Msurarea debitului unui fluid compresibil cu ajutorul diafragmei 1. Scopul lucrrii: - trasarea diagramei de etalonare debitelor de aer - utilizarea diagramei de etalonare la msurarea debitelor de aer n condiii diferite de cele de etalonare 2. Principiul care sta la baza metodei de msurare : metoda de msurare se bazeaz pe fenomenul de laminare a unui fluid la curgerea printr-un obturator parial de seciune care se numeste diafragm (fig.1). Vna de fluid se contract i n spatele diafragmei se formeaza vrtejuri, ceea ce conduce la scderea presiunii statice i creterea energiei cinetice a fluidului. In fig.1 s-a notat cu 1 seciunea n care ncepe strangularea venei de fluid (in amonte) si cu 2 seciunea n care dimensiunea strangulat a venei de fluid este minim (n aval). In seciunile 1 i 2 sunt montate prizele manometrului diferenial cu care se . msoara cderea de presiune static p = p1 p2 proportional cu m . In figura 1 s-au mai notat: V ventilator de aer; MD - manometru diferenial cu care se msoara p ; M- manometru cu care se msoara presiunea p1m n amonte diafragm. t1 - termometru cu care se masoar temperatura n amonte diafragm.

mo = f (p) a unei diafragme pentru msurarea

.

d= 0.090 m; D = 0,150 m; = d / D = 0, 6 (Observatie: Constructia diafragmei, montarea, conditiile in care trebuiesc efectuate masuratorile, precum si calculele aferente fac obiectul STAS 7347/2-90 Determinarea debitelor fluidelor in sisteme de curgere sub presiune). Conform STAS-ului indicat, relaia de legtur dintre debitul masic care curge prin diafragm i cderea de presiune static pe diafragm este:

m =(1 4 ) 0,5CKtn care:

.

- coeficient de detent = 1 pentru fluide incompresibile i 1 pentru fluide compresibile) C = C+ CRe - coeficient de descrcare a diafragmei (determinat cu relaii empirice) Kt - coeficient de corectie de temperatura (Kt= 1 dac msurtorile nu se efecteaz la temperaturi mult diferite de temperatura de etalonare). 3. Trasarea curbei de etalonare Conditiile in care se efectueaza etalonarea: po= p1= 760 mm Hg (presiunea n amonte) p[ mmH 2 O] 20 50 100 500 1000 Algoritmul de calcul: to= t1= 20oC (temperatura n amonte)

d 2 2 p 1 = CKm 4

(1)

760 5 10 = Pa 750 Pa - presiunea absolut din aval: p2 = p1 p 9 , 81 = K - temperatura absolut n amonte: T1 = To = t1 + 273.15 = po = kg / m3 - densitatea aerului n amonte: 1 = 0 = R = 287 J/kg.K RTo- presiunea absolut din amonte:

p1 = po =

C 273 To = [Pa s] - viscozitatea dinamic n amonte: 1 = N C 273 1+ To 6 N = 17, 28 10 Pa s; C = 122K 4 p = [-]; k = 1, 4 (exponent adiabat al - coeficientul de detent: = 1 ( 0, 41 + 0, 35 ) kp o 1+aerului) - mrimea intermediar de calcul:

Km =(1 4 ) 0,5

- componenta coeficientului de descrcare:

d 2 2 p 9,81o = 4

kg/s

C = 0,5959 + 0,0312 2,1 0,18408 = [-] . Pentru fiecare p [mmH2O], se va calcula m[ kg /s] prin interaii, dup urmtorul algoritm: m1 = C Kt =. .

- debitul de pornire:

kg/s.

- eroarea de ieire din iteraii:

Pentru i= 1,....(ct este nevoie) se efectueaz urmtoarea succesiune de calcule:

m = 10 4 m1 =

kg/s(2)

4 mi (Re D ) i = = 1 D2,5

.

[-] [-]

106 0,75 (CRe ) i = 0,0029 [ ] = (Re D ) i Ci = C +(CRe ) i = [-] mi +1 = Ci Km =. . .

[kg/s].

Dac:

a) b)

(m) i +1(m) i m i=i+1 i se reia calculul de la ecuaia (2) (m) i +1(m) i < m valoarea cutat pentru debit este mo =(m) i +1 mo = f (p) cu mo [ kg/s] i p[ mmH 2 O] .. . . . . . .

Se va trasa dup aceea, la scar curba

4. Utilizarea curbei de etalonare la efectuarea unor msurtori n condiii diferite de cele de etalonare Vom msura debitul de aer t1 = oC; p1m= mm H2O; pB = mmHg; p= mmH2O Comparnd cele dou ecuaii ale debitului scrise n condiii de etalonare i n condiii reale de msurare:

m1[ kg /s] furnizat de un ventilator n condiiile:

.

mo =(1 4 ) 0,5Cprin mprirea celor dou, se observ c:

.

. d 2 d 2 2 p o ; m1 =(1 4 ) 0,5C 2 p 1 ; 4 4

m1 = mo

.

.

. 1 = mo o

p1To = po T1

[kg/s] deoarece = p1m 9,81 750= 105

p . n care mo = f (p) va fi citit din RT

diagrama de etalonare iar:

T1 = t1 + 273.15 =

K; p1 = pB +

mmHg