VENTURİ, ORİFİS VE ROTMETRE İLE DEİ ÖLÇÜMÜ Ölçüm Cihazı Deney cihazı debi ölçümünü sağlayan bir cihazdır metre gittikçe daralan ve bunu takiben bir boğaz ve gittikçe genişleyen uzun bir bölümden meydana gelmektedir Su Hidrolik deney tezgahından cihaza yakınsak venturimetreden girmektedir Daha sonra kesit alanı ani genişleyen bir bölümden geçtikten sonra akımın genişlemesi için uzun bir gelişme bölgesinden geçer ve bir orifisten geçerek debinin ölçülmesi yöntemini belirler Orifis takiben akımın gelişmesi için geçerli uzunluktan sonra bir dik açılı dirsek gelir ve bu dirsekten sonra akışkan rotometreye girer Rotometre şeffaf bir boru ve bunun içinde akan akışkanın debisine göre aşağı yukarı doğru hareket ederek denge konumunda durabilen bir şamandıradan ibarettir u şamandıranın pozisyonu debinin ölçüsüdür Rotometreden sonra su kontrol vanasından geçerek hidrolik tezgaha ve ağırlık tankına döner Daha sonra deney setinin 9 ayrı noktasından basıncı ölçeriz I Rotamet re Metre C D E F H G 0mm 6mm 16mm 6mm 51mm Orif is Deneyin Yapılışı Şekilde görülen ölçüm cihazı bir ventüri, bir orifis ve bir rotametre ile manometre kollarından oluşmaktadır Manometre kolları arasındaki su seviyeleri (dolayısı ile debi değiştirilip yaklaşık 8 okuma yapılırokunan değerler tabloda yerine yazılarak kütlesel debi ve enerji kaybı hesaplanırdebi her değiştiğinde ağırlıklar kullanılarak suyun gerçek debisi hesaplanıru hesaplamalardan sonra bağıl hatanın[ (m-m gerçek /m gerçek ]* 10, m gerçek ile değişimi grafik olarak çizilirher üç debi ölçerdeki enerji kayıpları karşılaştırılır ve hangi debi ölçer ile akışkanın daha iyi kontrol edilebileceği tartışılır 1
Test No Manometrik Seviyeler mm cm C D E F G H I 1 364 350 36 363 363 344 347 343 40 4 15 170 358 30 350 35 353 313 30 311 10 7 15 135 3 369 94 348 351 354 84 97 81 178 10 15 115 4 360 64 341 345 348 46 36 40 133 13 15 73 Su kg T s metre Şekildeki ve noktasındaki manometre kolları arasına yukarıdaki eşitlik ΔH 1 enerji kaybı ve z potansiyel enerji terimi ihmal edilerek uygulanırsa; ρv ρv Q V Q g 1 ( / P ρ P ρg 1/ = 6mm, = 16mm, / = 038, = 01x10-4 m P /ρg ve P /ρg ve manometre kollarının seviyesi olmak üzere Q 96x10 4 (h h 1/ m 3 / s elde edilir Kütlesel debi ρ = 1000 kg/m 3 alınarak m 096(h kg / s bulunur 1/ h Orifis u kez şekildeki E ve F noktasındaki manometre kolları arasına ernoulli denklemi uygulanarak VF g V g P ρg P ρg E E F ΔH1 elde edilir yrıca VF g VE g K PE PF ρg ρg yazılabilir urada K orifisin geometrisine bağlı olup, debi katsayısı olarak adlandırılır ve kullanılan orifiste K = 0601 dir Q = F V F
