiAparate necesare: compensator de curent continuu, cutie de rezistene, ohmmetru, cabluri

de legtur. Lucrarea se execut pe standul Temperaturi 2.Chestiuni practice: n Romnia se practic n prezent urmtoarele tipuri de milivoltmetre

indicatoare etalonate pentru mrimi neelectrice: MI 72, MI 144, MI 192 (aceste aparateau fost asimilate pe baz de licen de la firma Hartman Braun Germania). Milivoltmetreleindicatoare mai sus menionate au mecanism de msur cu magnet permanent i pot fi utilizaten urmtoarele condiii de mediu ambient: temperatura 0C+50C, umiditatea n medieanual 75% fr depunere de rou, absena prafului i a agenilor corozivi.

Caracteristicile tehnice ale milivoltmetrelor indicatoare sunt prezentate n tabelul 3.2.1.

Tabelul 3.2.1. Milivoltmetre indicatoare. Caracteristici tehnice

Nr.crt.

Clasa deprecizie

Descrierea scriigradate

Gabaritfrontal

Lungimeascrii

Greutatea[kg]

Tipulaparatului

1 1.5 45 72x36 50 0.6 MI-722 1.5 57.5 96x48 64 0.6 MI-923 1.5(1) 60 144x72 100 2.5 MI-1444 1.5(1) 45 192x96 125 3.5 MI-192

Schema lucrrii este indicat n figura 3.2.1.

Figura 3.2.1 Verificarea unui milivoltmetru pirometric

Mod de lucruVerificarea funcionrii unui milivoltmetru pirometric const n controlarea urmtoarelor:

micarea liber a sistemului mobil; tipul de amortizare a oscilaiilor acului indicator; exactitatea indicaiilor.a) Se conecteaz cheile 11 i 2. Pe schema sinoptic va fi indicat circuitul necesar a fi

realizat.

18

mV ++

Rx

X1

X2

Compensator


17/39


b) Se realizeaz circuitul indicat ca n figura 3.2.1 i se calibreaz rezistena de linie(conform indicaiilor de pe cadranul milivoltmetrului) folosind o rezisten reglabil de preciziemontat pe stand. Calibrarea se face msurnd rezistena cu un ohmmetru.

c) Micarea liber a sistemului mobil al aparatului se face introducnd n acesta, cuajutorul compensatorului, o tensiune lent cresctoare i apoi una lent descresctoare, n

domeniul aparatului. Acul indicator trebuie s se mite continuu fr opriri locale.d) Verificarea timpului de amortizare se face dup cum urmeaz: se introduce n aparat o tensiune astfel nct s se obin pe scala acestuia o deviaie a

acului indicator, pe un reper situat la mijlocul scrii gradate; se ntrerupe legtura dintre compensator i milivoltmetru ateptnd pn se atinge

punctul iniial al scalei, dup care se reface conexiunea pornind n acelai timp un cronometru.Timpul n care amplitudinea oscilaiilor acului indicator se reduce pn la 1% din lungimeascrii gradate reprezint timpul de amortizare. Dac timpul de amortizare depete valorile dintabelul 3.2.1, milivoltmetrul se respinge la verificare.

Tabelul 3.2.1. Timpul de oscilaie admis pentru echipajul mobil al milivoltmetrului pirometric

Lungimea scrii gradate, mm Timpul de oscilaie, sPn la.59 3

Cuprins ntre60 90 5Cuprins ntre.100 149 8

Peste..150 12

e) Verificarea indicaiilor milivoltmetrului Se scurcircuiteaz bornele de conexiuni ale aparatului i se va aduce acul indicator,

rotind urubul corector, pe temperatura iniial a scrii gradate. Dup reglajul de 0 se vanltura scurtul de la borne.

Se introduce n circuitul de msurare o tensiune reglat cresctor pn ce aculindicator se va opri n dreptul reperului cifrat vizat i se determin pe compensator acestatensiune.

Se execut un numr de minim 6 determinri corespunztoare poziiilor de 0, 20, 40,60, 80, 100% din domeniul de msurare.

Se reiau verificrile acelorai tensiuni introduse n milivoltmetru dar cu tensiuneavariind descresctor.

Prelucrarea rezultatelorSe determin eroarea tolerat a milivoltmetrului cu relaia:

100

)( isA

EEc

E

= , mVunde: EA este eroarea tolerat a aparatului;

c este clasa de precizie a aparatului;ES Ei reprezint domeniul de msur al aparatului;ES, Ei sunt limita maxim, respective minim a aparatului, n mV.

Se convertete aceast eroare n oC, pentru fiecare reper verificat, folosind tabelele devariaii a t.t.e.m. cu temperatura, corespunztoare tipului de termocuplu cu care se conecteazaparatul.

Pentru fiecare determinare se convertete tensiunea introdus n mV, n indicaii detemperatur, folosind tabelele t.t.e.m. indicate pentru temperatura sudurii reci de 0C i tabelele

de corecii funcie de temperatura sudurii reci.

19


18/39


Exemplu de calculUn milivoltmetru pirometric Fier Constantan folosit ntr-o instalaie industrial are

temperatura corespunztoare reperului iniial al scrii 20C. La verificarea reperuluicorespunztor temperaturii de 500C, se msoar pe compensator tensiunea de 26,481 mV.

Pentru temperatura iniial a scrii gradate de 0C, tensiunea msurat se corecteaz cu

valoarea corespunztoare t.t.e.m. dezvoltat de termocuplu cu temperatura sudurii calde la20C., iar a sudurii reci la 0C, valoarea preluat din tabelele de corecie funcie de temperaturasudurii reci. n cazul exemplului folosit:

e = 1.019, deci: e(t 0) = e(t 20) + C = 26.481 + 1.019 = 27.5 mVAcestei tensiuni i corespunde (din tabele) temperatura t2 = 502C.Se determin eroarea t n C a punctului verificat: t = t1 t2unde: t1 este valoarea reperului de pe milivoltmetru (oC);

t2 este temperatura corespunztoare tensiunii introduse (oC).Datele msurate i prelucrate se vor centraliza n tabelul 3.2.2.

