Нижний предел измерения расхода жидкости определяем по формуле
(3.3)
м3/мин =3,54 м3/ч
Нижний предел измерения расхода жидкости определяем по формуле
(3.4)
м3/мин =18,2 м3/ч
3.1.3 Определение частоты вращения и расхода по показанию вольтметра
Расход, соответствующий показанию вольтметра, можно определить по формуле
Q=CU (3.5)
где С – цена деления вольтметра, м3/(В·ч)
С=2,4/14=0,171 м3/(В·ч)
При показании вольтметра U=32 В расход следующий:
Q=0,171·32=5,472 м3/ч.
Частоту вращения, соответствующую показанию вольтметра, можно определить по формуле
, (3.6)
Где Umax –показание вольтметра, соответствующее наибольшему расходу, В: при Qmax =18,2 м3/ч из формулы (3,4) Umax = 160,8 В.
527,79 мин-1
3.1.4 Определение абсолютной погрешности измерения расхода по классу точности вольтметра
(3.7)
где γ – приведенная погрешность вольтметра, %; XN - нормирующее значение, В: в нашем случае, т.к. Umax =160,8 В принимаем,что верхний предел измерения вольтметра 170В, т.е. ХN =170 В
Абсолютная погрешность измерения расхода с учетом цены деления вольтметра
ΔQ=2,55·0,171=0,436 м3
3.1.5 Определяем погрешность измерения расхода при допуске изготовления наружного диаметра трубопровода D+ 0, 2 мм.
Расход на верхнем пределе измерений с увеличенным диаметром определяем по формуле
Q’min м3/мин =18,31 м3/ч
Погрешность измерений составит
D = Q¢max – Qmax
D =18.31-18,2=0.11 м3/ч
3.1.6 Определение суммарной погрешности измерения расхода
Суммарную погрешность измерения с учетом погрешности вольтметра и изготовления наружного диаметра трубопровода определяем по формуле
, (3.8)
где k – поправочный коэффициент, зависящий от числа слагаемых n, их соотношения и доверительной вероятности при Pд: в нашем случае при n=2, Pд=0,95 принимаем k= 1,1[5].
м3/ч
Тогда результат измерения при показаниях вольтметра U=32 В запишем так:
Q = (6,53±0,26)
3.2 Измерение расхода с помощью индукционного расходомера
Индукционный расходомер установлен на трубопроводе внутренним диаметром d, наружным диаметром D, при его градуировке верхнему пределу измерений расхода Qmax соответствует ЭДС Еmax.
Требуется:
1. Изобразить схему индукционного расходомера.
2. Определить расход при показании вольтметра U.
3. Определить абсолютную погрешность измерения расхода по классу точности вольтметра.
4. Определить погрешность измерения расхода ΔQ, если сопротивление жидкости между электродами R.
5. Записать результат измерения расхода Q.
Решение
Исходные данные сводим в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Исходные данные
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
|
1. Внутренний диаметр трубопровода, мм |
d |
145 мм |
|
2. Наружный диаметр трубопровода, мм |
D |
150 мм |
|
3. Верхний предел измерения, м3/ч |
Qmax |
750 |
|
4. Наибольшее ЭДС, В |
Еmax |
8,5 |
|
5.Класс точности вольтметра |
|
0,1 |
|
6.Внутреннее сопротивление вольтметра, кОм |
Rv |
1,1 |
|
7.Сопротивление жидкости между электродами, Ом |
R |
1,2 |
|
8.Показания вольтметра, В |
U |
5 |
3.2.1 Схема индукционного расходомера
Схема турбинного тахометрического расходомера приведена на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема индукционного расходомера
3.2.2 Определение расхода по показанию вольтметра
Расход, соответствующий показанию вольтметра можно определить по формуле
Q=CU (3.1)
где С – цена деления вольтметра, м3/(В·ч)
С=6/4=1,5 м3/(В·ч)
При показании вольтметра U=5 В расход следующий:
Q=1,5·5=7,5 м3/ч
3.2.3 Определение абсолютной погрешности измерения расхода по классу точности вольтметра
Абсолютная погрешность вольтметра класса точности 0,2 определяем по формуле
(3.2)
где γ – приведенная погрешность вольтметра, %; XN - нормирующее значение, В.
