plik


ÿþMINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Jerzy KozBowicz Wykonywanie pomiarów przemysBowych 731[01].O1.03 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji PaDstwowy Instytut Badawczy Radom 2007  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego Recenzenci: mgr in|. Krzysztof Idzior mgr in|. Roman Grobelny Opracowanie redakcyjne: mgr in|. Jerzy KozBowicz Konsultacja: mgr in|. Ryszard Dolata Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduBowej 731[01].O1.03  Wykonywanie pomiarów przemysBowych , zawartego w moduBowym programie nauczania dla zawodu mechanik automatyki przemysBowej i urzdzeD precyzyjnych. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji PaDstwowy Instytut Badawczy, Radom 2007  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 1 SPIS TREZCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 5 CC Cele ksztaBcenia 6 3. 4. MateriaB nauczania 7 4.1. Obliczanie wzgldnych i bezwzgldnych bBdów pomiaru 7 4.1.1. MateriaB nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzajce 8 4.1.3. wiczenia 8 4.1.4. Sprawdzian postpów 8 4.2. Wykonywanie pomiarów poziomu 9 4.2.1. MateriaB nauczania 9 4.2.2. Pytania sprawdzajce 12 4.2.3. wiczenia 13 4.2.4. Sprawdzian postpów 14 4.3. Wykonywanie pomiaru nat|enia przepBywu 15 4.3.1. MateriaB nauczania 15 4.3.2. Pytania sprawdzajce 20 4.3.3. wiczenia 20 4.3.4. Sprawdzian postpów 22 4.4. Wykonywanie pomiarów ci[nienia 23 4.4.1. MateriaB nauczania 23 4.4.2. Pytania sprawdzajce 28 4.4.3. wiczenia 28 4.4.4. Sprawdzian postpów 29 4.5. Wykonywanie pomiarów temperatury 30 4.5.1. MateriaB nauczania 30 4.5.2. Pytania sprawdzajce 33 4.5.3. wiczenia 34 4.5.4. Sprawdzian postpów 35 4.6. Wykonywanie pomiarów czynników [rodowiska 36 4.6.1. MateriaB nauczania 36 4.6.2. Pytania sprawdzajce 40 4.6.3. wiczenia 40 4.6.4. Sprawdzian postpów 41 4.7. Wykonywanie pomiarów wilgotno[ci 42 4.7.1. MateriaB nauczania 42 4.7.2. Pytania sprawdzajce 46 4.7.3. wiczenia 46 4.7.4. Sprawdzian postpów 47 5. Sprawdzian osigni 48 6. Literatura 53  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 2 1. WPROWADZENIE Poradnik bdzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o zasadach przeprowadzania pomiarów przemysBowych. W poradniku zamieszczono: - wymagania wstpne, czyli wykaz umiejtno[ci, jakie powiniene[ umie przed przystpieniem do nauki, - cele ksztaBcenia, jakie powiniene[ osign w czasie zaj edukacyjnych tej jednostki moduBowej, - materiaB nauczania czyli wiadomo[ci dotyczce metod wykonywania pomiarów przemysBowych, posBugiwania si sprztem pomiarowym oraz jego konserwacj, - zestawy pytaD, które pomog Ci sprawdzi, czy opanowaBe[ podane tre[ci nauczania, - wiczenia, które umo|liwi Ci nabycie umiejtno[ci praktycznych, - sprawdzian osigni, - wykaz literatury. W materiale nauczania zostaBy opisane zasady obliczania bBdów pomiarowych, legalizacji przyrzdów oraz ocena klasy dokBadno[ci wykonywanych pomiarów. SzczegóBowo opisano metodyk pomiarów przemysBowych najwa|niejszych wielko[ci fizycznych takich jak: ci[nienie, poziom, temperatura, strumieD objto[ci (nat|enie przepBywu), wilgotno[. Nie pominito równie| pomiarów czynników [rodowiska jak: analiza spalin i haBas. Poza przedstawieniem teoretycznej cz[ci dotyczcej pomiarów przemysBowych zaproponowano w cz[ci wiczeniowej zestawy ukBadów praktycznych, które bd wykonywane przez grupy wiczeniowe. Z rozdziaBem Pytania sprawdzajce mo|esz zapozna si:  przed przystpieniem do rozdziaBu MateriaB nauczania poznajc przy tej okazji wymagania wynikajce z potrzeby zawodu,  po zapoznaniu si z rozdziaBem MateriaB nauczania, aby sprawdzi stan swojej wiedzy, która bdzie Ci potrzebna do wykonywania wiczeD. Wykonujc wiczenia zawarte w Poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela poznasz zasady obsBugi, konserwacji i korzystania z ró|nego rodzaju przyrzdów pomiarowych. Po wykonaniu wiczeD sprawdz poziom swoich postpów rozwizujc test Sprawdzian postpów, zamieszczony po wiczeniach. W tym celu:  przeczytaj pytania i odpowiedz na nie,  podaj odpowiedz wstawiajc X w odpowiednie miejsce. Odpowiedz NIE wskazuje na luki w Twojej wiedzy, informuje Ci równie| o pewnych brakach w przyswojonej przez Ciebie wiedzy. Oznacza to konieczno[ powrotu do tre[ci, które nie s dostatecznie opanowane. Poznanie przez Ciebie wiadomo[ci na temat wykonywania pomiarów przemysBowych bdzie podstaw do przeprowadzenia przez nauczyciela sprawdzianu poziomu przyswajanych wiadomo[ci i uksztaBtowaniu umiejtno[ci. W rozdziale 5 tego poradnika jest zamieszczony Sprawdzian osigni zawiera:  instrukcj, w której omówiono tok postpowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,  zestaw zadaD testowych,  przykBadow kart odpowiedzi, w której, w przeznaczonych miejscach wpisz odpowiedz na pytania; bdzie to stanowi dla Ciebie trening przed sprawdzianem zaplanowanym przez nauczyciela.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 3 ModuB 731[01].O1 Podstawy miernictwa 731[01].O1.01 Przestrzeganie przepisów bezpieczeDstwa i higieny pracy, ochrony przeciwpo|arowej oraz ochrony [rodowiska 731[01].O1.02 731[01].O1.03 Wykonywanie pomiarów Wykonywanie pomiarów warsztatowych przemysBowych 731[01].O1.04 Badanie ukBadów elektrycznych i elektronicznych Schemat ukBadu jednostek moduBowych  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 4 2. WYMAGANIA WSTPNE Przystpujc do realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie: - korzysta z ró|nych zródeB informacji, - stosowa jednostki ukBadu SI, - przelicza jednostki, - sporzdza wykresy funkcji, - u|ytkowa komputer, - stosowa przepisy BHP, - wspóBpracowa w grupie.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 5 3. CELE KSZTAACENIA W wyniku realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie: - obliczy bBdy pomiarów laboratoryjnych (wzgldne i bezwzgldne), - okre[li tolerancj wymiarow, - zastosowa sprzt i materiaBy w pracy laboratoryjnej, - zmierzy wilgotno[ powietrza ró|nymi metodami, - wykona pomiar poziomu cieczy i nat|enia przepBywu, - zmierzy ci[nienie z zastosowaniem ró|nych przyrzdów, - scharakteryzowa metody pomiaru temperatury, - zmierzy temperatur z zastosowaniem ró|nych termometrów, - dokona pomiaru skBadu spalin, - przeprowadzi pomiar nat|enia haBasu, - przeprowadzi pomiar promieniowania, - dokona pomiaru punktu rosy, - zastosowa metod wagow do oznaczania wilgotno[ci, - zakonserwowa i przechowa przyrzdy kontrolno pomiarowe, - zastosowa przepisy bezpieczeDstwa i higieny pracy, ochrony przeciwpo|arowej i ochrony [rodowiska.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 6 4. MATERIAA NAUCZANIA 4.1. Obliczanie wzgldnych i bezwzgldnych bBdów pomiaru 4.1.1. MateriaB nauczania BBdem nazywamy nieuniknione odstpstwo od wymagaD poprawnego wykonania, dziaBania, postpowania lub przebiegu procesu. Znajomo[ warto[ci tego bBdu jest niezbdna do wBa[ciwej interpretacji wyniku. BBdy pomiarowe mo|na podzieli ze wzgldu na zródBo ich powstawania na bBdy: metody pomiarowej, wskazania oraz odczytu. Ze wzgldu na charakter bBdy dziali si na: systematyczne i przypadkowe. BBdy systematyczne maj zawsze tak sam warto[ w danym punkcie zakresu pomiarowego przyrzdu i jako takie mog by eliminowane przez wprowadzanie poprawek i wzorcowanie narzdzi pomiarowych. BBdy przypadkowe maj ró|ne warto[ci i nie mog by eliminowane. Zmniejszenie warto[ci bBdów przypadkowych mo|e by dokonane przez wielokrotne powtórzenie pomiaru i obliczenie [redniej arytmetycznej wyniku: n "xi i=1 x = n gdzie: x  [redni wynik pomiaru, xi  kolejny wynik pomiaru, n  liczba pomiarów. Warto[ [rednia x jest najbardziej prawdopodobnym wynikiem pomiaru. Im wicej razy powtórzy si pomiar, tym wynik bdzie bardziej prawdopodobny. Wielokrotne wykonywanie pomiarów zmniejsza tylko bBdy przypadkowe, nie eliminuje natomiast wcale bBdów systematycznych. BBd systematyczny zawarty jest w klasie dokBadno[ci przyrzdu, któr definiujemy nastpujco: Klasa dokBadno[ci jest to maksymalny bBd bezwzgldny przyrzdu odniesiony do maksymalnego zakresu i wyra|ony w procentach. PozostaBe bBdy okre[laj poni|sze definicje: BBd bezwzgldny "y (uchyb bezwzgldny) jest to ró|nica midzy teoretyczn yt, a rzeczywist yrz warto[ci wielko[ci mierzonej: ”y = yt - yrz BBd bezwzgldny wyra|ony jest w jednostkach wielko[ci mierzonej. BBdem wzgldnym ´ (uchybem wzgldnym) nazywamy stosunek bBdu bezwzgldnego do warto[ci rzeczywistej: ”y ´ = yrz Klas dokBadno[ci przyrzdu okre[la poni|szy wzór: ”y klasa = Å"100% ymax Stosowane w Polsce klasy dokBadno[ci tworz znormalizowany szereg liczb: 0,06; 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; (0,5); 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6, a ró|ne klasy dla ró|nych przyrzdów przedstawione s w Polskich Normach. Znajc klas dokBadno[ci przyrzdu mo|emy okre[li jego maksymalny bBd bezwzgldny.