Tabelul 3.2.2. Verificarea unui milivoltmetru pirometric

Nr.crt.

Reperul lacare seexecut

verificareat1 (oC)

Tensiuneaintrodus princompensator

U (mV)

Temperaturacorespunztoare

tensiunii Ut2 (oC)

Eroareamilivoltmetruluit = |t1 - t2| (oC)

Eroarea tolerat

Ea = (t/t1).100

mV %1 2 3 4 5 6 7

Tabelul 3.2.3 Variaia t.t.e.m . a termocuplului Platin - Rhodiu (10%) - Platin n funcie de temperatur(jonciunea de referin la 0C)Temp.C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

t.t.e.m.

0 0,000 0,055 0,113 0,173 0,235 0,299 0,365 0,432 0,502 0,573100 0,645 0,719 0,795 0,872 0,950 1,029 1,109 1,190 1,273 1,356200 1,440 1,525 1,611 1,698 1,785 1,873 1,962 2,051 2,141 2,232300 2,323 2,414 2,506 2,599 2,692 2,786 2,880 2,974 3,069 3,164400 3,260 3,356 3,452 3,549 3,645 3,743 3,840 3,938 4,036 4,135500 4,234 4,333 4,432 4,532 4,632 4,732 4,832 4,933 5,034 5,136600 5,237 5,339 5,442 5,544 5,648 5,751 5,855 5,960 6,064 6,169700 6,274 6,380 6,486 6,592 6,699 6,805 6,913 7,020 7,128 7,236800 7,345 7,454 7,563 7,672 7,782 7,892 8,003 8,114 8,225 8,336900 8,445 8,560 8,673 8,786 8,899 9,012 9,126 9,240 9,355 9,4701000 9,585 9,700 9,816 9,932 10,048 10,165 10,282 10,400 10,517 10,6351100 10,754 10,872 10,991 11,110 11,229 11,348 11,467 11,587 11,707 11,826

1200 11,947 12,007 12,188 12,308 12,429 12,550 12,671 12,792 12,913 13,0341300 13,155 13,276 13,397 13,519 13,640 13,761 13,883 14,004 14,125 4,2471400 14,368 14,489 14,610 14,731 14,852 14,973 15,094 15,215 15,336 15,4561500 15,576 15,697 15,817 15,937 16,057 16,176 16,296 16,415 16,534 16,6531600 16,771 16,890 17,009 17,125 17,423 17,360 17,477 17,594 17,711 17,8261700 17,942 18,056 18,170 18,282 18,394 18,504 18,612 - - -

Tabelul 3.2.4 Coreciile pentru jonciunea de referin a termocuplului PtRh (10%) PtTemp.C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Corecia (mV)

0 0,000 0,006 0,011 0,016 0,022 0,027 0,033 0,033 0,044 0,05010 0,055 0,061 0,067 0,072 0,078 0,034 0,090 0,095 0,101 0,107

20 0,113 0,119 0,125 0,131 0,137 0,142 0,148 0,154 0,161 0,16730 0,173 0,179 0,185 0,191

20


19/39


20/39


componena instalaiei. Se rotete maneta (3) de la dreapta la stnga, deschiznd astfel ventilulde admisie al uleiului n instalaie. Se deschide ventilul (4). Pe platanul manometrului cu pistoni greutate (5) se aeaz greutile corespunztoare valorii presiunii ce trebuie realizat,realiznd astfel presiune n instalaie. Pistonul manometrului cu piston i greutate se va ridica,greutile aflate pe platan fiind echilibrate de fora de presiune exercitat de uleiul pompat de

pompa primar. Momentul echilibrrii se stabilete cu ajutorul reperului de pe tija pistonuluimanometrului.n cazul n care pompa primar (2), nu poate realiza presiunea necesar se procedeaz

astfel: se deschide ventilul de admisie al uleiului n instalaie prin rotirea manetei (3). Sedeschide ventilul (4). Se rotete maneta pistonului pompei pentru presiuni ridicate (1) admindulei n instalaie. Se nchide ventilul de admisie al uleiului n instalaie prin rotirea manetei (3),i se creeaz presiune n instalaie prin rotirea aceleiai manete cu ajutorul pompei primare (2).Cnd maneta (3) nu se mai poate roti, se nchide ventilul (4) i se creeaz n continuare

presiune n instalaie cu ajutorul pompei cu piston pentru presiuni nalte.Observaie: Pentru stabilirea corect a momentului echilibrrii forei de presiune cu

greutile de pe platanul manometrului cu piston, este necesar ca ntre piston i cilindrul

acestuia s nu apar frecri ne-lichide. Pentru aceasta, n timpul verificrilor se imprimpistonului o micare de rotaie care realizeaz o centrare a acestuia (efect giroscopic) i opelicul de ulei ntre piston i cilindru, eliminnd astfel frecrile.

Efectuarea verificrilor propriuzise: Se alimenteaz standul i se selecteaz de pe panoul sinoptic schema corespunztoare

verificrii ce trebuie efectuat. Se realizeaz montajul corespunztor lucrrii dorite i se verific corectitudinea

executrii. Principala operaie const n verificarea etaneitii circuitului de lucru. Aceastverificare se realizeaz astfel: cu ajutorul sursei de presiune se realizeaz n instalaie presiuneacorespunztoare limitei maxime a domeniului de msur al aparatului de verificat. Instalaiaeste etan dac n acest timp acul manometrului etalon sau al celui de verificat nu indic oscdere a presiunii n instalaie.

