Теоретические основы эксперимента и обработки результатов измерений

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Измерение и расчет основных параметров потока жидкости и газа. Статистическая обработка результатов измерений.

Цель работы. Изучение методов измерения основных параметров жидкости и газа. Практическое освоение статистической обработки результатов равноточных наблюдений.

Теоретические основы эксперимента и обработки результатов измерений.

В данной работе для измерении давления используются V образный манометр, вакууметр, пьезометры. Пружинный манометр измеряет давление, превышающее атмосферное ; пружинный вакууметр - разницу между атмосферным и измеренным ; пьезометр измеряет как избыточное, так и разрежение по отношению к атмосферному давлению за счет уравновешивая разности давления столбом жидкости с плотностью , высотой h

Температура воздуха и топлива измеряется при помощи хромелькапелевых (ХК) термоэлектрических термометров (термопар), температура продуктов сгорании - пяти (трех) точечной термогребенной груп­пы Ха. В качестве измерительного прибора используются автомати­ческие потенциометры КСП4 с диапазоном измерения -50…100 С, 0…800 С, 0…1300 С, которые служат для компенсационного измерения термо-ЭДС с автоматической поправкой на температуру свободных концов, со встроенным источником стабилизированного питания.

Скорость ирасход воздуха определяется при помощи и специального мерного участка, схема которого показана на рис.1. Осредненное значение давления торможения определяется многоточечной крестообразной пневмогребенкой. Для выравнивания поля скорости в зоне измерения выдержаны соотношения длины прямого участка к его диаметру (число калибров): больше десяти на входе, больше пяти на выходе. С высокой точностью ( 0,1 мм) изготовлен и измерен диа­метр мерного участка. Расчет скорости и расхода производится с учетом сжимаемости воздуха с использованием газодинамических функций (ГДФ) по следующему алгоритму. По значению ГДФ определяется значение приведенной скорости и газодинамических функций

; .

Скорость воздуха

,

где R=287.3 Дж/кг*К

Расход воздуха

или

, (*)

Где

d=0.097 м – диаметр мерного участка.

В данной экспериментальной установке более точное значение расхода воздуха определяется с использованием газодинамической функции у( ) поскольку в формулу (*) входит статическое давление которое в отличии от давления торможения определяется всего в одной точке и практически не изменяется по поперечному сечению мерного участка .

Расход жидкого топлива (авиационного керосина марки РТ) опре­деляется при помощи ротаметра типа РМ (настройка на режим) тур­бинного преобразователя расхода (ТПР) (уточненное значение расхо­да топлива). Расход топлива, определяемый при помощи

где N - число делений ротаметра;

и - соответственно плотность топлива при тем­пературе 20 С и во время эксперимента

(**)

где

- температура топлива во время эксперимента.

Расход топлива, определяемый при помощи турбинного расходомера

где f - частота, Гц

Плотность топлива определяется по формуле (**). Режим работы камеры сгорания (коэффициент избытка воздуха)

,

где - стехиометрический коэффициент, показывающий, что для полного сгорания 1 кг топлива требуется 14,78 кг воздуха.

ПРИМЕЧАНИЯ

1. Предполагается, что физические основы способов измерения давления, температуры, скорости и расхода жидкости газа, принципы работы, устройство приборов изучены в лабораторной работе №1.

2. Все расчеты проводятся в системе СИ. В заводских тарировочных зависимостях для ротаметра и турбинного преобразователя рас­хода единицы измерения указаны.

Результат измерения должен содержать оценку действительного значения измеряемой величины и характеристику погрешности. При нормальном законе распределения результатов наблюдений, выполнен­ных с одинаковой точностью, за оценку результата измерений прини­мают среднее арифметическое результатов наблюдений

Далее из результатов измерений следует исключить грубые ошибки ("промахи") и внести поправки для исключения (уменьшения) систе­матических погрешностей.

Для оценки случайных погрешностей измерений используем много­кратные наблюдения. В этом случае погрешность результата оп­ределяется в процессе измерений путем статистической обработки группы результатов. Полученная таким образом величина носит вероятностный характер и результат измерений представляется в виде

Здесь - оценка результата измерения;

± - верхняя и нижняя граница интервала, в котором измеря­емая величина находится с вероятностью Р ;

P - доверительная вероятность.

В соответствии с ГОСТ 8.207-76. Р=0.95 - для большинства техни­ческих измерений; .Р=0.95 - для особо ответственных измерений (например, в авиационной и космической технике).