Problemy pomiaru ciśnienia i temperatury gazu w warunkach dużych prędkości. Juliusz Makowski Common S.A.

Podobne dokumenty
Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (SILNIK IDEALNY) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH

POMIAR NATĘŻENIA PRZEPŁYWU

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

SPIS TREŚCI Obliczenia zwężek znormalizowanych Pomiary w warunkach wykraczających poza warunki stosowania znormalizowanych

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

PL B1. Politechnika Warszawska,Warszawa,PL BUP 25/03. Mateusz Turkowski,Warszawa,PL Tadeusz Strzałkowski,Warszawa,PL

FMDRU. Przepustnica z miernikiem przepływu. Wymiary. Opis. Przykładowe zamówienie. Ød i. Ød 1

09 - Dobór siłownika i zaworu. - Opór przepływu w przewodzie - Dobór rozmiaru zaworu - Dobór rozmiaru siłownika

Zadanie 1. Zadanie 2.

Wydajne wentylatory promieniowe Fulltech o wysokim ciśnieniu statycznym

Dr inż. Zenon Spik POLITECHNIKA WARSZAWSKA KS-INSTAL sp. z o.o.

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Podstawowe definicje Dz. U. z 2007 r. Nr 18, poz. 115

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

Regulatory przepływu VAV Typ TA-Silenzio

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Regulatory przepływu VAV Typ TZ-Silenzio

AUTOMATYCZNY REGULATOR I STABILIZATOR CIŚNIENIA RÓśNICOWEGO (DPCV) Cim 767

Przepustnica regulacyjna IRIS

SWANTM. Nawiewniki szczelinowe. Wstępny dobór. Krótka charakterystyka

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia

Uwaga: Nie przesuwaj ani nie pochylaj stołu, na którym wykonujesz doświadczenie.

Badanie widma fali akustycznej

12 Materiały techniczne 2015/1 powietrzne pompy ciepła do montażu wewnętrznego

32 Materiały techniczne 2015/1 powietrzne pompy ciepła do montażu wewnętrznego

Instrukcja obsługi użytkowania i montażu zaworów równoważących Ballorex Venturi

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Straty ciśnienia w systemie wentylacyjnym

Aby nie uszkodzić głowicy dźwiękowej, nie wolno stosować amplitudy większej niż 2000 mv.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1) z dnia r.

Siatka spiętrzająca opis czujnika do pomiaru natężenia przepływu gazów. 1. Zasada działania. 2. Budowa siatki spiętrzającej.

Podstawowe definicje Dz. U. z 2007 r. Nr 18, poz. 115

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

Laboratorium LAB3. Moduł pomp ciepła, kolektorów słonecznych i hybrydowych układów grzewczych

Sposób wykorzystywania świadectw wzorcowania do ustalania okresów między wzorcowaniami

24 Materiały techniczne 2019 rewersyjne pompy ciepła do grzania i chłodzenia

Przetworniki ciśnienia do zastosowań ogólnych typu MBS 1700 i MBS 1750

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

Przetworniki ciśnienia do zastosowań ogólnych typu MBS 1700 i MBS 1750

Wpływ prędkości przepływu w rurociągu na niepewność pomiaru temperatury gazu

1 Manometr instalacji górnego źródła ciepła 2 Manometr instalacji dolnego źródła ciepła

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Tłumik okrągły. Typ CAK z tworzywa sztucznego. TROX Austria GmbH (Sp. z o.o.) tel.: Oddział w Polsce fax:

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

16 Materiały techniczne 2019 powietrzne pompy ciepła do montażu zewnętrznego

Z komputerowym systemem IQnomic Lakierowane panele z 50 mm niepalną izolacją 3-fazy, 5-żył, 400 V-10/+15%, 50 Hz, 10 A. Nawiew

Temat: SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

prędkości przy przepływie przez kanał

POMIAR HAŁASU ZEWNĘTRZNEGO SAMOLOTÓW ŚMIGŁOWYCH WG PRZEPISÓW FAR 36 APPENDIX G I ROZDZ. 10 ZAŁ. 16 KONWENCJI ICAO

Sonda pomiarowa Model A2G-FM

Przelicznik MacBATe Instrukcja instalacji, Wyd.7_

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

RAVAV. Urządzenia. Regulator przepływu VAV. Wymiary. Opis. Schemat działania

Rys.1. Zwężki znormalizowane: a) kryza, b) dysza, c) dysza Venturiego [2].