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 7 Legalizacja a wzorcowanie Czynno[ wzorcowania przeprowadza zwykle akredytowane laboratorium pomiarowe. Pomiary wykonuje wykwalifikowany personel laboratorium wedBug ustalonych procedur w [ci[le okre[lonych warunkach (np. w ustalonych warunkach odniesienia: temperatura, wilgotno[, ci[nienie). 4.1.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie mog by rodzaje bBdów pomiarowych? 2. Co to jest bBd bezwzgldny? 3. Co to jest klasa dokBadno[ci przyrzdu? 4. W jakich jednostkach wyra|ane s bBdy pomiarowe? 5. Kto przeprowadza wzorcowanie przyrzdów pomiarowych? 4.1.3. wiczenia wiczenie 1 Oblicz bBdy pomiarowe dla wybranych przyrzdów pomiarowych o ró|nych klasach dokBadno[ci. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeanalizowa oznaczenia na przyrzdach pomiarowych ze szczególnym zwróceniem uwagi na: zakres pomiarowy, dziaBk elementarn oraz klas dokBadno[ci, 2) przeprowadzi obliczenia bBdów (uchybów) pomiaru dla ró|nych przyrzdów, 3) przeprowadzi analiz wykonanych obliczeD. Zalecane metody nauczania uczenia si:  wiczenie. Wyposa|enie stanowiska pracy:  ró|ne przyrzdy pomiarowe z oznaczon klas dokBadno[ci,  kalkulator,  arkusz do wiczenia. 4.1.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniowa pojcie uchybu bezwzgldnego? ðð ðð 2) zdefiniowa pojcie uchybu wzgldnego? ðð ðð 3) odczyta klas dokBadno[ci z przyrzdu? ðð ðð 4) oceni przydatno[ przyrzdu do pomiaru? ðð ðð 5) odczyta oznaczenia z przyrzdu pomiarowego? ðð ðð 6) dokona analizy bBdów pomiarowych? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 8 4.2. Wykonywanie pomiarów poziomu 4.2.1. MateriaB nauczania Poziomowskazami nazywamy urzdzenia sBu|ce do pomiaru wysoko[ci sBupa cieczy lub materiaBu sypkiego. DziaBanie poziomowskazów cieczowych jest oparte na zjawiskach hydrostatycznych: wyporze hydrostatycznym, ci[nieniu sBupa cieczy, naczyD poBczonych lub na zjawiskach wykorzystujcych wBa[ciwo[ci cieczy (konduktancja, przenikalno[, przewodzenie, pochBanianie). Poziomowskazy oparte na zasadzie wyporu hydrostatycznego przedstawiaj rys.1 i 2. Rys. 1. Poziomowskaz cignowy: 1 pBywak, 2 koBo linowe, 3 obci|nik, 4 wskazówka [1, s.206] Rys. 2. Poziomowskaz nurnikowy: 1 nurnik, 2 ciecz, 3 belka wagi, 4 wskazówka, 5 przekBadnia, 6 spr|yna pomiarowa [1, s.207] Poziomowskazy typu U - rurkowy przedstawia rys. 3. Rys. 3. Poziomowskaz: U rurkowy 1,2 zawory, 3 rurka szklana, 4 zbiornik [1, s.208]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 9 Poziomowskazy manometryczne dziaBaj wykorzystujc zale|no[ ci[nienia hydrostatycznego od wysoko[ci sBupa cieczy nad punktem pomiarowym. ”p = H Å" ³ gdzie: "p  ró|nica ci[nieD midzy ci[nieniem panujcym nad powierzchni cieczy, a ci[nieniem wewntrz cieczy [Pa], H  wysoko[ sBupa cieczy nad punktem pomiarowym [m], ³  ci|ar wBa[ciwy cieczy [N / m3]. Schematy poziomowskazów z przestrzeni powietrzn i bez tej przestrzeni przedstawiaj rysunki 4 i 5. Rys. 4. Poziomowskaz z przestrzeni powietrzn: 1 przewód wyj[ciowy, 2 komora po[redniczca, 3,4 podBczenie do manometru U rurkowego [1, s.212] Rys. 5. Poziomowskaz bez przestrzeni powietrznej: 1, 2 przyBcza do manometru, 3 manometr z rtci, 4 zbiornik [1, s.213] Jednym z czsto stosowanych poziomowskazów jest poziomowskaz wdmuchowy (bbelkowy). Schemat jego dziaBania przedstawiono na rysunku 6.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 10 Rys.6. Poziomowskaz wydmuchowy: 1 zbiornik, 2 manometr U rurkowy, 3 sonda powietrza, 4 przewód zasilajcy zbiornik, 5 regulator staBego przepBywu [1, s.215] Przy pomiarach poziomu metod wdmuchiwania wa|nym zagadnieniem jest utrzymanie staBego dopBywu powietrza, zapewnia go regulator staBego dopBywu powietrza. Zmiany poziomu cieczy w zbiorniku powoduj wzrost lub spadek ci[nienia mierzonego manometrem 2. Do pomiarów poziomu cieczy u|ywa si równie| poziomowskazów wykorzystujcych wBa[ciwo[ci elektryczne materiaBów wypeBniajcych zbiornik. Nale| do nich nastpujce rodzaje poziomowskazów: a) poziomowskaz rezystancyjny, stosowany dla cieczy o du|ej przewodno[ci elektrycznej (rys. 7), Rys. 7. Poziomowskaz rezystancyjny 1, 2 elektrody, 3 pByta izolacyjna, 4 miernik oporno[ci [1, s.217] b) poziomowskaz pojemno[ciowy, stosowany, gdy ciecz charakteryzuje si dobrymi wBasno[ciami dielektrycznymi (rys. 8), Rys. 8. Poziomowskaz pojemno[ciowy: a) budowa poziomowskazu, b) wymiary kondensatora [1, s.218]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 11 c) poziomowskaz izotopowy, stosowany do okre[lania poziomu nie tylko cieczy, lecz równie| materiaBów sypkich (rys. 9), Rys. 9. Poziomowskaz izotopowy: 1 zbiornik, 2 zródBo promieniowania, 3 czujnik promieniowania, 4 wskaznik [1, s.220] d) poziomowskaz ultradzwikowy, stosowany gBównie do pomiaru materiaBów sypkich i wykorzystujcy zasad echosondy (rys. 10). Rys. 10. Poziomowskaz ultradzwikowy: 1 nadajnik, 2 odbiornik, 3 przegroda, 4 urzdzenie odczytowe [1, s.222] Najnowszymi poziomowskazami stosowanymi do cieczy i materiaBów sypkich s poziomowskazy wibracyjne oparte, na wibracji czujnika wideBkowego. Poziomowskaz taki charakteryzuje si zmian sygnaBu prdowego w zale|no[ci od zmian poziomu. 4.2.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Na czym polega dziaBanie poziomowskazu opartego na wyporze hydrostatycznym? 2. Jak odczytujemy poziom cieczy z poziomowskazu typu naczynia poBczone? 3. Jakie znasz poziomowskazy manometryczne? 4. Kiedy stosujemy poziomowskaz rezystancyjny? 5. Jak mo|emy mierzy poziom materiaBów sypkich? 6. Kiedy stosujemy poziomowskaz pojemno[ciowy? 7. Na jakiej zasadzie dziaBa poziomowskaz wydmuchowy?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 12 4.2.3. wiczenia wiczenie 1 PodBcz czujnik pojemno[ciowy poziomu do stanowiska badawczego i wykonaj pomiary odczytujc zmiany poziomu wody poziomomierzem hydrostatycznym oraz zmiany pojemno[ci z czujnika. Wyniki wpisz do tabeli, okre[l bBdy pomiarowe. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) podBczy czujnik pojemno[ciowy do mostka pomiarowego, 2) zmieniajc poziom cieczy w zbiorniku dokonywa odczytów poziomu zgodnie z zaleceniami instrukcji pomiarowej, 3) wyniki pomiarów umie[ci w tabeli, 4) przeprowadzi analiz bBdów pomiarowych. Wyposa|enie stanowiska pracy:  stanowisko pomiarowe z regulacj poziomu wody,  poziomomierz hydrostatyczny,  czujnik pojemno[ciowy pomiaru poziomu,  mostek RLC pomiaru pojemno[ci,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 2 Uruchom stanowisko pomiarowe z pomiarem poziomu cieczy metod ci[nieniow (wdmuchiwanie powietrza) i wykonaj pomiary odczytujc zmiany poziomu poziomomierzem hydrostatycznym oraz zmiany ci[nienia z ukBadu wydmuchiwania. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) podBczy i zestawi przyrzdy na stanowisku pomiaru poziomu metod ci[nieniow, 2) odczyta wskazania manometru oraz poziomomierza hydrostatycznego, a wyniki pomiaru wpisa do tabeli z instrukcji pomiarowej, 3) przeprowadzi analiz dokBadno[ci pomiarów. Wyposa|enie stanowiska pracy:  stanowisko pomiarowe z regulacj poziomu wody,  zródBo spr|onego powietrza z regulatorem staBego przepBywu,  manometr pr|ny o zakresie 0 do 100kPa,  poziomomierz hydrostatyczny,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 13 4.2.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) opisa metody pomiaru poziomu? ðð ðð 2) podBczy czujnik pojemno[ciowy do mostka? ðð ðð 3) uruchomi stanowisko z czujnikiem ci[nieniowym? ðð ðð 4) dokona analizy bBdów? ðð ðð 5) scharakteryzowa metod ultradzwikow? ðð ðð 6) scharakteryzowa metod rezystancyjn? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 14 4.3. Wykonywanie pomiaru nat|enia przepBywu 4.3.1. MateriaB nauczania Pomiar nat|enia przepBywu zwany czsto pomiarem strumienia objto[ci lub masy okre[la ilo[ substancji, jaka przepBywa przez rurocig w jednostce czasu. Nat|enie przepBywu mo|e by objto[ciowe Q (m3/s), lub masowe G (kg/s). Rozró|niamy dwa rodzaje przepBywu w przewodach: przepByw laminarny (uwarstwiony), lub turbulentny (burzliwy). W przepBywie laminarnym ruch wszystkich czstek odbywa si wzdBu| linii równolegBej do osi przewodu, tworzc strugi. Prdko[ poruszania si strug jest ró|na i ro[nie w miar zbli|ania si do osi przewodu. W przepBywie burzliwym czstki pBynu poruszaj si bezBadnie wzgldem osi przewodu. Parametrem, który okre[la czy przepByw jest laminarny czy burzliwy jest liczba Reynoldsa Re. Liczb Reynoldsa okre[la si na podstawie wzoru: V Å" D Å" Á Re = ¼ gdzie: V  prdko[ przepBywu [m/s], D  [rednica przewodu [m], Pa Å" s µ  lepko[ dynamiczna [ ], m2 Á  gsto[ [kg/m3]. Przyjmuje si, |e przepByw charakteryzujcy si liczb Reynoldsa mniejsz ni| 2300 jest laminarny, a powy|ej burzliwy. Podanej granicy nie nale|y traktowa [ci[le, gdy| przepBywy o liczbie Reynoldsa 2000 do 3000 mog by zarówno laminarne jak i burzliwe. W tabeli 1 przedstawiono zale|no[ci lepko[ci niektórych pBynów od temperatury. Tabela. 