1.16. Сурет.Гинцветмет түтікшесінің құрылымы.
Прандтля түтікшесінде (14. сурет) жарты шар ұшы бар бас (головка) бар, ол газдың параллель қозғалысын орнатады. Басында түтікше каналдарының біреуімен қосылған, орталық саңылау бар. Осы канал арқылы жарты шар ұшына келетін, қозғалатын ағынның толық қысымына сай, көрсеткіш құрылғыға қысым беріледі. Басының бүйір бет жағында түтікшенің басқа каналдарымен хабарласатын сүзілмелі саңыраулар істелген.
Саңылаулардың шағын еніне және олардың нольдік қысым кезіндегі зонада орналасуы арқасында, бұрмаланусыз бұл саңылаулар көрсеткіш құралға тек статикалық қысымды береді және қабылдайды.
Прандтлдің түтікшесі 2% дейінгі қателікті береді. Ағын осьінен түтікшелердің ауытқуы кезінде 15° аса емес оны тарироват етуге болады. Түтікшенің негізгі кемшілігі – газдардың 10 г/м3 жоғары тозаңдануы кезінде, ол тез шаңмен толады.
НИИОгаз (15 сурет) түтікшесінің құрылымы статикалық қысым өлшемі үшін қалпына келетін ойығы бар және толық арынның түтiкшесiн өзектi алдында дәнекерлейдi. Осы құрылыммен динамикалық түтікше салмағының көрсеткіші шынайысынан екі есе көп, ол үлкен емес жылдамдықтарды өлшеуде маңызды. Түтікше құрылымы оны оңай үрлеп тазартуға және тазалауға, тіпті көп мәрте өлшеуде бiтелiп қалуларсыз өткiзуге мүмкiндiк бередi.
Гинцветмет түтікшесі құрылымының (16 сурет) цилиндрлік пофилінің екі каналы бар (толық және статикалық күшті өлшеу үшін), олардың үлкен диаметрлі түтікшесін түзетуге бекітілген. Түтікшеге орнатылған ұшының, ішкі түтікшелермен бірлескен, екі саңылауы бар (тіке қарсы — түтікшемен толық салмақты өлшеу үщін, теріс (тыльное) — статикалық салмақты).
Пневмометрикалық түтікшенің артықшылығы саңылау осьінің шаңгаздық ағынның осьі 20° дейін ауытқуда көрсетілетін тұрықтылық болады.Оның шаң орнату сезгіштігі төмен.
Газдардың қозғалысының жылдамдығы ламинарлы сияқты, турбулентті де режимде газқұбыры қимасының (сечение) әртүрлі нүктелерінде бірдей емес. Сондықтан, пневмометрикалық түтікшемен және микроманометрмен өлшенген газдық ағынның жылдамдығы, газ құбыры қимасының нақты нүктесін сипаттайтын жылдамдық болып табылады. Ағын қозғалысының орташа жылдамдығын анықтау үшін шартты түрде оны шамалас аудандар қатарына бөле отырып қиманың әртүрлі жерлердегі жылдамдығын өлшеу міндетті.
Өлшеу нүктелері
Сурет 17 - Шамалас аудандарға газ жолының бөлуi
Егер газ жолы тiк төртбұрышты қимасы болса, оны ауданда, газ жолының ұқсас қималары, жазықтықтарда, оны қатарлас қабырғаларға бөледі, және өлшеу әр алынған тiк төртбұрыш орталықта өндiріледі (17 сурет).
Мұндай тік бұрыштың жағы 150-200 мм аспауы керек. Өлшеу нүктелердiң минималды саны - әр бағытта үшеу. Тік бұрыштың орталығында орналасқан осьтер бойымен газ жолының екi перпендикуляр жақтарына, саңылауды (отверстие) 50 мм диаметрде кеседі және осы жерлерде түтік қимасының ішкі диаметрі 50 мм болатын қысқа (25-30 мм) штуцерлерді жабыстырады, оны бұрандамалы металл қақпақпен жабады. Өлшеу кезінде түтікшені сүйемелдеу үшін құрыштан жасалған шыбықша штуцердiң жанынан осьтерi бойымен газ жолына перпендикуляр жабыстыруға (приваривать) ұсынылады.