Prezentarea rezultatelorValorile presiunilor indicate de manometrul etalon pa,i i de manometrul de verificat att

la creterea presiunii pc,i ct i la descreterea acesteia pd,i sunt trecute n tabelul 4.1.1.Erorile de precizie corespunztoare reperului i sunt:

la creterea presiunii: pc,i = pc,i pa,i la descreterea presiunii: pd,i = pd,i pa,iEroarea de fidelitate corespunztoare reperului i este: pf,i = pc,i pd,iInterpretarea rezultatelor: Manometrul verificat corespunde din punct de vedere

metrologic dac erorile de precizie la creterea i descreterea presiunii i erorile de fidelitatesunt mai mici dect eroarea tolerat a acestuia. Eroarea tolerat a unui manometru este:p = C.Lmax/100unde C este clasa de precizie a manometrului, n procente, iar Lmax este limita maxim a

domeniului de msur a acestuia.

Tabelul 4.1.1. Valorile presiunilor msurate

ncercareaMrimea

1 2

Presiunea la etalon, pa

Presiunea indicat de aparatul deverificat la creterea presiunii, pc

22


21/39


Presiunea indicat de aparatul deverificat la descreterea presiunii, pd

Eroarea de precizie la cretereapresiunii, pc

Eroarea de precizie la descretereapresiunii, pd

Eroarea de fidelitate, pf

Exemplu de calculPresiunea la etalon pa = 5 barPresiunea indicat de aparatul de verificat la creterea presiunii, pc = 4.9 barPresiunea indicat de aparatul de verificat la descreterea presiunii, pd = 4.85 barEroarea de precizie la creterea presiunii pc = 0.1 barEroarea de precizie la descreterea presiunii pd = 0.15 barEroarea de fidelitate pf= 0.05 bar

Eroarea tolerat a manometrului este : 2.010100

2

100max

=== Lc

p bar

4.2 Verificarea unui traductor de presiune

Scopul lucrrii este de a prezenta metode de verificare metrologic a traductoarelorelectronice de presiune traductor de presiune absolut 0 1000mmHg.

Descrierea instalaieiInstalaii i aparate necesare: surs de presiune (pomp de vid), un manometru etalon

(manometru tub U cu mercur) i un miliampermetru electronic de presiune.Schema de principiu a verificrii este prezentat n figura 4.2.1.

Figura 4.2.1 Pomp pentru verificat manometre tip Automatica. 1 pomp cu piston; 2 rezervor; 3 ventilul rezervorului de ulei; 4 ventile; 5 manometru etalon; 6 traductor de verificat.

Modul de lucru Se alimenteaz standul acionnd cheia 13;

23

1

2

3

4

5

6

4


22/39


Se realizeaz conexiunile electrice conform figurii 4.2.2 i figurii 4.2.3; Se conecteaz la reea sursa de alimentare a traductorului, acionnd cheile 11 sau 12

n funcie de sursa de alimentare cu care lucreaz;Observaie: Este interzis alimentarea unei surse la care bornele de la ieire notate 4 20

mA sunt n gol (nu sunt legate cu miliampermetrul sau cu sunt scurcircuitate), ntruct se

distruge sursa.Mrimile citite se nregistreaz n tabelul de centralizare a datelor (tabelul 4.2.1).

Figura 4.2.2 Schema electric de principiu.

24

Tp

mAcc

Sursa

mA

K

~220

Miliampermetru+

Traductor de presiunerelativ

+

Sursa traductor electronic

4 20 mA Traductor+ +

SursaIP

~220


23/39


Figura 4.2.3. Schema de conexiuni

Prezentarea rezultatelorCorespunztor presiunii indicate de manometrul etalon pE se calculeaz intensitatea IE:

IE = n.1.6 + 4 [mA]Pentru intensitatea curentului msurat la miliampermetru (Ims) se determin presiunea

corespunztoare:

max

minmax

min pII

IIp masmas

=

unde: Imax = 20 mAImin = 4 mA

pmax = 10 barSe mai calculeaz eroarea curent:

i = IE Imsi eroarea admis traductorului:

T = 16.c/100unde c este clasa de precizie a traductorului (0.05).Datele se centralizeaz n tabelul 4.2.1.

Tabelul 4.2.1. Datele verificrii traductorului de presiuneNr.crt.

pE[bar]

IE[mA]

Ims[mA]

pms[bar] i T

Exemplu de calculPresiunea indicat de manometrul etalon: pE = 6 barIntensitatea corespunztoare: IE = 6.1.6 + 4 = 13.6 mAIntensitatea curentului msurat la miliampermetru: Ims = 13.8 mAPresiunea corespunztoare: pms = 6.125 bar

Eroarea curent: i = 13.6 13.8 = 0.2 mAEroarea admis traductorului: T = 16.0.05/100 = 0.08 mA

Tabelul 4.2.2 Conversia unitilor de msur pentru presiune

Unitatea Pa bar at mm H2O(1) mm Hg(2) atm p.s.i.

1Pa=1N/m2 1 105 1.0197 . 105 0.10197 7.50.103 0.986923.105 0.14514. 103

1 bar 105 1 1.0197 11.197. 103 750 0.986923 14.514

1at=1kgf/cm2 98.0665.

1039.80665 1 104 735.56 0.96784 14.23

1mm H20 9.80665 98.0665. 10

4 104 1 73.556. 103 0.96784. 104 1.423. 103

1mm Hg 133.322 133.322. 10

413.595. 104 13.595 1 13.158. 104 19.3385. 103

1 atm 1.01325.

1051.01325 1.0332 1.0332. 104 760 1 14.702

25


24/39


1 p.s.i 6.89. 103 6.89. 103 70.3. 103 703 51.7102 68.04. 103 1

Lucrarea 5

5.1. Verificarea unui micromanometru cu tub nclinat i ASKANIA

Scopul lucrrii este de a deprinde studenii cu utilizarea micromanometrului tipASKANIA i a micromanometrului cu tub nclinat. Se determin constanta unui

micromanometru cu tub nclinat n cazul folosirii unui lichid manometric a crui densitate nuse cunoate cu precizia necesar. Constanta aparatului se stabilete prin compararea indicaiiloracestuia cu ale unui micromanometru ASKANIA.