1. Zale|no[ lepko[ci niektórych pBynów od temperatury [1, s.226] Pomiary nat|enia przepBywu mog by wykonywane wieloma metodami. 1. Metoda przepBywomierzy wirnikowych W tych przepBywomierzach czynnikiem napdowym jest przepBywajca ciecz lub gaz. PrzepBywomierze te mog by: a) [rubowe, b) skrzydeBkowe, c) bbnowe,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 15 d) puszkowe, e) tarczowe, f) rotorowe, g) miechowe, h) komorowe. PrzepBywomierze a i b ró|ni si jedynie ksztaBtem wirnika. Rys.11 przedstawia konstrukcj jednego z nich. Rys. 11. PrzepBywomierz [rubowy: a) przekrój, b) podzielnia 1  korpus przepBywomierza, 2  zespóB przekBadni ze wskaznikami [1, s.206] W przepBywomierzach bbnowych odmierzana jest cyklicznie okre[lona objto[ cieczy lub gazu przepBywajca przez komory bbna pomiarowego. Rys. 12 wyja[nia zasad dziaBania gazomierza bbnowego. DopBywajcy do przepBywomierza gaz powoduje obracanie si bbna zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Rys. 12. Gazomierz bbnowy: 1  bben obrotowy, 2  dopByw gazu, 3 szczelina, 4 przewód odlotowy [1, s.230] DziaBanie przepBywomierza puszkowego opiera si na odmierzaniu okre[lonej objto[ci cieczy przez poruszajcy si pod wpBywem cieczy tBok (puszk). Rysunek 13 przedstawia zasad dziaBania tego przepBywomierza.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 16 PrzepBywomierze wirnikowe w zasadzie nie okre[laj nat|enia przepBywu, ale objto[ czynnika, który przepBynB przez przepBywomierz. Aby okre[li nat|enie przepBywu nale|y zmierzy czas, w którym odbywaB si pomiar objto[ci przepBywajcego czynnika i podzieli t objto[ przez czas przepBywu. Wyznaczymy w ten sposób nat|enie przepBywu. Rys. 13. PrzepBywomierz puszkowy: a) przekrój przepBywomierza, b) tBok 1  komora, 2 tBok, 3  pier[cieD, 4  przegroda z materiaBu niemagnetycznego, 5  przegroda oddzielajca, 6  waBek, 7  zabierak, 8, 9  magnesy, 10 waBek,11  przekBadnia zbata, 12  wskaznik,13  impulsator, 14  prdnica tachometryczna [1, s.231] 2. PrzepBywomierze manometryczne Ich dziaBanie oparte jest na zasadzie pomiaru ci[nieD statycznych i dynamicznych. Do najbardziej znanych nale| przepBywomierze zw|kowe typu: a) kryza pomiarowa, b) dysza, c) zw|ka Venturiego. Konstrukcj wmontowanych zw|ek pomiarowych przedstawia rys. 14. Rys. 14. Typowe zw|ki pomiarowe: a) kryza, b) dysza, c) zw|ka Venturiego [4, s.74]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 17 Zw|ki pomiarowe dobierane s do okre[lonych parametrów przepBywu, który uwzgldnia rodzaj przepBywu, [rednice rurocigu, rodzaj czynnika pByncego. Na ka|dej ze zw|ek wystpuje mierniczy spadek ci[nienia, który wykorzystujemy do obliczenia nat|enia przepBywu. Na rys. 15 przedstawiono rozkBad ci[nienia w zw|ce pomiarowej typu kryza. Rys. 15. RozkBad ci[nienia w zw|ce pomiarowej typu kryza [4, s.74] Zale|no[ nat|enia przepBywu Q od spadku ci[nienia "p na zw|ce przedstawia poni|sza zale|no[: ”p Q = k Á gdzie: k  staBa zw|ki k = ± Å" µ Å" f , Á  gsto[ przepBywu, ±  wspóBczynnik przepBywu, µ  wspóBczynnik ekspansji, f  pole powierzchni otworu kryzy pomiarowej o [rednicy d. Zale|no[ wspóBczynnika przepBywu powietrza od liczby Reynoldsa i moduBu zw|ki przedstawia wykres na rys.16. Rys. 16. Zale|no[ wspóBczynnika ± od liczby Reynoldsa [2, s.80]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 18 ModuB zw|ki przedstawia nastpujca zale|no[: 2 d ëø öø m = ìø ÷ø D íø øø Warto[ wspóBczynnika ekspansji odczytujemy z poni|szego wykresu. Rys. 17. Zale|no[ wspóBczynnika ekspansji µ od moduBu zw|ki i spadków ci[nienia [2, s.81] Odrbn grup przepBywomierzy stanowi rotametry. Na rys. 18 przedstawiono schemat rotametru. Rys. 18. Schemat rotametru: 1 rura, 2 pBywak [1, s.249]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 19 Rotametr jest przepBywomierzem manometrycznym niewymagajcym pomiaru spadku ci[nienia natomiast dziaBajcym na staBym spadku ci[nienia, jaki wytwarza si w sto|kowej rurze z umieszczonym wewntrz pBywakiem o staBym przekroju. Na skutek przepBywu czynnika w szczelinie wystpuje ró|nica ci[nieD po obu stronach pBywaka. Je|eli dziaBajca na pBywak siBa jest wiksza od jego ci|aru, unosi si on do góry. W miar przesuwania si pBywaka do góry powierzchnia szczeliny ro[nie. PBywak zatrzymuje si na wysoko[ci h, gdy ci|ar zostaje zrównowa|ony siB wywoBan ró|nic ci[nieD. Zakres pomiarowy rotametrów wynosi od 2,5Å"10-7 do 0,25m3/s przy bBdzie wynoszcym ± 2,5 % górnej warto[ci granicznej. PodziaBka wyskalowana jest w jednostkach nat|enia przepBywu dla okre[lonego czynnika. Odrbn grup stanowi przepBywomierze elektryczne, które mog by: a) termoanemometryczne, b) indukcyjne, c) ultradzwikowe, d) jonizacyjne. 4.3.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Co to jest nat|enie przepBywu? 2. Jak dzielimy przepBywy? 3. Co okre[la liczba Reynoldsa? 4. Jak dzielimy przepBywomierze wirnikowe? 5. Co to s zw|ki pomiarowe? 6. Od czego zale|y nat|enie przepBywu mierzone zw|k? 7. Co to jest rotametr? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 Dokonaj pomiaru dokBadno[ci wodomierza. PodBcz wodomierz do stanowiska pomiarowego zasilanego z sieci wodocigowej i wyposa|onego w ukBad pomiarowy zgodny ze schematem. Ustaw za pomoc zaworu odpowiedni strumieD zgodnie z wymaganiami instrukcji wiczeniowej. Okre[l na podstawie wyników pomiarów dokBadno[ wodomierza. Schemat stanowiska pomiarowego przedstawia poni|szy rysunek. Rys. do wiczenia 1. Schemat stanowiska do sprawdzania wodomierza: 1 wodomierz, 2 zawór, 3 kryza, 4 manometr U rurkowy, 5 zbiornik, 6 zawór [2, s.74]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 20 Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) poBczy ukBad pomiarowy zgodnie ze schematem instrukcji wiczeniowej, 2) wykona pomiary dla ró|nych poBo|eD zaworu regulujcego przepByw, 3) dokona analizy przeprowadzonych pomiarów. Wyposa|enie stanowiska pracy:  stanowisko pomiarowe z regulacj przepBywu wody,  badany wodomierz wirnikowy,  kryza pomiarowa,  manometr U rurkowy,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 2 Dokonaj pomiarów strumienia objto[ci za pomoc kryzy pomiarowej. Pomiary wykonaj na stanowisku pomiarowym wyposa|onym w zródBo powietrza (np. wentylator nadmuchu samochodowy lub wentylator z odkurzacza). Do pomiaru spadku ci[nienia na kryzie u|yj manometru U rurkowego ró|nicowego. Rys. do wiczenia 2. Schemat stanowiska do sprawdzania przepBywomierza zw|kowego: 1 zródBo powietrza, 2 przepustnica, 3 manometr ró|nicowy, 4 U rurka, 5 termometr [2, s.80] Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) pomierzy spadki ci[nienia dla ró|nych nastaw przepBywu, 2) przeprowadzi obliczenia nat|enia przepBywu Q, 3) sporzdzi wykres z przeprowadzonych pomiarów jako zale|no[ ± = f (Q) gdzie: ± kt poBo|enia przepustnicy, Q nat|enie przepBywu obliczone wedBug wzoru: ”p Q = k Å" Á Warto[ wspóBczynnika k oblicz wedBug wzoru podanego na stronie 19.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 21 Wyposa|enie stanowiska pracy:  stanowisko pomiarowe z regulacj przepBywu powietrza,  zw|ka pomiarowa kryza,  kalkulator do obliczeD,  manometr ró|nicowy U rurka,  arkusze pomiarowe. 4.3.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyja[ni pojcie nat|enia przepBywu? ðð ðð 2) okre[li metody pomiaru nat|enia przepBywu? ðð ðð 3) przedstawi zasad pomiaru zw|kami? ðð ðð 4) podBczy i uruchomi rotametr? ðð ðð 5) obliczy moduB zw|ki? ðð ðð 6) obliczy staB zw|ki? ðð ðð 7) przeprowadzi analiz pomiaru zw|kami? ðð ðð 8) sprawdzi dokBadno[ wodomierza? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 22 4.4. Wykonywanie pomiarów ci[nienia 4.4.1. MateriaB nauczania Je|eli na okre[lon powierzchni wywierany jest nacisk siB F przez ciaBo staBe, ciecz lub gaz, to stosunek tego nacisku do pola powierzchni nazywamy ci[nieniem. Wg ukBadu SI jednostk ci[nienia jest 1Pa = N/m2 (Pascal). Czsto podawan jednostk ci[nienia jest 1 bar = 100 kPa. Pomiar ci[nienia jest bardzo wa|nym skBadnikiem wielu procesów technologicznych. W zale|no[ci od charakteru mierzonego ci[nienia przyrzdy do pomiaru ci[nienia dziel si na: a) barometry przyrzdy do pomiaru ci[nienia atmosferycznego, b) wakuometry przyrzdy do pomiaru podci[nienia, c) manometry ró|nicy ci[nieD przyrzdy do pomiaru ró|nicy ci[nieD "p. Najwiksz grup przyrzdów do pomiaru ci[nienia stanowi manometry. PodziaB manometrów z uwzgldnieniem rozwizaD konstrukcyjnych przedstawia rysunek 19. Manometry Hydrostatyczne Pr|ne Elektryczne Cieczowe Obci|eniowe Przeponowe Mieszkowe Z rurk Bourdona U rurkowe Naczyniowe TBokowe Dzwonowe Z pier[cieniem uchylnym Rurka Rurka Ze staBym Ze zmiennym pionowa pochylona obci|eniem obci|eniem Rys. 19. PodziaB manometrów W zale|no[ci od sposobu wskazaD manometry mog by: a) z odczytem sBupa cieczy, b) z odczytem wskazówkowym w miejscu pomiaru, c) z odczytem wskazówkowym zdalnym, d) z odczytem wskazówkowym i rejestracj wskazaD, e) z odczytem wskazówkowym i sygnalizacj optyczn lub akustyczn. Manometry hydrostatyczne DziaBanie tych manometrów opiera si ma zjawiskach fizycznych rzdzcych ciecz pozostajc w spoczynku, w stanie równowagi. Podstawowym prawem jest prawo Pascala. Najbardziej znanych manometry hydrostatyczne ZostaBy opisane ni|ej.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 23 Manometr U rurkowy z rurkami pionowymi. Schemat dziaBania tego manometru przedstawiono na rysunku 20. Zakres pomiarowy tego manometru okre[lony jest dBugo[ci rurek oraz ci|arem wBa[ciwym u|ytej cieczy. Rys. 20. Schemat manometru U rurkowego [1, s.141] Dla manometru tego typu, który mo|e mierzy ró|nic ci[nieD lub nadci[nienie wzgldem ci[nienia atmosferycznego obowizuj nastpujce wzory: ”p = h Å" ³ ”p = p1 - p2 gdzie: "p  ró|nica ci[nieD [Pa], h  ró|nica poziomów [m], ³  ci|ar wBa[ciwy cieczy [N/m3]. Mikromanometr z rurk pochyB (Recknagla) U rurkowy. W celu zwikszenia dokBadno[ci odczytu ró|nicy ci[nieD stosuje si manometr, który przedstawia rys. 21. Zakres pomiarowy tego manometru wynosi 1kPa. Rys. 21. Manometr cieczowy z rurk pochyB [1, s.143] Zmiana ró|nicy ci[nieD przyBo|onych do ramion tego manometru powoduje zmian przemieszczenia cieczy, które jest wiksze k razy: 1 k = sin± Jednym z dokBadniejszych manometrów cieczowych jest manometr kompensacyjny, którego dokBadno[ wynika z jego konstrukcji i mo|na pomierzy nim ci[nienia z dokBadno[ci 0,01 mm H2O i zakresie pomiarowym do 150 mm H2O. Manometry obci|eniowe DziaBanie tych manometrów opiera si na prawie Pascala. Pomiar za pomoc manometrów obci|eniowych polega na wyznaczeniu warto[ci obci|enia dziaBajcego na powierzchni ruchomego tBoka, dzwonu lub innej przegrody. Ciecz znajdujca si w manometrach obci|eniowych speBnia rol uszczelnienia i po[redniczy w przekazywaniu  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 24 siB. Manometry te dziel si na: tBokowe, dzwonowe i z pier[cieniem uchylnym. Schemat praski hydraulicznej przedstawiono na rys. 22. Manometry tBokowe dzielimy na: - ze staBym obci|eniem tBoka zwane praskami hydraulicznymi, - ze zmiennym obci|eniem, umo|liwiajce cigBy pomiar ci[nieD. Rys. 22. Manometr tBokowy ze staBym obci|eniem tBoka: 1 cylinder pomiarowy, 2 tBok pomiarowy, 3 talerzyk,4 obci|nik, 5 tBok regulacyjny, 6 stanowisko probiercze, 7 zawór odcinajcy komor pomiarow, 8 zawór odcinajcy manometr badany, 9 zawór spustu oleju, 10 pokrtBo, 11 zbiornik z olejem [1, s.155] Praska hydrauliczna jest najcz[ciej przyrzdem wzorcowym sBu|cym do skalowania manometrów pr|nych (z rurk Bourdona) lub elektrycznych czujników ci[nienia. Zakres pomiarowy tych manometrów jest znaczny i wynosi 100MPa, a w specjalnych wykonaniach nawet do 3500 MPa. Jako wzorce w tym manometrze u|ywamy obci|ników (4) o znanej warto[ci wywieranego ci[nienia, które nakBadamy na tBok pomiarowy (2). Uruchomienie praski wymaga napeBnienia zbiorniczka olejem i jej odpowietrzenia. Prask mo|emy równie| u|ywa stosujc jako wzorce zamiast obci|ników innego manometru o lepszej klasie dokBadno[ci ni| manometr badany. Manometry pr|ne Tego typu manometry dziaBaj na zasadzie odksztaBcenia elementów spr|ystych pod wpBywem mierzonego ci[nienia lub ró|nicy ci[nieD. Z uwagi na rodzaj elementu spr|ystego manometry dzielimy na: a) z rurk Bourdona, b) z mieszkiem spr|ystym, c) z membran lub puszk membranow.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 25 Rys. 23. Manometr pr|ny z rurk Bourdona: a) schemat ogólny, b) mechanizm przekBadniowy, 1 wskazówka, 2 rurka Bourdona, 3 wideBki, 4 cigno, 5 sektor zbaty, 6 korpus, 7 koDcówka, 8 zbnik, 9 wkrt regulacji poBo|enia, 10 spr|yna spiralna [1, s.164] Manometr z rurk Bourdona zbudowany jest z rurki o du|ej spr|ysto[ci (mosidz, brz lub stal) zwinitej koBowo i zamknitej na jednym koDcu. Schemat tego manometru przedstawia rysunek 23. Przekrój rurki zale|y od wielko[ci mierzonego ci[nienia. MaBe ci[nienia rurki owalne; [rednie ci[nienia rurki eliptyczne; wysokie ci[nienia przekrój rurek koBowy. Konstrukcje pozostaBych manometrów pr|nych ró|ni si od powy|szego rodzajem u|ytego elementu spr|ystego. Manometry elektryczne Do tych manometrów zaliczamy przyrzdy, w których pomiar opiera si na zjawiskach elektrycznych, a sygnaBem wyj[ciowym s wielko[ci elektryczne. Ze wzgldu na dziaBanie dzielimy je na: a) piezoelektryczne, b) emisyjne, c) rezystancyjne, d) termoelektryczne, e) indukcyjne. Obecnie czsto stosowane w pomiarach ci[nieD s czujniki piezorezystancyjne do cigBego pomiaru ci[nieD. Czujniki piezoelektryczne maj zastosowania w pomiarach ci[nieD szybkozmiennych np. komora spalania silnika spalinowego. W manometrze piezoelektrycznym zasadniczym elementem jest pBytka wykonana z substancji wykazujcej wBa[ciwo[ci piezoelektryczne. Je|eli pBytka zostanie poddana dziaBaniu ci[nienia to na jej [ciankach pojawi si Badunki elektryczne. Schemat dziaBania manometru piezoelektrycznego przedstawia rysunek 24.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 26 Rys. 24. Manometr piezoelektryczny: 1 korpus, 2 komora, 3 komora ci[nieniowa, 4, 6 czujnik piezoelektryczny, 5 pBytka metalowa, 7 przepona metalowa, 8 zaciski, 9 przewód pomiarowy, 10 spr|yna,11 izolator [1, s.170] Manometry emisyjne u|ywane s do pomiaru bardzo maBych ci[nieD. DziaBanie ich opiera si na zale|no[ci midzy warto[ci emisji elektronowej, a ci[nieniem gazu, w którym poruszaj si emitowane elektrony. W manometrach rezystancyjnych wykorzystano zjawisko zmian przewodnictwa w metalach i póBprzewodnikach pod wpBywem ci[nienia. Manometry termoelektryczne wykorzystuj zjawisko przejmowania ciepBa przez otoczenie, gdy elementem pomiarowym jest podgrzewany drut, a zmieniaj si warunki ci[nienia. Manometry te sBu| najcz[ciej do pomiarów podci[nieD, czyli s wakuometrami. Manometr z czujnikiem indukcyjnym bazuje na elemencie spr|ystym (na przykBad membranowym), którego ruch zostaje przeniesiony na cewk indukcyjn. SygnaB wyj[ciowy z tego manometru jest napiciowy. Schemat takiego manometru przedstawiono na rysunku 25. Rys. 25. Manometr membranowy ró|nicowy z czujnikiem indukcyjnym do pomiaru odksztaBceD membrany1 membrana, 2 rdzeD czujnika, 3 uzwojenie czujnika [4 s,.90]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 27 4.4.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Co to jest ci[nienie? 2. Jak dzielimy przyrzdy do pomiaru ci[nienia? 3. Jakie znasz manometry hydrostatyczne? 4. Na jakiej zasadzie dziaBa manometr pr|ny? 5. Co jest wzorcem w manometrze obci|nikowym? 6. Jak dzielimy manometry elektryczne? 7. Na jakiej zasadzie dziaBa manometr membranowy? 8. Co to jest manometr emisyjny? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1 Przeprowadz wzorcowanie manometru pr|nego za pomoc praski obci|nikowo tBokowej. Do pomiarów u|yj manometru wzorcowego o dwie klasy dokBadniejszego ni| manometru wzorcowanego. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zamontowa manometry na prasce, 2) przygotowa prask do pomiarów, 3) przeprowadzi wzorcowanie manometru, 4) dokona analizy bBdów i oceny jako[ci wzorcowanego manometru. Wyposa|enie stanowiska pracy:  praska obci|nikowo tBokowa z kompletem ci|arków,  manometr badany,  manometr wzorcowy,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 2 Wykonaj pomiary niskich ci[nieD manometrem membranowym z odczytem elektrycznym oraz wzorcowym manometrem z rurk pochyB (Recknagla). Przeprowadz badania na stanowisku zasilanym z sieci spr|onego powietrza z regulacj ci[nienia. Rys. do wiczenia 2  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 28 Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) podBczy ukBad elektryczny manometru elektrycznego, 2) odczyta ci[nienia wskazane przez manometr z rurk pochyB, 3) dokona analizy bBdów pomiarowych. Wyposa|enie stanowiska pracy:  manometr membranowy z przetwornikiem elektrycznym,  manometr wzorcowy z rurk pochyB,  woltomierz prdu staBego zakres 0 10V,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. 