Абсолютная погрешность измерения расхода с учетом цены деления вольтметра
ΔQ=0,02·1,5=0,03 м3/ч
При расходе топлива Q=2,4 В относительная погрешность измерений составит
%
3.2.4 Определяем погрешность измерения расхода от сопротивления жидкости между электродами
Так как вольтметр подключается параллельно измерительной цене расходомера, то
(3.3)
Поэтому при показании вольтметра U=5 В значение ЭДС в измерительной обмотке
В
Расход топлива соответствующий Е=4,99 В определяем по эмпирической формуле
(3.4)
где В – магнитная индукция между полюсами магнита, Тл; S – площадь поперечного сечения трубопровода, м2.
Создаваемая цепью магнитная индукция – величина постоянная, её можно определить при наибольших показаниях расходомера:
(3.5)
Подставив полученное значение магнитной индукции в формулу, определим реальный расход топлива с учетом сопротивления жидкости между электродами
Абсолютная погрешность измерений расхода составит
D = Q – Q’ (3.6)
D=2,4-2,41=0,01 м3/ч
Результат измерения с учетом сопротивления жидкости между электродами и погрешность вольтметра запишем так:
Q=(2,14±0,03) м3/ч
ЗАДАНИЕ 4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА, ВЛАЖНОСТИ И СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ
4.1 Для определения влажности воздуха используется мостовая схема с термосопротивлениями, измеряющими температуру сухого и влажного воздуха. При температуре сухого термометра Тс равновесие моста происходит при добавлении переменного сопротивления Rx.
Требуется:
1. Изобразить схему мостового психрометра.
2. Определить относительную влажность воздуха.
3. Определить погрешность измерения влажности при наличии погрешности измерения термосопротивления в пределах заданного класса.
Решение
Исходные данные сводим в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Исходные данные
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
|
1. Температура сухого термометра Тс, |
Тс |
14 °С |
|
2. Класс допуска ТС |
В |
- |
|
3. Величина переменного сопротивления Rx, |
Rx |
25 Ом |
|
4. Тип термосопротивления |
ТСМ 100 |
- |
4.1.1 Схема мостового психрометра
Схема мостового психрометра приведена на рис. 4.1.
4.1.2 Определяем относительную влажность воздуха
Величина переменного сопротивления определятся по формуле:
, (4.1)
где Rс, Rм – сопротивление сухого и мокрого термосопротивлений.Из формулы (4.1) получим
Rм = Rс – 2×Rx. (4.2)
Рис. 4.1. Схема мостового психрометра
При температуре Тс = 14 °С термометр ТСМ 100 будет иметь сопротивление
Rс =110,65 Ом (см. решение задания 1.3), тогда
Rм =110,65-2·1=108,65,
что соответствует температуре Тм = 20,21ºС
Пользуясь психрометрической таблицей, получим значение относительной влажности j = 64%
4.1.3 Определяем погрешность измерения влажности при наличии погрешности измерения термосопротивления в пределах заданного класса
Для класса допуска «В» ТСМ имеем величину погрешности
D= ±(0,25+0,035·Т),%
В нашем случае
Dс = ±(0,25+0,035·25)=1,125%
Dм = ±(0,025+0,035·15)=1,025%
Подставим величины сопротивлений в зависимость (4.1) для получения наибольшей разности,
Следовательно, температура с учетом погрешности термосопротивления составит Тм = 19,7 °С. Таким образом, абсолютная погрешность измерения температуры мокрым термометром составит
Dм=20,21-19,7=0,5°С
Полученное значение свидетельствует о том, что в данном случае погрешность, обусловленная классом точности применяемых термосопротивлений, не будет влиять на точность определения относительной влажности вещества.
Заключение
В результате выполнения расчетной работы были изучены такие важные вопросы, как
– методы и средства измерения температуры;
– методы и средства измерения давления;
– методы и средства измерения расхода;
– приборы для измерения состава, влажности и свойств веществ.
Также углублены и закреплены знания по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля».
Библиографический список
1. О.А. Леонов, Н.Ж. Шкаруба Курсовое проектирование по метрологии, стандартизации и сертификации: учебное пособие. – М.
2. Курс лекций по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», доктор технических наук Леонов О.А.