Дөңгелек қиманың газжолдары шамалас аудандарды концентрикалық сақиналар қатарына бөледі, және өлшеуді перпендикуляр диаметрлермен екi-екiден өзара өндiредi, газ жолы үшін қабырғаларға екі штуцерді жабыстырады. Штуцерлер арасындағы қашықтық - газ жолының шеңберiнiң ширегi.
Егер дөңгелек қиманың газ жолдарын келесі сақиналар санына бөлетін болса, жеткілікті сенімді нәтежелер алынады деп санауға болады:
Газ жолының диаметрі, мм 200 200-400 400-600 600-800 800-1000 1000
Сақиналар саны 3 4 5 6 8 10
Газ жолы орталығынан өлшеу нүктесіне L дейін қашықтық келесі формуламен анықталады:
(1.7)
Мұндағы, R - газ жолы радиусы, м; n-газ жолына ауданына бөлінген сақина саны, l- сақинаның реттік номері (орталықтан бастап саналады).
Динамикалық қысым анықталып болған соң әрбір тандалған нүктеге ұқсас газ шаңдық ағынды мына формуламен анықтайды:
(1.8)
Мұндағы Рд -динамикалық қысым,Па;рг — газдың тығыздығы, кг/м3.
Нақты қима арқылы газ шығынын мына формуламен есептейміз:
(1.9)
Мұндағы, v0 — газ жолы орталығындағы газдың жылдамдығы, м/с; S—газ жолының қимасының ауданы, м2; αср — газ жолының қимасы бойымен жылдамдықтың үлестiрiмнiң еселiгi.
αср ұзындығы келесі формуламен есептеледі:
(1.10)
Мұндағы, п —газ жолының қимасы бойымен өлшеудiң нүктелерiнiң саны.
1, 2, ... n ұзындықтары өлшеу нүктесіндегі жылдамдық мәннің газ жолы орталығындағы жылдамдыққа қатынасы ретінде саналады.
Ылғалдықты анықтау
Ылғалдылықты анықтау үшін екі әдіс қолданылады: психрометриялық және конденсациялық. Психрометриялық әдіс 60 °С аспайтын температурада, газдың ылғалдылығын өлшеу үшін қолданады. Әдіс сорғалаумен дәйектi түрде ағылатын газдардың, ылғал және құрғақ термометрлерде көрсеткен су буының парциальды қысымын жанама түрде анықтауға негізделген. Негізінде олар жасаған материалдармен және бөлшектермен ерекшеленеді, психрометрлердiң құрылымдарының әр түрлі үлкен саны ұсынылған. Конденсациялық әдіс газ жолынан оның шық нүктесінен төмен суыту жолымен алынатын, белгілі көлемде газдың сынамасында ылғал санын өлшеуге негізделген. Ылғалдылықты конденсатор арқылы өтетін, газдың көлем бірлігіне қатысты конденсацияланған ылғал жиынтығы ретінде анықтайды және қаныққан газдың абсолютты ылғалдылығы конденсатордан кейін.
Температураны анықтау. Қалдықтардың температурасын өлшеу көбінесе термометрлермен және температураны қыздыру түрленгіштермен (жылу жұптармен) орындалады.
Температураны, жылдамдықты, қысымды, ылғалды және басқа да ағынның параметрлерін өлшеген жерде өлшеген жөн.
Температураны өлшеу үшiн газ жолының диаметрiне байланысты өлшеу нүктелердiң санын анықтайды:
D ˂ 1 M n = 1
1 M ˂ D 2,5 M n = 2
D ˃ 2,5 n = 4
Газдың орташа температурасын таңдалынған ағында өлшеу керек, сондықтан өлшеу нүктелерін төмендегіше орнату керек:
n = 1 — газ жолының осьтері үшін;
n > 1 — сақина бойымен 1/6 –ден 1/3-дейін диаметрде.
Әр нүктеде температураны өлшеу 3 реттен кем емес жасалады.
Газ ағынының тозаңдылығын анықтау.