4.4.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) dobra przyrzd do pomiaru ci[nienia? ðð ðð 2) wykona sprawdzenie manometru na prasce? ðð ðð 3) dokona oceny klasy dokBadno[ci manometru? ðð ðð 4) pomierzy niskie ci[nienia? ðð ðð 5) podBczy manometr elektryczny do ukBadu? ðð ðð 6) dobra zakres pomiarowy manometru? ðð ðð 7) obliczy bBdy pomiarowe? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 29 4.5. Wykonywanie pomiarów temperatury 4.5.1. MateriaB nauczania Pomiar temperatury ciaBa fizycznego okre[la poziom energii kinetycznej ruchu czstek lub atomów tego ciaBa. Pomiar odbywa si przez porównanie temperatury ciaBa badanego z pewn [ci[le okre[lon temperatur, przyjt jako punkt staBy skali temperatur. Punkty staBe s baz wyj[ciow zjawisk termodynamicznych (topnienie, wrzenie) i dziki temu Batwo je odtworzy. Podstawowym staBym punktem termometrycznym jest temperatura potrójnego punktu wody, na niej utworzono skal Celsjusza. DziaBanie termometrów polega na zastosowaniu w ich budowie tak zwanych ciaB termometrycznych, których wBa[ciwo[ci zmieniaj si pod wpBywem temperatury. Przeliczenie temperatur ze skali Celsjusza na stopnie Fahrenheita dokonywane jest nastpujcym wzorem: T[0 F] = 5tC + 32 Termometry dzielimy na: a) rozszerzalno[ciowe, b) manometryczne, c) elektryczne, d) pirometry optyczne. Termometry rozszerzalno[ciowe wykorzystuj zjawisko rozszerzalno[ci ciaBa staBego mog by: a) dylatacyjne dziaBanie oparte na rozszerzalno[ci wzgldnej prta z inwaru i rozszerzalno[ci obudowy mosi|nej. Schemat takiego termometru przedstawia rys. 26. Rys. 26. Termometr rozszerzalno[ciowy: a) przekrój, b) i c) zmiany wydBu|enia wzgldnego w termometrze: 1  rurka mosi|na, 2  prt inwarowy, 3  [ruba mocujca, 4  dzwignia, 5  spr|yna, 6  wskazówka [1 s.97] b) bimetaliczne dziaBanie oparte na odksztaBceniu ta[my lub blaszki skBadajcej si z dwu metali o ró|nym wspóBczynniku rozszerzalno[ci cieplnej. Schemat takiego termometru ze spiralnie zwinit ta[m bimetalu przedstawia rys. 27.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 30 Rys. 27. Termometr termobimetaliczny: 1 termobimetal, 2 wskazówka, 3 podzielnia [1, s.100] Termometry oparte na zjawisku rozszerzalno[ci cieczy mog by: a) rtciowe (obecnie wycofywane z u|ycia z uwagi na szkodliwe wBa[ciwo[ci rtci), b) spirytusowe. Termometry manometryczne W termometrach manometrycznych wykorzystano wspóBzale|no[ ci[nienia i temperatury w wypeBnionych cieczami lub gazami zamknitych naczyniach. Z uwagi na rodzaj czynnika roboczego termometry mo|emy podzieli na nastpujce grupy: 1) cieczowe, 2) gazowe, 3) parowe (wypeBnione ciecz o niskiej temperaturze wrzenia). Zakres pomiarowy termometrów manometrycznych cieczowych wynosi od 50oC do + 600oC. Termometry gazowe wypeBnione s najcz[ciej azotem, a ich zakres pomiarowy o wynosi od 0 do 600 C. W termometrach parowych ciecz wypeBniajc jest benzen lub ksylen. Zakres pomiarowy tych termometrów od 50oC do + 380oC Termometry elektryczne Termometry elektryczne dzielimy na: generacyjne, to jest takie, w których wytwarzana jest energia elektryczna pod wpBywem temperatury oraz parametryczne, w których zachodzi zmiana parametrów elektrycznych. Generacyjnymi termometrami s termoelementy zwane termoparami. Termopara dziaBa na zasadzie indukowania SEM (siBy elektromotorycznej) pomidzy dwoma elektrodami poBczonymi spoin pomiarow pod warunkiem wystpienia ró|nicy temperatur pomidzy  gorcym koDcem   czyli spoin 1, a  zimnymi koDcami   czyli pozostaBymi koDcami termopary 2. Schemat podBczenia termopary przedstawia rys. 28. Rys. 28. Termometr termoelektryczny 1 czujnik (gorcy koniec), 2 zBcza odniesienia (zimne koDce), 3 miliwoltomierz [1, s.110] Typowe termopary posiadaj nastpujce zakresy pomiarowe: a) Cu Ko zakres max 350oC,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 31 b) Fe Ko zakres max 600oC, c) Pt Rh Pt zakres max 1300oC, d) V Mo zakres max 2100oC. Bardzo wa|nym elementem w podBczeniu termopary jest poprawne podBczenie termopary do wskaznika (miliwoltomierza). W tym celu stosuje si ró|ne metody podBczeD, które maj na celu prawidBowe  termostatowanie zimnych koDców . Bardzo czsto Bczy si termopar stosujc kompensacj temperatury odniesienia. PoBczenie termopary z kompensatorem przedstawia rysunek 29. Rys. 29. Schemat poBczenia kompensatora z termometrem [1, s.112] 1  czujnik, 2  zBcze odniesienia, 3  kompensator, 4  miliwoltomierz Do parametrycznych czujników temperatury zaliczamy termometry rezystancyjne. Termometry te zbudowane s z materiaBów metalowych charakteryzujcych si liniow zale|no[ci rezystancji od temperatury i dodatnim wspóBczynnikiem temperaturowym. Rozró|niamy termometry: Pt100, Ni100, Cu100; gdzie liczba 100 oznacza rezystancj czujnika 100 &! w temperaturze 0oC. Istniej ponadto termometry o ujemnym wspóBczynniku temperaturowym zwane termistorami konstrukcja ich oparta jest na póBprzewodnikach. Budow termometru rezystancyjnego przedstawia rys. 30. Rys. 30. Budowa termometru rezystancyjnego [4, s.115] 1 pBytka miki, 2 drut rezystorowy, 3  doprowadzenia, 4  przekBadki mikowe, 5  ta[ma metalowa, 6  obudowa  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 32 Termometry rezystancyjne podBczane s najcz[ciej lini dwu lub trzy przewodow do przetworników pomiarowych Pirometry optyczne Pirometrami nazywamy urzdzenia do pomiarów wysokich temperatur powy|ej 600oC. Rozró|niamy pirometry:  cz[ciowego promieniowania z rcznym odczytem mierzonej temperatury powy|ej 600oC,  caBkowitego promieniowania z odczytem automatycznym. Pirometr optyczny cz[ciowego promieniowania posiada wewntrz zródBo [wiatBa o regulowanym nat|eniu. Pomiar temperatury polega na porównaniu barwy wBókna o |arowego z barw tBa i odczytaniu temperatury z miliamperomierza wyskalowanego w C. Schemat tego pirometru przedstawia rysunek 31. Rys. 31. Pirometr optyczny: a) budowa, b) c) d) obraz obserwowany przez lunet 4, 1  okular, 2  |arówka wzorcowa, 3  filtr, 4  obiektyw, 5  miliamperomierz, 6  bateria, 7  potencjometr, 8  filtr zakresu [1, s.128] W pirometrze optycznym caBkowitego promieniowania fala skupiona jest na poczernionej pBytce, do której przymocowana jest spoina termopary. 4.5.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jak dzielimy czujniki temperatury? 2. Co jest elementem pomiarowym w czujniku dylatacyjnym? 3. Jakie znasz czujniki manometryczne? 4. Co to jest termopara? 5. Jakie mog by czujniki rezystancyjne? 6. Jak podBczamy czujniki rezystancyjne? 7. Jak podBczamy termopary? 8. Jak dziaBa pirometr optyczny cz[ciowego promieniowania?  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 33 4.5.3. wiczenia wiczenie 1 Wyznacz charakterystyk statyczn termometru manometrycznego stosujc jako wzorzec termometr cieczowy. Okre[l bBdy pomiarowe oraz klas dokBadno[ci termometru manometrycznego. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) uruchomi stanowisko pomiarowe z badanym termometrem, 2) wykona pomiary umieszczajc je w tabelach zaproponowanych przez nauczyciela. 3) przeprowadzi analiz wykonanych obliczeD ustalajc czy termometr wskazuje temperatur zgodnie z okre[lon klas dokBadno[ci. Wyposa|enie stanowiska pracy:  ultratermostat z regulacj temperatury,  termometr manometryczny,  termometr kontrolny,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 2 PodBcz termometry rezystancyjne i termopary do wskazników pomiarowych. Wykonaj charakterystyki statyczne tych czujników stosujc jako wzorzec termometr cieczowy. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) podBczy czujniki rezystancyjne do wskazników, 2) podBczy termoelementy do wskazników, 3) uruchomi stanowisko badawcze, 4) przeprowadzi pomiary temperatury zgodnie z wymogami instrukcji wiczeniowej, 5) dokona analizy przeprowadzonych obliczeD. Wyposa|enie stanowiska pracy:  ultratermostat z regulacj temperatury,  termometr rezystancyjny Pt100,  termopara Fe Ko,  wskazniki do termometrów elektrycznych,  termometr wzorcowy cieczowy,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 3 Uruchom pirometr optyczny cz[ciowego promieniowania na stanowisku pomiarowym oraz zmierz temperatur wBókna |arówki samochodowej dla ró|nych prdów |arzenia. Schemat ukBadu pomiarowego przedstawiono na poni|szym rysunku.