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Porównanie strat ciśnienia w przewodach ssawnych układu chłodniczego.

Różnicowy przetwornik ciśnienia EL-PSa-xxx

POMIAR STRUMIENIA PŁYNU ZA POMOCĄ ZWĘŻEK.

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZAWORÓW ZWROTNYCH KOLANOWYCH SZUSTER SYSTEM TYP ESK 01 I ESK 11

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 11/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,2. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

Materiały techniczne 2019 powietrzne pompy ciepła do montażu wewnętrznego

Badania właściwości dynamicznych sieci gazowej z wykorzystaniem pakietu SimNet TSGas 3

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 08/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,6. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

Metodyka szacowania niepewności w programie EMISJA z wykorzystaniem świadectw wzorcowania Emiotestu lub innych pyłomierzy automatycznych

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 04/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,6. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 09/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,2. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 05/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,2. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 06/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP A ,6. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

40** 750* SI 50TUR. Rewersyjne gruntowe pompy ciepła. Rysunek wymiarowy. Materiały techniczne 2019 rewersyjne pompy ciepła do grzania i chłodzenia

Zasady określania ilości energii w sieci przesyłowej

Instrukcja obsługi. Model

PROJEKT NR 2 Współpraca pompy z rurociągiem

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ nr 07/2016. Badanie aeroakustyczne tłumika AKU COMP ALU LM 160-1,2. stron: 15 rys: 3 tablic: 11. Venture Industries Sp. z o. o.

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych

MODELE STRUMIENIA POWIETRZA W PNEUMATYCE

Regulator różnicy ciśnienia z ograniczeniem przepływu maksymalnego

V5001S Kombi-S. ZAWÓR ODCINAJĄCY KARTA KATALOGOWA Zastosowanie. Właściwości. Dane techniczne. Konstrukcja. Materiały. Identyfikacja zaworu

Ćwiczenie 3,4. Analiza widmowa sygnałów czasowych: sinus, trójkąt, prostokąt, szum biały i szum różowy

Zasady określania ilości energii w sieci przesyłowej

22 Materiały techniczne 2015/1 powietrzne pompy ciepła typu split do grzania i chłodzenia

Z Z S. 56 Materiały techniczne 2019 gruntowe pompy ciepła

Szczelność przewodów wentylacyjnych Alnor

30 Materiały techniczne 2019 powietrzne pompy ciepła typu split do grzania i chłodzenia

NPB. Pompy jednostopniowe normowe ZAOPATRZENIE W WODĘ POMPY JEDNOSTOPNIOWE PRZEZNACZENIE ZASTOSOWANIE ZAKRES UŻYTKOWANIA CECHY KONSTRUKCYJNE

Podstawy niepewności pomiarowych Ćwiczenia

Transkrypt:

Problemy pomiaru ciśnienia i temperatury gazu w warunkach dużych prędkości Juliusz Makowski Common S.A.

Plan prezentacji Wstęp Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Erozja Wiry Karmana za tuleją termometryczną Moc akustyczna wydzielana na tulei termometrycznej Wzrost poziomy hałasu generowanego przez zawory Wzrost straty ciśnienia na tulei termometrycznej Pomiar ciśnienia statycznego (otwory, przewody impulsowe) Podsumowanie

Wstęp Obserwuje się tendencję do podnoszenia prędkości gazu w rurociągach oraz w punktach pomiaru przepływu, z 16 do 33 [m/s], a nawet więcej. Przy obecnej technice pomiarowej, wspomniane zwiększenie prędkości gazu może spowodować problem z pomiarem ilości przepływającego gazu, wynikający ze zwiększonego błędu pomiaru temperatury oraz problemów i błędów przy pomiarze ciśnienia. Należy również pamiętać o przyspieszonej erozji, wzroście poziomu szumów/hałasu, itd..

Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Tuleja termometryczna Do pomiaru temperatury gazu używa się czujników temperatury zamontowanych w tulejach termometrycznych. Ten sposób jest wskazany przez normy, ponadto zapewnia szczelność, oraz daje możliwość wymiany czujnika temperatury.

Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Ma liczba Macha v prędkość gazu w rurociągu a lokalna prędkość dźwięku Do liczby Macha Ma<0,05, co dla gazu w rurociągu odpowiada prędkości mniejszej od około 16 [m/s], realizowany w ten sposób pomiar temperatury jest poprawny. W związku z przewidywanym wzrostem prędkości przepływu gazu do 33 [m/s], co odpowiada liczbie Macha 0,1, pojawi się problem rozbieżności pomiędzy temperaturą statyczną, całkowitą i mierzoną. Pominięcie tych rozbieżności doprowadzi do zwiększenia niepewności pomiaru temperatury statycznej. W efekcie znacząco zwiększy się niepewność całego pomiaru.

Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Ts temperatura statyczna Tc temperatura całkowita Tm temperatura mierzona Cp ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu, dla gazu około 2000 [J/kg*K] - współczynnik wyznaczany empirycznie W technice znane są inne metody pomiaru temperatury, na przykład za pomocą termopary z osłonką (wartość współczynnika do 0,6), ale w praktyce gazowniczej byłoby to kłopotliwe i wymagało umocowania prawnego.) Dla Ma>0,05 należy rozważyć alternatywne sposoby pomiaru temperatury.

Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Błąd względny różnicy temperatur Tc - Ts W wyniku wzrostu prędkości przepływu gazu następuje wzrost błędu pomiaru temperatury za pomocą tulei termometrycznej. Do określenia błędu względnego różnicy temperatur Tc-Ts wykorzystam równanie Bernouliego dla gazów: T 2 =Tc v 2 =0 T 1 =T S

Po przekształceniach: Wpływ wzrostu prędkości na pomiar temperatury Błąd względny różnicy temperatur Tc - Ts - błąd względny różnicy temperatur całkowitej i statycznej odniesionej do temperatury statycznej, wyrażony w procentach. V [m/s] 16 33 T [K] 0,06 0,27 0,02 0,09 Zakładając dla gazu: Ts=293,15 + 15 = 308,15 [K] Cp = 2000 J/kgK Ponad czterokrotnie większy Tuleja termometryczna wymagałaby wzorcowania w celu określenia właściwej temperatury mierzonej Tm: Ts<Tm<Tc

Erozja V [m/s] 16 33 e 1 [1] 1 8,8 Zanieczyszczenia w gazie płynące przez kolanko Wzrost jednostkowej pracy tarcia wyniesie 8,8 razy. O tyle wzrośnie erozja kolanek.

Erozja Otwór impulsowy pomiaru ciśnienia: ostrokrawędziowy po lewej, oraz z zaokrąglonymi krawędziami po prawej. Erozja otworków zwiększa błąd pomiaru ciśnienia statycznego. Na przyspieszoną erozję są szczególnie podatne otworki o ostrych krawędziach. Należałoby zastosować otwory zaokrąglone. Zaokrąglenie to zwiększy odporność na erozję, ale wpłynie na pomiar ciśnienia statycznego, przez co konieczne będzie zawarcie w przeliczniku algorytmu liczącego rzeczywiste ciśnienie statyczne. Wymaga to z kolei zmian w istniejących normach.

Wzrost częstotliwości generowanych dźwięków (wiry Karmana) za tuleją termometryczną. v [m/s] 16 33 f [Hz] 208 429

Wzrost częstotliwości generowanych dźwięków (wiry Karmana) za pochwą termometryczną. v [m/s] 16 33 f [Hz] 208 429 Częstotliwość generowanych dźwięków za tuleją termometryczną (wiry Karmana) Przewiduję, że zbyt intensywne drgania tulei termometrycznej mogą powodować podgrzanie oleju wypełniającego tuleję termometryczną (dyssypacja energii), a przez to zwiększenie temperatury mierzonej przez czujnik temperatury.