Газ ағынының тозаңдылығын анықтаудың негізгі әдісі салмақтық (1.2 бөлімін қараңыз) болып табылады. Осы орайда сәйкес бейнемен газ ағынынан шаң сынамаларын алуды орындау қажет.
Газ ағынында араласқан шаң бөлшектеріне көп күш әсер етеді, аумағы мен бөлік сипатының әсері алуан түрлі. Десек те осы күштің әсерінен бөлшектер өзгере түседі, шаңның концентрациясы құбырдың көлденең қимасында жылдамдыққа қарағанда біркелкі таралады. Концентрацияның таралуы яғни газ профильінің толуы, бірнеше фактордан тұрады: табиғаттан және бөліктің өлшемінен, құбыр диаметрінен, шаңды газдық ағынның жылдамдылығынан және шаңның бастауын жоюынан, сондықтан теориялық түрде шаңның таралуын анықтау қиын.
Газ профилі тозаңданудың 3 түрі бар.
Үлкен шаң > 180 мкм өтпелі профиль ұсақ шаң < 5 мкм
Біркелкі емес қима бойынша тозаңдану себебі, өлшемнің орташа концентрациясын анықтауда аудан қимасын сиректету, ауа-шығынын пневмометриялық түтікпен анықтағандай. Бұндай жолмен тозаңдануды анықтау көп жұмысты қажет етеді, сондықтан тәжірибеде тозаңдануы құбыр осі бойынша төмендегі шарттарды сақтай отырып анықтайды.
Газ жолы шаңның сұрыпын байқау үшін ішкі және сыртқы тазалау әдісін қолданады. (18 сурет). Ішкі - тазалаушы құрылғы міндетті түрде зондтың арқасында орнатылады, сұрыпты сынамалы түтікті қоспағанда.
Сурет 18 - Газдың тозаңдану әдісімен анықтау үшін ішкі (а) және сыртқы (б) тазалау қондырғысы:
1, 8 — термометрлер; 2 — жинайтын түтікше; 3 — трансформатор; 4 — пневмометриялық түтікше; 5 — фильтр; 6 — патрон; 7 — диафрагма; 9, 13 — манометрлер; 10— реометр; 11 — микроманометр; 12 — ауа үрлегіш; 14 — аллонж
Сурет 20 - Шаңдық дуал түтікшесі ұшының диаметрін таңдап алу үшін номограмма
Сыртқы – тазалаушы құрылғы газ жолы артында кез-келген зондтан ара-қашықтықта орналасады және сұрыпты сынамалы түтікшемен қосылады. Сыртқы тазалау әдісі жұмыста өте ыңғайлы, бірақ нақты емес. Ішкі тазалау әдісі нақты, бірақ тазалағышты ауыстырған кезде газ жолы зондты жойып отырғаннан кейін көп жұмысты қажет етеді.
Сұрыпты сынама жылдамдығын газ тасқынының шаңды бөлігінде инерциялық толық газдың қозғалысына бағыттылады, сондықтан концентрациялы шаң негізгі тасқынға қарағанда төмен болады. Одан басқа, бұл жағдайда сынаманың дисперсиясы негізгі тасқыннан төмен болады. Сұрыпты сынама жылдамдығында газды тасқынның жылдамдығында көбісі негізгі тасқынға қарағанда жоғарылаған конццентрациялы шаң болады. Дисперсиялы сынама бұл жағдайда негізгі тасқынға қарағанда жоғары болады.
5 мкм бөліктері шаңды сұрыптағанда қатты изокинетиканы сақтау қажет емес. Изокинетиканы сақтау үшін арнайы шаң сұрыптайтын басын ауыстыруға болатын түтік қолданады (19 сурет). Ұштардың есеп айырысу диаметрi (20-шi сурет) арнаулы номограммалар бойымен анықталады немесе есеп айырысу әдiсiмен.
Соңғы кездері кейбір бастауларда шартты изокинетиканы сақтағаннан тұрақсыз және нақтылықты шаң ұстаудың көлемімен нақты салыстырғанда төмен екендігін көрсететін мәліметтер беріледі. Бұған қарамастан изокинетиканың шартты шаңды сынама сұрыбында міндетті болып табылады.