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 34 Rys. do wiczenia 3. Schemat stanowiska do sprawdzania pirometrów: 1 opornica suwakowa, 2  |arówka samochodowa, 3  pirometr optyczny, 4  zasilacz 12V, 5  amperomierz [2, s.87] Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) podBczy i zestawi przyrzdy na stanowisku pomiaru wysokich temperatur, 2) odczyta wskazania pirometru optycznego wpisujc wyniki do tabeli, 3) przeprowadzi analiz dokBadno[ci pomiarów. Wyposa|enie stanowiska pracy:  pirometr optyczny,  zasilacz prdu staBego napicie regulowane do 15V,  stanowisko z |arówk samochodow,  opornic suwakow do 25&!,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. 4.5.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) dobra termometr do pomiaru temperatury? ðð ðð 2) podBczy termometr rezystancyjny do wskaznika? ðð ðð 3) podBczy termopar do ukBadu pomiarowego? ðð ðð 4) uruchomi pirometr optyczny? ðð ðð 5) okre[li bBdy pomiarowe z pomiarów temperatur? ðð ðð 6) okre[li zakres pomiarowy czujnika temperatury? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 35 4.6. Wykonywanie pomiarów czynników [rodowiska 4.6.1. MateriaB nauczania Pomiary wielko[ci ekologicznych dotycz oceny procesów, które maj wpByw na [rodowisko naturalne. Nale|y do nich pomiar skBadu chemicznego spalin, pomiar haBasu oraz pomiary promieniowania. Ocena procesów spalania dokonywana jest przy pomocy analizatorów. Mamy nastpujce rodzaje analizatorów:  chemiczne,  fizykochemiczne,  fizyczne. Analizator chemiczny Pomiary skBadu gazu za pomoc analizatorów chemicznych polega na wchBoniciu przez absorbent oznaczanego skBadnika, ze [ci[le odmierzonej objto[ci mieszaniny. Nastpnie mierzy si pozostaB po absorpcji ilo[ gazu. Ró|nica objto[ci okre[la ilo[ oznaczanego skBadnika w u|ytej próbce do pomiaru mieszaninie. Najbardziej znanym analizatorem chemicznym jest analizator Orsata. Rys. 33. Schemat analizatora absorpcyjnego Orsata: 1 przewód, 2 zaworki, 3  naczynie poziomujce,4, 5, 6  naczynia absorpcyjne, 7  zródBo gazu, 8 zawór trójdrogowy, 9  biureta [2, s.95] Umo|liwia on okre[lenie procentowej zawarto[ci w mieszaninie gazów:  tlenku wgla CO,  dwutlenku wgla CO2,  tlenu O2.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 36 Istniej rozwizania analizatorów zaopatrzone w piec do spalania, co umo|liwia okre[lenie zawarto[ci wodoru w mieszaninie gazów. Analiz gazu przeprowadza si w celu oceny jako[ci spalania i zawarto[ci szkodliwych gazów w atmosferze. W komorach absorpcyjnych analizatora znajduj si substancje chemiczne pochBaniajce skBadniki gazu z mieszaniny: - roztwór KOH pochBania CO2, - roztwór kwasu pyrogalusowego (pirogalol) pochBania O2, - roztwór ± naftolemu pochBania CO. Kiedy zawarto[ CO2 w spalinach jest du|a [wiadczy to o spalaniu zupeBnym. Na rys. 33 przedstawiona jest budowa analizatora Orsata oraz pozycje zaworu trójdrogowego (8) przeBczanego podczas pomiarów. Analizatory fizykochemiczne Analiza gazu mo|e si odbywa w nastpujcych typach analizatorów: - elektrokonduktometryczne, - termochemiczne, - kolorymetryczne. Analizator elektrokonduktometryczny wykorzystuje zale|no[ pomidzy przewodno[ci elektryczn cieczy reagujcej z badanym gazem, a skBadem chemicznym gazu. Ze wzgldu na konieczno[ przeprowadzenia reakcji chemicznej przed wBa[ciwym pomiarem, metod zaliczamy do fizykochemicznych. Analizator termochemiczny dziaBanie swoje opiera na zjawisku egzotermiczno[ci reakcji chemicznych. CiepBo wydzielane podczas reakcji badanego gazu z ciecz znajdujc si w analizatorze powoduje ogrzanie cieczy. Pomiar przyrostu temperatury cieczy umo|liwia okre[lenie zawarto[ci danego skBadnika. Analizator kolorymetryczny wykorzystuje zjawisko zabarwiania si substancji chemicznych podczas reakcji chemicznych. UkBad pomiarowy analizatora zawiera czujniki fotoelektryczne, które reagujc na zmian nat|enia [wiatBa przechodzcego przez naczynie z ciecz wysyBaj sygnaB elektryczny do miernika wyskalowanego w % zawarto[ci skBadnika. Analizatory fizyczne W[ród analizatorów fizycznych rozró|niamy analizatory: - oparte na zjawiskach optycznych (interferometr Jamina), - oparte na zjawiskach cieplnych (analizator termokonduktometryczny), - analizatory masowe, - chromatografy gazowe, - analizatory magnetyczne.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 37 Rys. 34. Schemat elektryczny analizatora termokonduktometrycznego: 1  drucik platynowy, 2  komora pomiarowa, 3  miliamperomierz, 4  komora wzorcowa, [2, s.97] DziaBanie analizatora termokonduktometrycznego opiera si na zjawisku przewodnictwa ciepBa. Schemat tego analizatora przedstawia rysunek 34. Czujnikami s cienkie druty platynowe umieszczone w komorach 2 i 4. Druty nagrzewane s do temperatury ok. 200oC przepBywajcym przez nie prdem elektrycznym. Drut platynowy czujnika 1 otoczony jest badanym gazem, który przepBywa przez komor 2. Zamknita komora 4 zawiera gaz wzorcowy (najcz[ciej powietrze). Ró|nica temperatur drutów wywoBana ró|n przewodno[ci ciepln gazów spowoduje zmian oporno[ci obu drutów w stopniu zale|nym od skBadu chemicznego badanego gazu. Analizator ten wyznacza zawarto[ CO2 w spalinach. Pomiar haBasu Do pomiaru poziomu haBasu u|ywa si miernika poziomu gBo[no[ci. Przyrzd ten skBada si z wzorcowanego mikrofonu, wzmacniacza, dzielnika napi oraz przyrzdu wskazówkowego. Miernik jest przyrzdem przeno[nym, zasilanym z wBasnej baterii. Dzielnik napi oraz przyrzd wskazówkowy s wycechowane w decybelach wzgldem poziomu odniesienia, który odpowiada dolnej granicy sByszalno[ci ucha ludzkiego. Pomiary wykonuje si przez dobranie odpowiedniego zakresu dzielnika w celu otrzymania wyraznych wahaD wskazówki przyrzdu. W celu dostosowania w przybli|eniu wyników pomiarów do krzywych sByszalno[ci ucha ludzkiego w miernikach poziomu gBo[no[ci znajduj si korektory czstotliwo[ci, które wBcza si za pomoc odpowiedniego przeBcznika oznaczonego literami A, B, C. W poBo|eniu A wykonuje si pomiary dzwików cichych, których poziom gBo[no[ci nie przekracza 55 dB, poBo|enie B zakres 55 do 85 dB, poBo|enie C powy|ej 85 dB. Pomiary haBasu takim miernikiem umo|liwiaj orientacyjn ocen haBasu, zarówno pod wzgldem szkodliwo[ci haBasu jak i ocen gBo[no[ci pracujcego urzdzenia. Miernik gBo[no[ci przedstawia rysunek 35.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 38 Rys. 35. Miernik gBo[no[ci [www.sonopan.com.pl] Pomiar promieniowania Promieniowanie to wysyBanie i przenoszenie energii na odlegBo[. Energia mo|e by wysyBana w postaci ciepBa, [wiatBa, fal elektromagnetycznych oraz w postaci czstek. W naszym otoczeniu znajduje si wiele ró|nych zródeB promieniowania. S zródBa naturalne jak SBoDce i sztuczne, jak lampa, grzejnik, nadajnik telewizyjny czy radiowy. Szczególnym rodzajem promieniowania jest promieniowanie jonizujce, wywoBuje ono w obojtnych atomach i czsteczkach materii zmiany w Badunkach elektrycznych, czyli jonizacj. Promieniowanie jonizujce mo|e mie posta promieniowania korpuskularnego (czstki: ±, ², neutrony) albo elektromagnetycznego (promieniowanie X, gamma). Promieniowanie jonizujce nie oddziaBuje na nasze zmysBy. Wszystkie te rodzaje promieniowania s mniej lub bardziej szkodliwe dla organizmu czBowieka ze wzgldu na to, |e powoduj uszkadzanie tkanek organizmu. Skutki biologiczne napromieniowania organizmu czBowieka zale| od rodzaju promieniowania, narzdu jaki zostaB napromieniowany i rodzaju tkanki. Miar (u[rednion) uwzgldniajc rodzaj promieniowania oraz rodzaj tkanki jest dawka skuteczna [Sv]. Na terenie Polski w cigu roku od zródeB promieniowania naturalnego organizm ludzki otrzymuje dawk 2,7 mSv, a ze zródeB sztucznych (gBównie medycznych) dodatkowo okoBo 0,9 mSv. Przy ustalaniu dawek granicznych brano pod uwag czBowieka standardowego, czyli osob dorosB, o wadze 70 kg, wzro[cie 174 cm, pracujc 8h dzienne przez 5 dni w tygodniu, spo|ywajc 1,5 kg |ywno[ci i 1,2l pBynów dzienne. Jego zu|ycie powietrza wynosi 20 m3 na dob, w tym 10 m3 w cigu 8h pracy. Do pomiaru wielko[ci napromieniowania wykorzystuje si czujniki dozymetryczne.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 39 Rys. 36. Schemat komory jonizacyjnej Schemat komory jonizacyjnej ilustruje najlepiej zasad dziaBania gazowych liczników jonizacyjnych. Czstka naBadowana, poruszajc si w gazie midzy elektrodami, jonizuje atomy gazu, tracc przy tym energi. W wyniku jonizacji w gazie wytworzone s jony dodatnie i elektrony. PowstaBe jony dodatnie przemieszczaj si w polu elektrycznym w kierunku katody, a elektrony w kierunku anody. Zebranie si Badunków na elektrodach powoduje dodatkowy prd w obwodzie zewntrznym i powstanie impulsu napiciowego na oporze RL. Impuls napiciowy mo|e by wzmocniony i zarejestrowany oraz wy[wietlony w formie cyfrowej po wcze[niejszym przeliczeniu na odpowiednie jednostki. Do pomiaru promieniowania sBu| dozymetry oraz liczniki Geigera Millera. 