3. Лабораторные работы

Как уже было сказано, лабораторные работы выполняются на компьютерной модели экспериментального участка.

3.1. Описание экспериментального участка

Экспериментальный участок представляет собой трубопровод с внутренним диаметром D и длинной L (рис. 3.1.).

По длине участка установлено 10 кранов, в начале и в конце участка и через каждые l=(L/9) км. Около каждого крана оборудован узел замера давления и температуры газа. Давление измеряется манометрами класса точности δ_М и с верхним пределом измерения Р_max.

Газ перекачивается по участку компрессорным цехом, оборудованным ГПА, узлом замера расхода и качества газа и регулятором давления и температуры газа, поступающего в участок. ГПА и АВО обеспечивают необходимый для исследований диапазон расхода, давления и температуры газа.

Р₁ Р₂ Р₃ Р₄ Р₅ Р₆ Р₇ Р₈ Р₉ Р₁₀

Т₁ Т₂ Т₃ Т₄ Т₅ Т₆ Т₇ Т₈ Т₉ Т₁₀

l

L

Рис. 3.1. Схема экспериментального участка

КЦ – компрессорный цех; АВО – аппараты воздушного охлаждения; УУ – узел учета количества и качества газа.

Установленные на узле учета расходомеры обеспечивают измерение производительности участка с точностью δQ%. По участку транспортируется газ с относительной плотностью Δ.

3.2. Проведение эксперимента и обработка результатов

Экспериментам предшествует разработка методики его проведения, предусматривающая следующие этапы:

• формулирование цели и задач;

• выбор варьирующих факторов и диапазона их изменения;

• обоснование потребного количества измерений;

• описание порядка проведения экспериментов и разработка журнала регистрации результатов;

• обоснование способов обработки и анализа результатов и формы их представления.

Цель и задачи эксперимента формулируются в задании на выполнение работы.

Исходя из этого, определяются варьирующие факторы. Диапазон их изменения определяется возможностями экспериментального участка. В общем случае следует стремиться к максимальному использованию располагаемого диапазона изменения параметров.

Учитывая, что точность получаемых результатов измерения зависит от точности измерительных приборов и внимательности экспериментатора, добиться желаемой точности определения параметров можно многократным повторением эксперимента. Необходимое количество повторений (n) определяется соотношением относительных ошибок одного измерения и конечного результата

,

где - относительная ошибка одного измерения;

- требуемая точность измерения.

Ошибку одного прямого измерения позволяют определить класс точности манометра, цена одного деления термометра и точность расходомера.

Полученное значение n следует воспринимать как количество замеров, гарантирующее определение величины с заданной точностью при самом неблагоприятном сочетании факторов. Практическое достаточное количество измерений, обеспечивающее получение желаемой точности, может оказаться в десятки раз меньше теоретического. Реальное значение n целесообразно определять по результатам пробной серии измерений.

С учетом полученных результатов разрабатывается порядок проведения экспериментов и журнал регистрации контролируемых параметров.

Обработка результатов измерений предполагает использование методов математической статистики для оценки достоверности полученных значений и точности их среднеарифметической величины x_ср

.

Мерой точности определения величины может быть среднее квадратическое отклонение σ

.

При заданной достоверности результат не должен выходить за доверительный интервал. Оценку достоверности результата можно произвести, используя понятие гарантийного коэффициента

,

,

где t_k – критическое значение гарантийного коэффициента.

Критическое значение гарантийного коэффициента является табличной величиной и зависит от количества замеров и вероятности, что отклонение не превысит максимальное значение. При вероятности Р=0,95 в зависимости от количества замеров n гарантийный коэффициент принимает следующие значения:

n=5 t_k=2.571

n=10 t_k=2.228

n=20 t_k=2.086

n=100 t_k=1.984

Все результаты, для которых соблюдается условие , должны признаваться недостоверными и из расчетов исключаться

Статистическая обработка результатов повторяется с оставшимся количеством измерений. Среднеквадратическая ошибка измерения определяется зависимостью

и результат записывается как .

Если полученная погрешность превышает требуемую точность, то проводятся дополнительные эксперименты.

Результаты экспериментов представляются в виде таблиц или графиков.