Consideraii teoreticeMicromanometrul tip ASKANIA i micromanometrul cu tub nclinat sunt aparate de

msurat diferene mici de presiune cu precizie ridicat. Ordinul de mrime al diferenelor de presiune msurate este de civa zeci mm H2O. Diferena de presiune indicat demicromanometrul ASKANIA corespunztoare unei denivelri h (mm) citite la poziia deechilibru este:

pask =H2O.g. hask.10-3 [N/mm2]

unde: H2O este densitatea apei utilizate ca lichid manometric n aparat;g este acceleraie gravitaional (g = 9,81 m/s2);hask este denivelarea citit (mm).

Diferena de presiune indicat de micromanometrul cu tub nclinat se determin curelaia:

pti = k.l.10-3 [N/m2]unde: k este constanta aparatului ( N/m3);

l este lungimea pe care se ridic lichidul manometric pe tubul nclinat (mm).Constanta aparatului depinde de densitatea lichidului manometric utilizat i de

caracteristicile constructive ale aparatului (poziia tubului nclinat, diametrul tubului nclinat icel al rezervorului).

Pentru aparatul utilizat constanta k se poate exprima cu suficient precizie, prin relaia:k = .g.sin [N/m3]

unde: este densitatea lichidului manometric (necunoscut) (kg/m3);g este acceleraia gravitaional (g = 9,81 m/s2); este unghiul nclinrii tubului fa de orizontale.

Descrierea instalaieiSchema de principiu a instalaiei este prezent n figura 5.1.1. n locul parei se folosete o

instalaie de creat suprapresiuni cu sticl de plastic.

26


25/39


Figura 5.1.1. Schema de principiu a instalaiei de verificareModul de lucru

Se monteaz cele dou micromanometre n poziie de lucru, operaia executndu-se cuajutorul uruburilor de colare i a nivelelor aflate pe postamentele aparatelor.

Se aduce la priza (+) a fiecrui aparat tubul de cauciuc la captul cruia se creeaz

suprapresiunea. Priza () se las liber (sub aciunea presiunii atmosferice). Se creeaz cu ajutorul sticlei de plastic o suprapresiune, msurat de cele doumanometre.

Not: Se are n vedere ca suprapresiunea creat s nu depeasc valoarea care ar face sias lichidul manometric din vreunul din cele dou micromanometre.

Prezentarea rezultatelorDatele msurate i cele calculate se centralizeaz n tabelul 5.1.1.Se repet operaia

pentru realizarea a cinci msurtori de suprapresiuni diferite.

Tabelul 5.1.1. Centralizarea datelor necesare verificrii micromanometrului cu tub nclinat

Nr.crt. hask

(mm) pask

(N/m2) l(mm) K(N/m3) K*(N/m3) (kg/m3)

Din egalitatea presiunilor indicate de cele dou aparate:pask = ptub nclinat

rezult:k = pask/l

Valoarea constantei aparatului se estimeaz ca valoare medie a irului de date:

k* = =

n

i

ik

n 1

1

n fiind numrul de citiri.Rezult densitatea fluidului:

sin

*

=

g

k

n care unghiul se estimeaz n funcie de nclinarea tubului fa de orizontal.Valoarea constantei k* se reine i se utilizeaz n partea a doua a lucrrii, respectiv la

determinarea vitezei medii ntr-o conduct de aer ventilat.

Exemplu de calcul

Denivelarea citit la micromanometrul ASKANIA: hask = 85.6 mmDiferena de presiune corespunztoare: pask = 839.74 PaLungimea la micromanometrul verificat: l = 186 mm

27


26/39


Constanta k pentru aceast msurtoare: k = 4514.73Densitatea fluidului: = 920.44 kg/m3

5.2 Determinarea vitezei medii n canalul de aer ventilat

Scopul lucrrii este de familiarizare a studenilor cu metodele de msurare a vitezei pebaza determinrii presiunii dinamice i cu metodele de determinare indirect a vitezei medii.

Descrierea instalaiein conducta de aer ventilat, care are seciune rectangular, sunt montate dou tuburi

PitotPrandtl fixe, care msoar presiunea dinamic n centrul canalului i un anubar, a crui poziie n seciune se poate modifica pe orizontal i vertical, astfel nct acesta poatedetermina presiunea dinamic n diferite puncte ale seciunii. Prizele de presiune ale tubuluiPitotPrandtl i anubarului sunt racordate la un micromanometru cu tub nclinat.

Modul de lucruSeciunea rectangular a canalului va fi mprit n 9 arii de suprafee egale, ca n figura

5.2.1, fcndu-se msurtori de presiune dinamic cu anubarul fixat n centrul acestor arii.

Figura 5.2.1. mprirea ariei rectangulare n cele 9 suprafee egale

Prezentarea rezultatelorSe va msura lungimea indicat de micromanometrul cu tub nclinat, pentru fiecare din

cele 9 suprafee egale. Msurtorile efectuate se vor trece n tabelul 5.2.1.

Tabelul 5.2.1 Valorile msurate pe cele 9 suprafee

Aria 1 2 3 4 5 6 7 8 9l (mm)

Vitezele n punctele 1 .. 9 se vor determina cu relaia:

aer

ii

i

lkw

=

81.92

[m/s]unde: i = 1 .. 9

ki este constanta micromanometrului (n funcie de nclinarea tubului)li este lungimea coloanei de lichid n tub (n mm) este densitatea fluidului a crui vitez se msoar (n kg/m3)

Densitatea aerului se poate determina cu relaia:

tear +

=273

273293.1 [kg/m3]

n care t este temperatura aerului, n oC.Viteza n centrul canalului pe baza msurtorilor efectuate are valoarea:

28

.1 .2 .3

.4 .5 .6

.7 .8 .9


27/39


aer

lkw

55

max

81.92 = [m/s]

Viteza medie n canal va rezulta din relaia:

9

9

1== i

i

med

w

w[m/s]

Lucrarea 6

6.1 Verificarea unui debitmetru diferenial

Scopul lucrrii l constituie verificarea metrologic a unui debitmetru diferenial cuplutitor.