4.6.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Do czego sBu| analizatory? 2. Na jakiej zasadzie dziaBa analizator Orsata? 3. Jakie absorbenty umieszczone s w analizatorze Orsata? 4. Jakie znasz analizatory fizykochemiczne? 5. Jak dziaBa analizator konduktometryczny? 6. W jakich jednostkach mierzy miernik gBo[no[ci? 7. Co to jest promieniowanie jonizujce? 4.6.3. wiczenia wiczenie 1 Wykonaj analiz skBadu chemicznego gazów z butli gazowej za pomoc analizatora chemicznego Orsata. Do pomiaru u|yj butli z dwutlenkiem wgla. Na podstawie analizy okre[l procentow zawarto[ badanego gazu. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa analizator do pomiarów, 2) przeprowadzi analiz gazu zgodnie z zasadami bezpieczeDstwa, 3) dokona analizy z wykonanych pomiarów. Wyposa|enie stanowiska pracy:  analizator chemiczny Orsata,  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 40  butla z dwutlenkiem wgla lub inne zródBo spalin,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 2 Wykonaj analiz skBadu chemicznego gazu za pomoc analizatora termokonduktometrycznego. Do badaD u|yj tych samych gazów, których u|ywaBe[ podczas badaD analizatorem Orsata. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa analizator do badaD, 2) przeprowadzi analiz gazu, 3) oszacowa bBdy pomiarowe. Wyposa|enie stanowiska pracy:  analizator termokonduktometryczny,  zasilacz prdu staBego napicie regulowane do 15 V,  butla z dwutlenkiem wgla lub innym gazem,  kalkulator do obliczeD,  arkusze pomiarowe. wiczenie 3 Wykonaj pomiary nat|enia dzwiku (haBasu) decybelomierzem. Wykonaj te badania dla pracujcego silnika elektrycznego. OceD badania mierzc równie| gBo[no[ tBa. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) uruchomi miernik haBasu, 2) dobra wBa[ciwy zakres pomiarowy, 3) oceni szkodliwo[ haBasu pracujcych urzdzeD na podstawie norm. Wyposa|enie stanowiska pracy:  miernik pomiaru haBasu,  zestawy silników elektrycznych z regulowan prdko[ci,  arkusze pomiarowe. 4.6.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) przygotowa analizator Orsata do pomiarów? ðð ðð 2) przeprowadzi analiz gazu? ðð ðð 3) uruchomi analizator konduktometryczny? ðð ðð 4) wykona pomiar haBasu? ðð ðð 5) oceni dopuszczalne normy haBasu? ðð ðð 6) okre[li metod pomiaru promieniowania? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 41 4.7. Wykonywanie pomiarów wilgotno[ci 4.7.1. MateriaB nauczania Wilgotno[ powietrza, czyli zawarto[ czsteczek wody w powietrzu jest bardzo wa|na ze wzgldu na korozj cz[ci metalowych. Wilgotno[ powietrza mo|e by okre[lana jako: 1. Wilgotno[ wzgldna okre[la procentowy stosunek pary zawartej w powietrzu do najwikszej ilo[ci wody, jaka w tej ilo[ci powietrza w danych warunkach mo|e odparowa, tworzc stan nasycenia. 2. Wilgotno[ bezwzgldna jest to wyra|ona w gramach masa wody zawarta w m3 powietrza. 3. Temperatura punktu rosy jest parametrem po[rednim i wyra|a w oC temperatur, w której przy danym ci[nieniu powstaje stan nasycenia badanego powietrza. Pomiary wilgotno[ci mog odbywa si wieloma sposobami, a przyrzdy do pomiaru wilgotno[ci nazywamy higrometrami i mo|na je podzieli na nastpujce grupy:  higrometry higroskopowe,  psychrometry,  higrometry kondensacyjne,  higrometry absorpcyjne,  higrometry elektrokonduktancyjne,  higrometry pojemno[ciowe. Higrometr higroskopowy Najbardziej znanym tego typu higrometrem jest higrometr wBosowy (koDski wBos), stosowany do cigBego pomiaru wilgotno[ci wzgldnej powietrza w zakresie 0 do 100 % z dokBadno[ci do 3 %. Aby zapewni prawidBowe dziaBanie tego higrometru powierzchnia wBosa powinna by caBkowicie wolna od tBuszczu. Schemat tego higrometru przedstawia rys. 37. Rys. 37. Higrometr wBosowy: 1  wBos, 2  podzielnia, 3  szybka, 4  wskazówka, 5  cigno, 6  spr|yna [1, s.284]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 42 Psychrometry Metoda psychrometryczna polega na pomiarze ró|nicy temperatur wskazanych przez dwa praktycznie jednakowe termometry, z których jeden ma zbiornik suchy, a drugi otoczony gaz zwil|on wod. Parowanie tej wody powoduje obni|enie temperatury termometru. Ró|nica temperatur obu termometrów "t (w stanie ustalonym), czyli ró|nica psychrometryczna, jest zale|na od wilgotno[ci. Do wyznaczenia z psychrometru warto[ci wilgotno[ci sBu| tablice psychrometryczne, z których na podstawie odczytu temperatur termometru suchego i ró|nicy psychrometrycznej odczytujemy wilgotno[ w %. Rozró|niamy dwa typy psychrometrów:  psychrometr Augusta; bez wymuszonego przepBywu powietrza,  psychrometr Assmana (aspiracyjny); z wymuszonym przepBywem powietrza. Na rysunkach 38 i 39 przedstawiono oba psychrometry, a tabela 2 przedstawia tablic do odczytania wilgotno[ci wzgldnej. Rys. 38. Psychrometr Assmana Rys. 39. Psychrometr Augusta  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 43 Tabela 2. Tablica psychrometryczna Temperatura Ró|nica psychrometryczna "t oC suchego termometru 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t oC  10 67 35  8 71 43 15  6 74 49 25  4 77 55 33 12  2 79 60 40 22 0 81 64 46 29 13 2 84 68 52 37 22 7 4 85 71 57 43 29 16 6 86 73 60 48 35 24 11 8 87 75 63 51 40 29 19 8 10 88 77 66 55 44 34 24 15 6 12 89 78 68 58 45 39 29 21 12 14 90 79 70 60 51 42 34 26 18 10 16 90 81 71 63 54 46 38 30 23 15 18 91 82 73 65 57 49 41 34 27 20 20 91 83 74 66 59 51 44 37 31 24 22 92 83 76 68 61 54 47 40 34 28 24 92 84 77 69 62 56 49 43 37 31 26 93 85 78 71 64 58 51 46 40 34 28 93 85 78 71 65 59 53 48 42 37 30 93 86 79 73 67 61 55 50 44 40 32 93 86 80 74 68 62 57 51 46 41 34 94 87 81 75 69 63 58 53 48 43 36 94 87 81 75 70 64 59 54 50 45 38 94 88 82 76 71 66 61 56 51 47 40 94 88 82 77 72 67 62 57 53 48 Higrometr kondensacyjny Higrometry takie dziaBaj na podstawie skraplania si pary wodnej przy ró|nej wilgotno[ci powietrza. Schemat automatycznego higrometru kondensacyjnego przedstawia rysunek 40. Rys. 40. Automatyczny higrometr kondensacyjny: 1  |arówka, 2  fotoopornik, 3 zwierciadBo, 4  termoelement pomiarowy, 5  termoelement, 6  wzmacniacz, 7  miernik, 8  przekaznik, 9  zasilanie, 10  termoelement pomiarowy [1, s.290]  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 44 Urzdzeniem ochBadzajcym powietrze w celu wywoBania kondensacji jest termoelement (5). DziaBanie jego opiera si na odwracalno[ci zjawiska termoelektrycznego. Je|eli przez termoelement przepBynie prd z obcego zródBa (9), to temperatura termoelementu ulegnie zmianie. Kierunek zmiany bdzie zale|aB od kierunku przepBywu prdu. Zmian kierunku przepBywu prdu dokonuje przekaznik (8). Gdy przez uzwojenie przekaznika przepBywa prd, styki znajduj si w górnym poBo|eniu, a termoelement (5) zasilany jest prdem o biegunowo[ci zaznaczonej na rysunku 40. Ten kierunek prdu powoduje obni|enie temperatury termoelementu. W pewnym momencie temperatura zwierciadBa (3) obni|y si, a| nastpi kondensacja pary wodnej, a samo zwierciadBo pokryje si mgieBk. Wskutek tego wizka [wiatBa padajca na zwierciadBo z o[wietlacza (1) ulegnie rozproszeniu. Zmniejszy si zatem strumieD [wietlny dochodzcy do fotoopornika (2). Oporno[ jego gwaBtownie wzro[nie, co spowoduje poprzez wzmacniacz (6) zanik prdu sterujcego przekaznikiem (8). Styki przekaznika przemieszcz si w dolne poBo|enie i zmieni si kierunek prdu pByncego przez termoelement powodujc nagrzanie zwierciadBa (3). W opisany sposób temperatura zwierciadBa utrzymywana bdzie caBy czas na pograniczu kondensacji bdzie, wic odpowiada wilgotno[ci powietrza. Higrometr absorpcyjny Higrometry te stosowane s jako przyrzdy wzorcowe do badania wilgotno[ci powietrza. Okre[lenie wilgotno[ci odbywa si metod wagow. Mierzony jest przyrost masy substancji pochBaniajcej wilgo, przez któr przepBywa okre[lona objto[ badanego powietrza. Substancj absorbujc jest najcz[ciej piciotlenek fosforu. Schemat higrometru przedstawia rysunek 41 Rys. 41. Higrometr absorpcyjny: 1  absorber, 2  nawil|acz, 3  zbiornik [1, s.292] Substancja pochBaniajca wilgo znajduje si w absorberze (1), poBczonym przewodem z miejscem poboru powietrza do analizy. Pod wpBywem podci[nienia wywoBanego wypBywem wody ze zbiornika (3) powietrze zasysane jest do absorbentów, a std przez nawil|acz (2) dostaje si do zbiornika. Objto[ wody, jaka ze zbiornika wypBynBa, odpowiada objto[ci zassanego powietrza przy uwzgldnieniu zmiany ci[nienia i temperatury powietrza. Po zassaniu pewnej ilo[ci powietrza okre[la si przez dokBadne wa|enie przyrost masy absorberów "m. Absorbery s w tym celu odBczane od przyrzdu. Nastpnie okre[la  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 45 si objto[ powietrza V, jaka przepBynBa przez absorbery. Wilgotno[ bezwzgldn oblicza si wg wzoru: ”m a = V gdzie: a  wilgotno[ bezwzgldna [g/m 3], "m  przyrost masy absorbentów [g], V  objto[ powietrza [m3]. Higrometry elektryczne DziaBanie tych higrometrów opiera si na zmianie wBa[ciwo[ci elektrycznych ciaB pod wpBywem wilgoci w nich zawartej. Najcz[ciej s to zmiany rezystancji lub zmiany przenikalno[ci elektrycznej. W tej grupie higrometrów dominuj higrometry rezystancyjne i pojemno[ciowe. Pomiary wilgotno[ci tymi higrometrami najcz[ciej dotycz wilgotno[ci ciaB staBych (np. ziarna zbó|, piasku). 