Q K F g 1 ( F/ E PE PF ρg ρg E = 51mm, F = 0mm alınarak 1/ Q 189x10 4 x981 x 1 0155 1/ (h E h F 1/ Q 910x10 4 (h E h F 1/ m 3 /s dir Kütlesel debi ise m 0910(h kg/s dir 1/ E h F den debi ölçümü yapabilmek için rotametrenin kalibrasyon eğrisinden faydalanmak gerekmektedir Enerji Kaybının Hesaplanması metre ve C tapaları arasına ernoulli denklemi uygulanarak P ρg PC ρg ΔH C h h C ΔH C Enerji kaybı, giriş kinetik enerjisi (V / g ile bölünerek boyutsuz hale getirilebilir V ve g 1 ( / P ρg P ρg V V (/ u nedenle V g 1 1 ( / P ρg P ρg akış ölçüm cihazında / = 038 olup giriş kinetik enerjisi 3
V g P ρg P ρg 0144x116 0167 h h dir Orifis E ve F manometre kolları arasına ernouli eşitliği uygulanarak, enerji kaybının bulunabilmesi için, ölçülen enerji kaybının 083 katı alınır ΔH EF = 083 (h E - h F mm ernoulli eşitliği H ve I manometre kolları arasına uygulanarak PH ρg P ρg I z H z I ΔHHI yazılabilir h H h I ΔHHI dır giriş kinetik enerjisi,venturi giriş kinetik enerjisi olarak alınabilir enerji kaybı giriş kinetik enerjisinin 3 katıdır Geniş çılı Difüzör (Yayıcı C ve D manometre kolları arasında bulunan difüzöre ernoulli eşitliği uygulanarak PC Vc ρg g PD ρg VD g ΔH CD elde edilir Difüzörün giriş ve çıkış oranı1/4 dür çıkış kinetik enerjisi,giriş kinetik enerjisinin 1/16 sıdır Giriş kinetik enerjisi venturideki kinetik enerjiye eşittir Dirsek G ve H manometre kolları arasında bulunan dirseğe PG VG PH VH ΔHGH uygulanarak elde edilir Çıkış kinetik enerjisi yaklaşık olarak ρg g ρg g giriş kinetik enerjisinin 16 katıdır KÜTLESEL DEİ ÖLÇÜMLERİ 1ÖLÇÜM SONUÇLRI h =364 mm h = 350 mm m =0,1138kg/s h E =363 mm h F = 344 mm m =0, 154kg/s 4
m = 0,15kg/s ÖLÇÜM SONUÇLRI h = 358 mm h = 30 mm m = 0,1875kg/s h E = 353 mm h F = 313 mm m = 0,18kg/s m = 0,18kg/s 3ÖLÇÜM SONUÇLRI h = 360 mm h = 98 mm m =0, 395kg/s h E =354 mm h F = 84 mm m = 0,407kg/s m =0,4kg/s 4ÖLÇÜM SONUÇLRI h = 360 mm h = 64 mm m = 0,394kg/s 5
h E =348 mm h F = 46 mm m = 0,86kg/s m = 0,8kg/s ENERJİ KYIPLRI 1ÖLÇÜM h = 364 mm h = 50 mm h C = 36 mm ΔH = (h h C = ΔH / ( V / g = ΔH / 0,167 ( h h = 0,105kj / kg h E = 363 mm h F = 344 mm ΔH = 083( 19 = 15,77 mm GKE =,338/16=0,146 kj/kg ΔH / GKE = 108,013 h H = 343 mm h I = 40 mm ΔH = 103 mm GKE =,338 kj/kg ΔH / GKE = 103 /,338= 44,05 Difüzör h C = 36 h D = 363 mm GKE =,338 kj / kg ÇKE =,338 / 16 = 0,146 kj / kg ΔH = (36-363 + (,338-0,146 =1,19 mm ΔH / GKE = 0,509 Dirsek 6