Descrierea instalaieiSe va folosi instalaia de verificare a debitelor, prezentat n figura 6.1.1.

29

1

2

3

44

5

6

7

4

8

9

9

9

10

11

12 12


28/39


Figura 6.1.1. Instalaie de verificare a debitelor: 1 pomp; 2, 3, 4, 9, 11, 12 robinete; 5 vas deseparare pentru impuls +; 6 vas de separare pentru impuls -; 7 traductor de presiune diferenial; 8

debitmetru diferenial; 10 manometru etalon.

Modul de lucrunainte de a ncepe lucrul efectiv, se verific instalaia. Aceast operaie const n

verificarea etaneitilor, eliminarea aerului prin purjare prin robinetele 11, 12 i din aducerealichidului din vasele 5 i 6 la acelai nivel prin purjare, fie prin adaos de ap. Rezultatul seconstat prin egalizarea nivelului mercurului n cele dou brae ale manometrului etalon.

Cu ajutorul pompei 1 se creeaz diferite presiuni cresctoare corespunztoare indicrii dectre debitmetrul 8 a unor valori ale debitului din domeniul lui de msur (cel puin 5 puncteuniform distribuite). Se citesc valorile debitelor Qv (m3/h) indicate de ctre debitmetruldiferenial i respective presiunile corespunztoare hE (mm Hg) indicate de ctre manometruletalon. Se fac citiri pentru dou regimuri de funcionare: la creterea presiunii, respective ladescreterea ei.

Prezentarea rezultatelorRezultatele obinute se trec n tabelul 6.1.1.

Tabelul 6.1.1. Datele necesare verificrii debitmetrului diferenial

Nr.ms.

Date msurate Date calculate

hE (mm Hg) Qv (m3/h) QVE (m3/h) Qvm (m3/h)

ntre debitul QVE care ar trebui s fie indicat de debitmetrul diferenial n condiii de

eroare nul i presiune diferenial hE citit la manometrul diferenial exist relaia:EV hkQ =

unde k este constanta de etalonare a aparatului, constant ce depinde de dimensionareadispozitivului de strangulare i de parametrii fluidului de lucru.

Constanta k se determin astfel:

max

max

h

Qk=

unde Qmax este limita maxim a domeniului de msur, iar hmax este presiuneacorespunztoare indicat de constructorul aparatului n cartea tehnic i pe plcua cu datetehnice a aparatului. Pentru instalaia prezentat, Qmax = 12 m3/h i hmax = 6400 m H2O. Deci k

= 0.15.Dac introducem hE n mm Hg n relaia de debit, atunci se obine:

EV

OH

OHHg

EV

hQ

hkQ

=

=

5318.0

2

2

unde k = 0.15, Hg = 13,545 kg/dm3, H2O = 0.998 kg/dm3.Eroarea de msur a debitmetrului este:

V

E

V

m

V QQQ =

Pentru ca debitul diferenial cu plutitor s fie acceptabil, din punct de vedere metrologic,

este necesar ca:

30


29/39


18.0100 max

= Qc

QmV

unde c este clasa de precizie a aparatului (c = 1.5, Qmax = 12m3/h).

Exemplu de calculPresiunea indicat de aparatul etalon: hE = 370 mmHgDebitul corespunztor calculat: QVE = 0.5318.19.24 = 10.23 m3/hDebitul msurat: Qv = 10 m3/hEroarea de msur: Qvm = 0.23 m3/h

6.2 Verificarea unui lan electronic de msurare a debitului

Scopul lucrrii l constituie verificarea metrologic a unui lan electronic de msurare adebitului.

Descrierea instalaieiSchema de principiu a instalaiei este prezentat n figura 6.2.1, iar schema de conexiuni

n figura 6.2.2.

Figura 6.2.1. Schema funcional de principiu

31

Miliampermetru+

Traductor

Extractor de radical

Intrare Ieire+ +

De la traductor Ieire spre surse

f1 f2 f3 f4+ + + +

Sursa pentru traductorul electronic

Ieire 210 mA Ieire 420 mA Traductor+ + +

X mA

ErSursa

K K

Tp

~220V~220V

mAcc


30/39


Figura 6.2.2 Schema de conexiuni a instalaiei

Modul de lucruSe alimenteaz standul prin manevrarea cheii de comand 6 i se selecteaz prezenta

lucrare cu cheia 2. Se realizeaz schema de conexiuni corespunztoare figurii 6.2.2.Se conecteaz la reea sursa de alimentare i extractorul de radical, manevrnd cheile 3

sau 5 n funcie de aparatele utilizate.Observaie: Nu se alimenteaz sursele i extractoarele de radical dac ieirile lor de 4

20 mA sunt n gol, respective nu sunt racordate la un miliampermetru sau nu suntscurtcircuitate, deoarece acestea se pot distruge.

Pe partea mecanic a standului se va folosi instalaia de verificare a debitelor, prezentatn figura 6.1.1. Se verific etaneitile, eliminarea aerului prin purjare cu robinetele 11 i 12 idin aducerea lichidului din vasele 5 i 6 la acelai nivel. Rezultatul se constat prin egalizareanivelului mercurului n cele dou brae ale manometrului etalon.

Cu ajutorul pompei 1 se creeaz diferite presiuni cresctoare corespunztoare indicrii de

ctre debitmetrul 8 a unor valori ale debitului din domeniul lui de msur (cel puin 5 puncteuniform distribuite). Se citesc valorile debitului Qtrad(%) indicate de traductor i valorile

presiunii difereniale hE (mm Hg) indicate de manometrul etalon. Se fac citiri pentru dou tipuride regimuri: cnd presiunea crete i cnd scade.