4.7.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Co to jest wilgotno[? 2. Jakie znasz metody pomiaru wilgotno[ci? 3. Czym ró|ni si psychrometr Augusta od Assmana? 4. Na czym polega dziaBanie higrometru kondensacyjnego? 5. Co mierzy higrometr absorpcyjny? 4.7.3. wiczenia wiczenie1 Wykonaj pomiary wilgotno[ci otaczajcego powietrza za pomoc psychrometru aspiracyjnego Assmana oraz za pomoc higrometru wBosowego. WBczajc w pomieszczeniu nawil|acz wykonaj pomiary dla ró|nych warunków otoczenia. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa psychrometr do pomiarów, 2) przygotowa higrometr, 3) zmierzy higrometrem wilgotno[, 4) odczyta wskazania termometrów oraz posBugujc si nomogramem okre[li wilgotno[ wzgldn, 5) dokona analizy z wykonanych pomiarów higrometrem i psychrometrem. Wyposa|enie stanowiska pracy:  psychrometr Assmana,  higrometr wBosowy,  nawil|acz powietrza.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 46 wiczenie 2 Wykonaj pomiary wilgotno[ci automatycznym higrometrem kondensacyjnym. Zmieniajc wilgotno[ powietrza nawil|aczem wykonaj pomiary dla zmieniajcych si warunków otoczenia. Sposób wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa higrometr kondensacyjny do pomiarów, 2) odczyta wskazania wilgotno[ci wzgldnej, 3) dokona analizy z wykonanych pomiarów higrometrem. Wyposa|enie stanowiska pracy:  higrometr kondensacyjny,  nawil|acz powietrza,  arkusze pomiarowe. 4.7.4. Sprawdzian postpów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniowa pojcia wilgotno[ci? ðð ðð 2) okre[li metody pomiaru wilgotno[ci? ðð ðð 3) uruchomi psychrometry? ðð ðð 4) pomierzy wilgotno[ higrometrem kondensacyjnym? ðð ðð 5) dokona analizy metod pomiarowych? ðð ðð  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 47 5. SPRAWDZIAN OSIGNI INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uwa|nie instrukcj. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kart odpowiedzi. 3. Zapoznaj si z zestawem zadaD testowych. 4. Udzielaj odpowiedzi tylko na zaBczonej karcie odpowiedzi, stawiajc w odpowiedniej rubryce znak X. W przypadku pomyBki nale|y bBdn odpowiedz zaznaczy kóBkiem a nastpnie ponownie zakre[li odpowiedz prawidBow. 5. Test zawiera 20 zadaD. Do ka|dego zadania doBczone s 4 mo|liwo[ci odpowiedzi. Tylko jedna jest prawdziwa. 6. Pracuj samodzielnie, gdy| tylko wówczas bdziesz miaB satysfakcj z wykonanego zadania. 7. Je[li udzielanie odpowiedzi bdzie Ci sprawiaBo trudno[, wtedy odBó| jego rozwizanie na pózniej i wró do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. 8. Na rozwizanie testu masz 35 minut. Powodzenia!  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 48 ZESTAW ZADAC TESTOWYCH 1. Klasa dokBadno[ci wyra|ona jest w a) milimetrach. b) procentach. c) jednostkach mierzonych. d) promilach. 2. Wybierajc aparatur do pomiarów laboratoryjnych kierujemy si a) producentem i cen. b) klas dokBadno[ci i parametrem mierzonym. c) wymiarami przyrzdu. d) wygldem zewntrznym. 3. Psychrometr Assmana mierzy a) ci[nienie otoczenia. b) ró|nic temperatur. c) wilgotno[ wzgldn. d) psychik ucznia. 4. Pomiar poziomu cieczy metod  bbelkow polega na a) zmianie temperatury otoczenia, b) zmianie przepBywu wody. c) zmianie ci[nienia sBupa cieczy. d) zastosowaniu specjalnego gazu. 5. Zw|ki pomiarowe sBu| do pomiaru a) dBugo[ci rury, b) wysoko[ci tBoczenia. c) gBboko[ci przew|enia. d) nat|enia przepBywu. 6. Legalizacja manometru polega na a) sprawdzeniu wymiarów manometru badanego. b) sprawdzeniu wytrzymaBo[ci manometru. c) sprawdzeniu klasy dokBadno[ci z manometrem wzorcowym. d) sprawdzeniu ci|aru manometru. 7. Mikromanometr mierzy a) ci[nienie i temperatur. b) ci[nienie i ró|nic ci[nieD. c) poziom cieczy. d) przepByw i ci[nienie. 8. Termometr dylatacyjny opiera swoje dziaBanie na a) wydBu|eniu wzgldnym ciaBa staBego. b) rozszerzalno[ci cieczy. c) rozszerzalno[ci gazu. d) rozszerzalno[ci cieczy i gazu.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 49 9. Liczba 100 w oznaczeniu termometru Pt100 wyra|a a) 100oC przy rezystancji 0 &!. b) 100 &! w temperaturze 100oC. c) 100 &! w temperaturze 0oC. d) 100oC przy rezystancji 100 &!. 10. DziaBanie termopary zale|y od a) dBugo[ci przewodów, b) [rednicy przewodów termoelementu. c) ró|nicy temperatur pomidzy  gorcym i  zimnymi koDcami . d) zasilania elektrycznego termoelementu. 11. Pirometr optyczny mierzy temperatur a) otoczenia. b) w lodówce. c) w rozgrzanym piecu. d) w rurocigu. 12. Aparat Orsata stosuje nastpujce absorbery a) kwas solny, KOH, wod. b) wod, kwas octowy, KOH. c) KOH, pirogalol i ± naftol. d) jodyn, KOH, kwas siarkowy. 13. Analizator Orsata umo|liwia wyznaczenie zawarto[ci a) N, H2O, CO w spalinach. b) S, CO, H2O w spalinach. c) CO, CO2, O2 w spalinach. d) CO2, S, N w spalinach. 14. Analizator termokonduktometryczny wyznacza a) CO w spalinach. b) N w spalinach. c) CO2 w spalinach. d) H w spalinach. 15. Jaki powinien by strumieD wypBywu gazu na rotametrze analizatora termokonduktometrycznego: a) 1 dm3/s. b) 0,5 dm3/s. c) 0,03 dm3/s. d) 0,1 dm3/s. 16. Poziom haBasu mierzony miernikiem odniesiony jest do poziomu: a) morza. b) tBa. c) ci[nienia. d) temperatury.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 50 17. 1 bar to: a) 100 kPa. b) 0,1 kPa. c) 1 MPa. d) 100 hPa. 18. Je|eli ocena spalin wykazaBa wyrazny nadmiar CO2 w spalinach nad CO; to spalanie okre[lamy jako a) zupeBne. b) niezupeBne. c) cz[ciowe. d) niewBa[ciwe. 19. Liczba Reynoldsa okre[la nastpujcy rodzaj przepBywu a) spokojny. b) niespokojny. c) laminarny i burzliwy. d) szybki. 20. Dokonujc przegldu przyrzdu pomiarowego zwracamy uwag na a) kolor obudowy. b) wa|no[ legalizacji oraz elementy konserwacji przyrzdu. c) wymiary przyrzdu. d) wag przyrzdu.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 51 KARTA ODPOWIEDZI Imi i nazwisko.......................................................................................... Wykonywanie pomiarów przemysBowych Zakre[l poprawn odpowiedz. Nr Odpowiedz Punkty zadania 1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d Razem:  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 52 6. LITERATURA 1. Dbrowski A.: Konstrukcja przyrzdów precyzyjnych. WSiP, Warszawa 1994 2. Dbrowski A.: Pracownia techniczna mechaniki precyzyjnej. WSiP, Warszawa 1985 3. KamiDski L.: Technologia i pomiary dla ZSZ. WSiP, Warszawa 1985 4. Komor Z.: Pracownia automatyki. WSiP, Warszawa 1996 5. Kostro J.: Elementy, urzdzenia i ukBady automatyki. WSiP, Warszawa 1994 6. Rozporzdzenia i normy z zakresu bezpieczeDstwa i higieny pracy Czasopisma specjalistyczne: - Mechanik, - Przegld mechaniczny, - BezpieczeDstwo Pracy, - Maszyny technologie materiaBy, - Elektronika Praktyczna, - Elektronika, - Pomiary Automatyka Kontrola, - Pomiary Automatyka Robotyka.  Projekt wspóBfinansowany ze [rodków Europejskiego Funduszu SpoBecznego 53

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
03 Wykonywanie pomiarów warsztatowych
03 Wykonywanie pomiarów wielkości fizycznych
713[08] Z4 03 Wykonywanie izolacji przeciwdrganiowych maszyn i urządzeń przemysłowych
Wykonywanie pomiarów warsztatowych
311[15] Z1 01 Wykonywanie pomiarów warsztatowych
Ćwiczenie 2 2 Wykonywanie pomiarów
wykonywanie pomiarow
Wykonywanie pomiarów sprawdzających w instalacjach elektrycznych
Wykonywanie pomiarów sytuacyjnych i sytuacyjnowysokościowych
B Metody wykonywania pomiarow i szacowanie niepewnosci pomiaru
Cw 1 Zastosowanie metod tensometrycznych w pomiarach przemyslowych ver2

więcej podobnych podstron