Moc akustyczna wydzielana na tulei termometrycznej v [m/s] 16 33 n e [1] 1 8,8 Moc akustyczna wydzielana na tulei termometrycznej, przy zwiększeniu prędkości przepływu gazu z 16 m/s do 33 m/s wzrośnie ponad ośmiokrotnie. Wzrost mocy akustycznej wydzielanej na tulei termometrycznej może utrudniać pomiar przepływu gazu niektórym rodzajom urządzeń pomiarowych. Na wzrost mocy akustycznej są odporne gazomierze turbinowe i rotorowe.

Wzrost poziomu hałasu (szumu) generowanego przez zawory regulacyjne Zawory regulacyjne mogą być znacznym generatorem szumów. Zakładam, że hałas (szum) generowany przez zawory regulacyjne jest tym większy im większa jest moc tracona na zaworze. W = Q p gdzie: W moc tracona na zaworze Q przepływ przez zawór p spadek ciśnienia na zaworze Poziom hałasu wzrasta wraz ze wzrostem przepływu przez zawór, oraz wraz ze wzrostem spadku ciśnienia na zaworze. Na wzrost poziomu szumu odporne są gazomierze turbinowe i rotorowe.

Wzrost straty ciśnienia na tulei termometrycznej v [m/s] 16 33 1 4,25 Strata ciśnienia na tulei termometrycznej, przy zwiększeniu prędkości przepływu gazu z 16 m/s na 33 m/s, wzrośnie 4,2 razy.

Błąd pomiaru ciśnienia p [Pa] Pomiar ciśnienia statycznego Błąd pomiaru ciśnienia dla różnych prędkości powietrza 10000 1000 Prędkość u = 16 m/s u = 32 m/s U=32m/s, d H Szacowany błąd pomiaru ciśnienia (według obliczeń dla współczynnika tarcia dla rur wg Hermann a Schlichting a) przy zwiększeniu prędkości przepływu powietrza z 16 do 32 [m/s] jest kilkakrotnie większy. 100 10 1 0.1 0 20 40 60 Gęstość powietrza [kg/m 3 ]

Błąd pomiaru ciśnienia statycznego Pomiar ciśnienia statycznego Nierównomierności na krawędzi otworka impulsowego (wg Shaw a) Dla ds= 4 [mm] i E= 0,15 [mm] błąd w pomiarze ciśnienia wyniesie 17 [Pa] Nierówności na krawędzi otworka imp.

Pomiar ciśnienia statycznego Nierównomierności na krawędzi otworka impulsowego Nieostra (w wyniku erozji) lub zanieczyszczona krawędź otworu impulsowego silnie wpływa na błąd pomiaru ciśnienia. Należy zadbać o odpowiednią krawędź otworka impulsowego, oraz jej zabezpieczenie w czasie szczególnie w warunkach przyspieszonej erozji wynikającej ze zwiększenia prędkości przepływu gazu.

Pomiar ciśnienia statycznego Pomiar ciśnienia statycznego w samolocie Airbus A 380

Pomiar ciśnienia statycznego Przewody impulsowe Przewody impulsowe służą do podłączenia sygnału ciśnienia z rurociągu lub z gazomierza do czujnika ciśnienia. W przewodach impulsowych mogą występować niekorzystne zjawiska w postaci fal stojących oraz drgań, które wpływają na zwiększenie błędu pomiaru ciśnienia. Wraz ze wzrostem prędkości przepływu gazu w rurociągu, te zjawiska mogą się nasilać.

Podsumowanie Stosowane obecnie prędkości przepływu gazu w rurociągach (v 16 [m/s], czyli Ma 0,05) zapewniają dobrą zgodność pomiaru. Wzrost prędkości gazu w rurociągach musi nastąpić z uwagi na koszty instalacji. Ta prezentacja nie ma na celu zablokowania wzrostu prędkości przepływu gazu rurociągach (kiedyś samoloty nie przekraczały bariery dźwięku). Proponuję uwzględnić zamieszczone uwagi, postarać się znaleźć rozwiązania problemów i nie godzić się na nieokreślony wzrost niepewności pomiaru przy największych przepływach.

Bardzo dziękuję za uwagę. Juliusz Makowski Common S.A. jmakowski@common.pl