Prezentarea rezultatelorRezultatele obinute se trec n tabelul 6.2.1.

Tabelul 6.2.1. Datele necesare verificrii lanului electronic de msurare a debitului

Nr.

Ms.

Date msurate Date calculate

hE (mmHg) Qtrad (%) Qtrad (m3/h) QVE (m3/h) Qtrad (m3/h)

1

Valoarea debitului la milivoltmetru se face n %. Deoarece traductorul de presiunediferenial a fost etalonat pentru ca Qmax = 12 m3/h s indice 100%, rezult relaia:

12[%]= tradtrad QQ [m3/h]Eroarea de citire a traductorului de presiune diferenial se determin cu relaia:

trad

E

Vtrad QQQ = [m3/h]Pentru ca indicaiile lanului de msur s fie acceptate trebuie ca:

32


31/39


Qtrad < 2.0100 max

222

=++

Qccc hxtrad [m3/h]

Exemplu de calculPresiunea indicat de aparatul etalon: hE = 370 mmHgDebitul corespunztor calculat: QVE = 0.5318.19.24 = 10.23 m3/hDebitul indicat de traductor: Qtrad = 81%

Qtrad = 9.72 m3/hEroarea de msur: Qtrad = 10.23 9.72 = 0.51 m3/h

Lucrarea 7

7.1 Msurarea debitelor cu ajutorul rotametrelor

Scopul lucrrii este de a deprinde msurarea debitului de fluide ce trec printr-o conductcu ajutorul rotametrelor.

Consideraii teoreticePrincipiul rotametrului: Rotametrele sunt debitmetre cu diferen constant de presiune i

plutitor rotativ. Aceste aparate sunt utilizate la msurarea debitelor lichidului i gazelor pe bazadeplasrii unui plutitor ntr-un tub tronconic gradat, dispus vertical, prin care circul fluidul de

msurat. Elementele principale ale unui rotametru sunt: tubul tronconic i plutitorul.Tubul tronconic este un tub calibrat conic, dispus vertical, construit din sticla sau metal.n general conicitatea (Dmax Dmin) a tuburilor rotametrelor este de 1/100 care corespunde la ununghi de 35, iar n unele cazuri rotametrele au o conicitate de 1/10 corespunztoare unui unghide 536.

Plutitorul se afl montat n interiorul tubului i are o form cilindric, de diferitediametre. Diametrul maxim al plutitorului trebuie sa fie mai mic dect diametrul interior altubului deoarece el trebuie s se deplaseze liber pe toat lungimea tubului. Forma i materialuldin care se alege plutitorul se alege n funcie de gama valorilor de msur ale debitului irespectiv de proprietile mediului de msur.

Plutitorul are prevzut la partea superioar o serie de fante (enulee) care au rolul s

imprime o micare de rotaie i s le menin pe axa de micare a tubului. Aceast micare derotaie are ca efect dispunerea plutitorului n centrul curentului i astfel plutitorul nu atinge

peretele tubului. n cazul rotametrelor de dimensiuni mari, cnd se folosesc plutitoare grele,dirijarea plutitorului se face prin intermediul unei tije de ghidare.

Debitul volumetric de fluid care trece prin rotametru este dat de relaia:

== 1

*

**2*)(*)(

f

p

p

p

ppvAc

VgAAwAAQ

[m3/s]

Se observ c singurul element variabil din relaia de mai sus este aria seciunii inelare(A Ap), respective aria seciunii transversale a tubului rotametric A. Atunci cnd tubul are o

form tronconic A variaz liniar cu nlimea h a tubului i deci se poate scrie: Q v = f(h)relaie care reprezint relaia funcionala fundamental a rotametrului. Dac se variaz

33


32/39


condiiile de lucru ale fluidului care trece prin rotametru de la starea f la starea f' , fr ca

vscozitatea s varieze prea mult, atunci se vor folosii pentru citirea rotametrelor coeficienii decorecie:

Pentru lichide:

( )( ) ''

*f

f

fp

fpK

=

Pentru gaze:

'f

fK

=

Atunci cnd un rotametru se folosete pentru msurarea debitului uni fluid cu alteproprieti fizice dect cele pentru care a fost realizat, este necesar sa se schimbe plutitorul.Forma i dimensiunile lui rmn aceleai ca la primul plutitor, iar masa lui este:

1

2

21

22

12 **

mm =

Debitul va fi:

1

212 *

QQ =

n aceste relaii s-a notat cu 1 cazul folosirii primului plutitor (al celui original) i cu 2cazul folosirii celui de al doilea plutitor, iar cu vscozitatea cinematica a fluidului.

Cu un manometru diferenial n forma de Use vor citi presiunile. Se vor citi de asemeneavalorile de debit indicate de debitmetrul diferenial electromagnetic si de cele dou rotametre.

Modul de lucru

Se vor face msurtori de debit cu ajutorul rotametrelor montate pe reeaua de ap alaboratorului. Pentru diferite debite de fluid circulate prin reeaua de ap se vor facedeterminri folosind alternativ un rotametru i respectiv dou rotametre.

Prezentarea rezultatelorRezultatele obinute n msurarea debitului de ap de pe reea cu ajutorul unui rotametru,

respectiv a dou rotametre, se vor trece n tabelul 7.1.1.

Tabelul 7.1.1. Debitele msurate cu ajutorul rotametrelor

Nr.ms.

Un singur rotametruDou rotametre

TotalRotametrul 1 Rotametrul 2

7.2 Msurarea debitului cu ajutorul diafragmei

Scopul lucrrii l constituie determinarea debitului de fluid pe baza msurrii presiuniidifereniale generate de diafragm.

Descrierea instalaieiSchema instalaiei pentru msurarea debitului utiliznd diafragma este prezentat n

figura 7.2.1.

