Определение погрешности при замере производительности компрессора

Введение

Целью работы является определение погрешности эксперимента при косвенном замере.

В работе производится оценка погрешности эксперимента при замере производительности компрессора с помощью мерной диафрагмы. Эксперимент проводился в ходе лабораторной работы «Тепловое испытание поршневого компрессора».

Объемная производительность компрессора равна [1 ]:

 

V_e=q_m/ρ_вс, где

 

ρ_вс=p_вс/RT_вс,

p_вс,T_вс - давление и температура на всасывании,

q_m - массовый расход воздуха через диафрагму.

 

Определение погрешности при замере производительности компрессора

 

Для экспериментального определения производительности компрессора использовался косвенный эксперимент. Массовый расход газа q_m замерялся с помощью мерной диафрагмы, установленной на стороне нагнетания, после регулирующего вентиля, и пересчитывался на условия всасывания. В ходе эксперимента замерялись следующие параметры:

1. Перепад давлений на диафрагме. Замер выполнялся с помощью U-образного стеклянного дифманомера, заполненного водой.

2. Температура и давление перед диафрагмой. Приборы: микропроцессорный измеритель Овен с термопарным датчиком, цена деления 0,1 град. С; манометр избыточного давления.

3. Температура и давление воздуха на всасывании. Приборы: стеклянный ртутный термометр с ценой деления 0,1 град. С; барометр.

При замере расхода газа с помощью стандартного сужающего устройства массовый расход равен [2 ]:

q_m = С_бес·Е·К_ш·К_П·ε·(πd²/4)(2·ρ_д Δp_д)^0,5. где,

С_бес – коэффициент истечения,

ε- коэффициент расширения,

ρ_д = p_д/RT_д,

p_д, T_д – давление и температура перед диафрагмой.

При подстановке всех составляющих в исходную формулу производительности получаем:

 

V_e = С_бес·Е·К_ш·К_П·ε·(πd²/4)(2·((Б+ p_д)/RT_д) Δp_д)^0,5·(p_вс/RT_вс)

Поскольку зависимость для определения производительности компрессора имеет вид произведения, расчетная формула для определения погрешности косвенного эксперимента[3 ]:

 

δ ₀ = b ·sqrt (δ_С² + δ _ε ² + 0,25(δ _Б ²+ δ_pд ²+ δ_Tд ²+ δ _Δpд ²)+ δ_Б ²+ δ_Tвс ²).

Здесь b – коэффициент, который при доверительной вероятности 0,95 принимается равным 1,1.

δ_С – относительная погрешность коэффициента истечения С [2 ];;,

δ _ε - относительная погрешность коэффициента расширения ε [ 2];

δ _Б - относительная погрешность замера барометрического давления;

δ_pд –относительная погрешность замера избыточного давления перед диафрагмой;

δ_Tд - относительная погрешность замера температуры воздуха перед диафрагмой;

δ _Δpд - относительная погрешность замера перепада давления на диафрагме;

δ_Tвс - относительная погрешность замера температуры воздуха на всасывании.

Относительная погрешность замера барометрического давления δ _Б определяется как отношение:

δ _Б = DC_Б / Б.

Здесь DC_{Б –} абсолютная погрешность прибора, равная цене деления шкалы барометра:

DC_Б = S/ · n _дел, где

DC_{Б –} абсолютная погрешность прибора, равная цене деления шкалы барометра

S – шкала прибора. n _дел – число делений

Б -среднее значение барометрического давления при эксперименте.

Абсолютная погрешность манометра DC_ман:

Относительная погрешность замера избыточного давления перед диафрагмой δ_pд:

δ_pд =D_pд / (Б +p_д)_, где

 

D_pд = b ((DC_Б)²+(DC_ман)²)^0,5.,Па

DC_ман- нормированная абсолютная погрешность манометра:

DC_ман= f · S/100, кг/см²,

S – шкала манометра, кг/см²,

f – класс точности манометра.

p_д – среднее за режим значение избыточного давления перед диафрагмой, Па, замеряемое манометром

Б - барометрическое давление, Па. ^.

 

Относительная погрешность замера температуры воздуха перед диафрагмой δ_Tд;

 

δ_Tд =DC _Tд / Т_д,

DC _Tд – абсолютная допускаемая погрешность измерителя Овен с термопарным датчиком с ценой деления 0,1 град.С. DC _Tд =0,5 град С.

Т_д – среднее значение температуры диафрагмы, К.

Относительная погрешность замера перепада давления на диафрагме δ _Δpд:

δ _Δpд = =DC_диф/ Δp_д, где

 

ΔC_диф – абсолютная погрешность дифманометра с ценой деления 1 мм вод.ст., ΔX_диф=2 мм;

 

Δp_д - среднее значение перепада давления на диафрагме, мм вод.ст.

 

Относительная погрешность замера температуры воздуха перед диафрагмой δ_Tвс

 

δ_Tвс =DC_терм/ Т_д,

DC_терм – абсолютная допускаемая погрешность ртутного термометра с ценой деления 0,1 град.С и шкалой 0…50 град С. Принимается равной 0,5 градС

Порядок выполнения работы

 

 

1. Определить по данным протоколов испытаний средние значения параметров, входящих в формулу массового расхода, полученных при прямых измерениях C_ср. Записать в таблицу 2.

2. Определить абсолютные погрешности прямых измерений

Инструментальная: DC_инстр. Определяется по классу точности прибора или технической характеристике прибора. Если данные отсутствуют – по минимальному делению шкалы.

Методической и субъективной погрешностью пренебрегаем.

Заполнить таблицу 1.

3. Выявить грубые ошибки при прямых измерениях

C-C_ср = DC.

Если DC >DC _инстр, то результат бракуется и вновь пересчитывается среднее значение.

4. Определить относительные погрешности прямых измерений δi:

δi=DC_{инстр i} / C_{ср i}

Заполнить таблицу 2.

5. Определить погрешность при замере производительности по расчетной формуле для определения погрешности косвенного эксперимента.

 

6. Сравнить полученные значения погрешностей прямых и косвенных измерений с требованиями ГОСТ 20073-81 и ISO 1217.

 

Таблица 1 Инструментальные погрешности

 

Наименование прибора	Манометр образцовый	Термометр лабораторный	Дифманометр U-образный	Барометр	Измеритель Овен с термопарным датчиком
Класс точности
Цена деления
Шкала
DCинстр
δинстр

 

Таблица 2. Значения погрешностей измеряемых параметров

 

 

Измеряемый параметр	pд, кг/см2	tд, град.С	tвс, град.С	Δpд, Мм вод. ст	Б(pвс), Па	Сбес	ε
Tд, К	Tд, К
Среднее значение параметра Cср i
Измерительный прибор, класс точности
Нормированная погрешность прибора, Δ
Максимальная относительная погрешность измерения,δ max

 

Список литературы

1.Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 1. Теория и расчет.-3-е изд. Доп.-М.: КолосС, 2006.-456 с

2.ГОСТ 8.563.2-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощь сужающих устройств.

3. Нуждин А.С., Ужанский В.С. Измерения в холодильной технике: Справочное руководство.- М.: Агропромиздат, 1986.