h G = 347 mm h H = 343 mm ÇKE =,338mm GKE =,338 / 16 = 0,146mm ΔH = 1,808 mm ΔH / GKE = 1,38 ÖLÇÜM h = 358 mm h = 30 mm h C = 350 mm ΔH = (h h C = ΔH / ( V / g = ΔH / 0,167 ( h h = 1,6kj / kg h E = 353 mm h F = 313 mm ΔH = 083( 40 = 33,mm GKE = 6,346/16=0,3966 kj/kg ΔH / GKE = 83,71 h H = 311 mm h I = 10 mm ΔH = 101 mm GKE = 6,346 kj/kg ΔH / GKE = 101 / 6,346 = 15,91 Difüzör h C = 350 mm h D = 35 mm GKE = 6,346 kj / kg ÇKE = 6,346 / 16 = 0,3966 kj / kg ΔH = 3,98 mm ΔH / GKE = 0,67 Dirsek h G = 30 mm h H = 311 mm ÇKE = 6,346mm 7
GKE = 6,346 / 16 = 0,3966 mm ΔH = 3,05 mm ΔH / GKE = 7,69 3ÖLÇÜM h = 360 mm h = 94 mm h C = 348 mm ΔH = (h h C = ΔH / ( V / g = ΔH / 0,167 ( h h = 1,088 kj / kg h E = 354 mm h F = 84 mm ΔH = 083( 70 = 58,1 mm GKE = 11,0/16=0,688 ΔH / GKE = 84,44 h H = 81 mm h I = 178 mm ΔH = 103 mm GKE = 11,0 ΔH / GKE = 103 /11,0 = 9,344 Difüzör h C = 348 h D = 351 mm GKE = 11,0 kj / kg ÇKE = 11,0/ 16 = 0,688 kj / kg ΔH = 7,334 mm ΔH / GKE = 0,665 Dirsek h G = 97 mm h H = 81 mm ÇKE = 11,0mm GKE = 11,0 / 16 = 0,688mm ΔH = 5,66 mm ΔH / GKE = 8,3 8
4ÖLÇÜM h = 360 mm h = 64 mm h C = 341 mm ΔH = (h h C = ΔH / ( V / g = ΔH / 0,167 ( h h = 1,185 kj / kg h E = 348 mm h F = 46 mm ΔH = 083( 10 =84,66 mm GKE = 16,03/16=1,00 ΔH / GKE = 84,49 h H = 40 mm h I = 133 mm ΔH = 107 mm GKE = 16,03 ΔH / GKE = 107 / 16,03 = 6,674 Difüzör h C = 341 h D = 345 mm GKE = 16,03kj / kg ÇKE = 16,03 / 16 = 1,00 kj / kg ΔH = 11,09 ΔH / GKE =0,687 Dirsek h G = 36 mm h H = 40 mm ÇKE = 16,03mm GKE =16,03 / 16 = 1,00mm ΔH = 106 mm ΔH / GKE = 106,75 ağıl Hatanın ulunması 9
ağıl Hata= [(m-m ger /m ger ]100 1ÖLÇÜM m ger =15/170=0,088 H= %9 H=%4,5 H=%4,04 ÖLÇÜM m ger =15/135= 0,11kg/sn H=%70,45 H=%65,45 H=%63,63 3ÖLÇÜM m ger =15/115= 0,13 kg/sn H=%90 H=%85,14 H=%84,61 10
4ÖLÇÜM m ger =15/73= 0,05 kg/sn H=%45,36 H=%41,7 H=% 41,4 DENEY SONUÇLRI m kg / s ΔH / giriş kinetik enerjisi Orifis m gerçek Orifis Difüzör Dirsek 0,1138 0,154 0,15 0,088 0,105 108,013 44,05 0,509 1,38 0,1875 0,18 0,18 0,11 1,61 83,71 15,91 0,67 7,69 0,395 0,407 0,4 0,13 1,088 84,44 9,344 0,665 8,3 0,394 0,86 0,8 0,05 1,185 84,49 6,674 0,687 106,75 11
bağıl hata GK ağıl Hatanın m gerçekle Değişimi 100 90 80 70 60 50 40 30 0 10 0 0 0,05 0,1 0,15 0, 0,5 m gerçek venturi orifis rotametre 1