34


33/39


Modul de lucruPentru efectuarea acestei lucrri se folosete unul dintre circuitele de ap ale reelei de

conducte aferente laboratorului. Circuitul const dintr-un circuit de ap, o pomp, un colectorprincipal, o diafragm de msur, dou rotametre, colectoarele C5 si C4 cu cinci rezistene depresiune conectate n paralel ntre ele i o serie de ventile cu funciuni de nchidere

deschidere sau de reglare. Pentru msurarea perturbrii cmpului de presiuni de ctrediafragm se folosete un manometru diferenial cu tub n forma de U.Circuitul de lucru se realizeaz prin deschiderea ventilelor: VA1, VA2, VA3, VA13,

VA11, VA10, VA14, VRA3 i a robinetelor R1 R5; se vor nchide ventilele: VA4, VA5,VA15, VA14 si VA11. Se pornete pompa de circulaie i se regleaz debitul din circuitul delucru prin reglarea turaiei motorului de antrenare a pompei. O reglare suplimentar a debituluide ap trecut prin diafragm se face prin reglarea debitului de ap din circuitul rotametrelor.

Se vor face citiri pentru un anumit debit trecut prin circuitul diafragmei de msur i seconsemneaz diferena de nivel h n (mm) indicate de manometrul diferenial.

Prezentarea rezultatelor

Se citesc datele caracteristice ale diafragmei de msur, respectiv d diametrul orificiuluii D diametrul interior al conductei i se determin raportul:

D

d=

Pentru aceasta valoare determinat se alege din tabelul 7.2.1 un coeficient de debit (deoarece nu se cunoate regimul de curgere se va folosi o metoda iterativ de obinere acoeficientului ).

Se determin pierderile de presiune generate de diafragm:

OHHghgp 2* = [N/m2]

Introducnd valori numerice pentru g = 9.81 m/s2, Hg = 13545 kg/m3, H2O = 998 kg/m3

se obine:p=123.086.h Paunde h se introduce n mm.Cu aceste valori obinute pentru , i p se calculeaz ntr-o prim aproximaie debitul

de apa cu relaia:

OH

m

pdQ

2

*2*

4

**

2

= kg/s

Cunoscnd acum debitul de fluid se determin regimul de curgere prin conduct:

4*

**2

2 D

QW

OH

mb

= m/s

DWd b

*Re = ,=1.006.10-6 m/s2

Cu aceast valoare a lui Re i cu determinat la nceput se obine din tabel o nouvaloare pentru coeficientul de debit cu care se reia calculul debitului de ap Qm trecut prindiafragm.

Se vor consemna concluzii privind metoda iterativ de determinare a debitului atuncicnd nu se cunoate regimul de curgere al fluidului.

Tabelul 7.2.1Valorile coeficienilor de debit

35


34/39


Red 10

4 2.104 3.104 5.104 105 106 107 108

0.72 0.747 0.728 0.720 0.714 0.708 0.701 0.708 0.700.74 0.764 0.748 0.735 0.728 0.721 0.714 0.712 0.710.76 0.760 0.751 0.743 0.736 0.728 0.727 0.72

0.78 0.779 0.770 0.761 0.753 0.744 0.743 0.740.52 0.636 0.6337 0.6314 0.6291 0.6253

36


35/39


Figura 7.2.1. Schema instalaiei pentru msurarea debitului utiliznd diafragma

37

Rezervor apa

R1

R2

R3

R4

R5

R7R6

h

Debitmetruelectromagnetic

Diafragma demsurare

VA44 VA11

VA10

VA14

VA15VA13

VA 4VA 3

VA 2

VA 1

VRA11VA 5

Manometru diferentialcu Hg


36/39


Lucrarea 8

8.1 Msurarea coninutului de umiditate al gazelor

Scopul lucrrii: Compararea indicaiilor dintre mai multe aparate indicatoare deumiditate.

Descrierea instalaieiDescrierea principiului de funcionare al aparatelorAparatul Peutron se bazeaz pe principiul msurrii coninutului de umiditate prin

determinarea punctului de rou din temperatura de echilibru a materialelor higroscopice.Determinarea punctului de rou se realizeaz prin msurri de temperatur cu ajutorul a doutermometre. Principiul se bazeaz pe faptul c la aceeai temperatur presiunea vaporilor deap ntr-o soluie de sare cristalizat este mai redus dect presiunea de saturaie a vaporilor deap. n figura 8.1 sunt redate n mod comparativ presiunea vaporilor de ap a unei soluii de

clorur de litiu cristalizat i presiunea de saturaie a vaporilor n funcie de temperatur. Attatimp ct presiunea parial a vaporilor din aer este mai mare dect presiunea parial a vaporilordin soluia de clorur de litiu, aceasta va absorbi umiditatea din atmosfer. Crescndtemperatura soluiei de clorur de litiu, aceasta nu mai preia ap din atmosfer, stabilindu-se unechilibru ntre ambele presiuni pariale ale vaporilor. Din graficul prezentat n figura 8.1 sedetermin temperatura de rou corespunztoare temperaturii de echilibru. Traductorul deumiditate este prezentat n figura 8.2 avnd urmtoarele repere: 1-nfurarea de nclzire; 2-vat de sticl impregnat; 3-tub de sticl; 4-termometru; 5-termorezisten. Cnd sesizorul iaerul nconjurtor au aceeai temperatur, clorura de litiu absoarbe ap din aer. Dactermorezistenei i se aplic o tensiune alternativ, un curent electric trece prin soluia de clorurde litiu, nclzind-o conform legii Joule - Lenz. Prin creterea temperaturii crete presiunea

parial a vaporilor din soluie pn la echilibru. Cu ajutorul termometrului se msoartemperatura stratului de LiCl, iar din curba presiunii pariale a vaporilor din soluie se deducepresiunea parial a vaporilor (pv).

Figura 8.1. Presiunea parial a vaporilor de ap a unei soluii saturate de LiCl.

38


37/39


Figura 8.2. Sesizorul traductorului de umiditate cu clorur de litiu

Cu cel de-al doilea termometru se msoar temperatura aerului nconjurtor, ceea cepermite aflarea presiunii de saturaie corespunztoare acestei temperaturi (pv sat). Limita eroriloreste de 1% i 2% umiditate relativ la temperatura mediului de 10o C, respectiv 40o C.

Psihrometrul cu aspiraie reprezint cel mai rspndit aparat pentru msurarea umiditiirelative (figura 8.3).

Figura 8.3. Psihrometrul cu aspiraie

Se compune dintr-un ventilator acionat de un arc sau de un motor electric alimentat de obaterie, care aspir aer cu o vitez constant ( 2 m/s) prin ambele traductoare de temperatur.n timp ce termometrul din stnga este expus direct aerului (termometru uscat), cel deal doileaeste nconjurat cu gaze meninute umede (termometru umed). Datorit curentului de aer, ocantitate de ap se evapor consumnd o cantitate de cldur luat din aer. Temperaturaindicat de termometrul umed va scade i va cobor cu att mai mult cu ct se vaporizeaz o

39


38/39


cantitate mai mare de ap, adic cu ct aerul iniial este mai uscat. Diferena de temperaturntre termometrul umed i cel uscat se numete diferen psihrometric i permite determinarea

presiunii pariale a vaporilor de ap cu relaia lui Sprung:

pv = pv sat 775

bp .0,5.(tus tum)

n care s-a notat cu: pv presiunea parial a vaporilor, torr; pv sat presiunea de saturaiela temperatura termometrului umed, torr; pb presiunea barometric, torr; tus temperaturaindicat de termometrul uscat, oC; tum - temperatura indicat de termometrul umed, oC.

Relaia lui Sprung este valabil pentru temperaturi ce nu depesc 50 oC.Detectorul de umiditate U21Detectorul de umiditate furnizeaz semnale rezisten corespunztoare temperaturilor

msurate de dou termorezistene; una umed i alta uscat, ambele termorezistene fiindexpuse unui curent de aer cu o vitez de circa 3m/s. Pentru umezirea uneia dintretermorezistene este prevzut un rezervor intern cu ap, care conine circa 300 cm3, cantitatecare n mod normal este suficient pentru apte zile de funcionare continu. Pentru mrireaduratei de funcionare ntre dou alimentri cu ap se poate aduga un rezervor suplimentar tipU94, avnd o capacitate de circa 1700 cm3, care asigur meninerea unui nivel constant nrezervorul detectorului. n instalaiile n care exist o uoar suprapresiune asigurnd o vitezde ieire a aerului de circa 3m/s, se poate utiliza detectorul U22, fr ventilatorul U23. Aparatulfuncioneaz cu nregistratoare din seria E736.

Figura 8.4. Schema de principiu pentru verificarea detectorului de umiditate U21.

Caracteristici tehnice: Domenii de msurare: gama de temperatur 0 70oC

gama de umiditate relativ 20 100% Rezistena cablului de legtur: 5 ohmi Precizie: 1% pentru umiditate relativ 0,3% pentru temperatur

Alimentare ventilator: 220 V 10%; 50 sau 60 Hz Putere electric absorbit: circa 15 VA pentru U21

circa 30 VA pentru U22 U23 Montare: pe perete sau pe sol Viteza curentului de aer: circa 3m/s Greutate: 6,5 kgPsihrometrul electronic este constituit din aparatul propriu-zis i traductorul de umiditate.

Carcasa aparatului cuprinde cablajul imprimat i transformatorul de alimentare. Pe panoul

frontal sunt montate instrumente indicatoare cu scara gradat n uniti de temperatur (o

C)precum i elementele de comand i reglare, respectiv ntreruptorul tensiunii din reea, becul de

40


39/39


semnalizare a tensiunii din reea, comutatorul interval, care selecteaz intervalul de temperatur(0-25oC, respectiv 20-45oC) i comutatorul modului de lucru, cu patru poziii: reglaj zero,calibrare, tuscat, tumed.

Blocul traductor cuprinde ntr-o singur unitate constructiv elementele sensibile lavariaiile de temperatur, respectiv dou termorezistene de Pt100 jucnd rolul termometrului

uscat i al celui umed, rezervorul de ap distilat i motorul cu ventilator, toate ntr-o carcasde material plastic.Higrometrul electronicFuncionarea sa se bazeaz pe faptul c modificrile umiditii aerului conduc la

schimbarea concentraiei unei soluii de sare expus n atmosfera respectiv. La aceeaiumiditate a aerului se ntlnete o concentraie constant a soluiei de sare. Aceast umiditate,numit de echilibru este o msur a concentraiei soluiei de sare. Schimbrile survenite nconcentraie i temperatur determin modificri ale conductivitii electrice a soluiei.

Bazat pe acest principiu aparatul conine ca element primar un higriator funcionnd ca ocelul electrochimic, n care electrolitul este constituit dintr-o substan higroscopic. nfuncie de necesiti higrometrul electronic poate fi echipat cu 1-5 higriatori dup cum trebuie

msurat umiditatea relativ a aerului pe un interval mai ngust sau mai larg.Higrometrul de absorbie se bazeaz pe deformarea (alungirea) unor materii organice ca:

fir de pr, hrtie etc. cu precizie 2 3%.

Figura 8.5. Higrometrul de absorbie

Modul de lucruSe vor efectua msurtori de umiditate a aerului cu ajutorul aparatelor prezentate mai sus.

La punerea n funciune i n timpul msurtorilor se vor respecta indicaiile date de fabricileconstructoare.

Psihrometrul electronic, higrometrul electronic i psihrometrul cu fir de pr se pun n

funciune simplu prin conectarea la sursa de tensiune (pentru primele dou aparate). Dupcalibrare se fac citirile pentru valorile temperaturilor indicate de termorezistenele umede iuscate i se compar cu tabelele psihrometrice.

masurarea si verificarea diverselor marimi nee lect rice

Documents