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I. Labormessung Lehrstuhl für Strömungslehre 2013. Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest.

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Präsentation zum Thema: "I. Labormessung Lehrstuhl für Strömungslehre 2013. Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest."—  Präsentation transkript:

1 I. Labormessung Lehrstuhl für Strömungslehre Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest

2 2.Méréselőkészítő Allgemeine Informationen Webseite des Lehrstuhls: Kommunikation mit dem Lehrstuhl: (Klausurergebnisse, Messprotokoll, Präsentation, …) Messgruppen – 4 Personen - I. Klausur über die Messungen - 5.Woche, Wiederholklausur – 6.Woche (positives Ergebnis ist nötig zum Anfang der Messungen)

3 3.Méréselőkészítő Allgemeine Informationen Kalendar: 1. Labor: Instrumenten, Methoden, 2. Labor: Fehlerabschätzung, Messstände 3. Labor: Laborklausur 4. Labor: Messung A 5. Labor: Abgabe Messung A, Messung B 6. Labor: Abgabe Messung B, Konsultation zur Präsentation. 7. Labor: Präsentation Messprotokoll bis Ende der Woche nach der Messungswoche (bis Sonntag, 24h). Konsultation vor und nach der Abgabe. einmalige Korrektion möglich nach der Abgabe

4 4.Méréselőkészítő Druckdifferenzmessung (Δp) Bildet den Grund der Messung weiterer strömungsmechanische Variablen Messung des Druckunterschiedes von 2 Punkten in der Strömung Oft wird zu einen Referenzdruck verglichen (Referenz : atmosphärischer Druck, statischer Druck des Kanals) Instrumente U-Rohrmanometer "umgekehrtes" U-Rohrmanometer Betz-Manometer Schrägrohrmanometer Mikromanometer mit gekrümmten Rohr EMB-001 Digitalmanometer

5 5.Méréselőkészítő Δp Messung/ U-Rohrmanometer I. Rohrströmung Absperrklappe Ringleitung  H > g pBpB pJpJ Gleichgewichtsgleichung des Manometers: Kann vereinfacht werden, wenn  ny <<  m (z.B. Luft strömt, Wasser Messmittel) Wichtig

6  6.Méréselőkészítő Δp Messung/ U-Rohrmanometer II. Dichte des Messmittels  m (Grössenordnung) Gleichung des Manometers Dichte des Gases:  ny (z.B. Luft) p 0 - nahe zum atmosphärischen Druck [Pa] ~10 5 Pa R - spezifischen Gaskonstante der Luft 287[J/kg/K] T - Lufttemperatur [K] ~293K=20°C

7 7.Méréselőkészítő Δp Messung/ U-Rohrmanometer, Messfehler III. Messwert: Ablesegenauigkeit = 1mm: Absoluter Fehler: Richtige Schreibweise mit dem Fehler(!) Relativer Fehler: Nachteile: Ablesefehler geht zweimal in die Rechnung ein Genauigkeit ~1mm Vorteile: Einfach, robust zuverlässig

8 8.Méréselőkészítő tavasz Δp Messung/ "umgekehrtes" U-Rohrmanometer Manometersgleichung Meistens wird bei Wasserleitungen gebraucht Statt Quecksilber das Messmittel ist Luft Dasselbe Druckunterschied erzeugt 12,6mal grössere Auslenkung!

9 9.Méréselőkészítő tavasz Δp Messung/ Betz Mikromanometer Absoluter Fehler wird mit optisch vergrösserten Ablesung erniedrigt! Ablesefehler~0,1mm: Messwert mit a. Fehler: Relativer Fehler:

10 10.Méréselőkészítő tavasz Δp Messung/ Schrägrohrmikromanometer Relativer Fehler hängt von dem Winkel ab- f(α) Manometergleichgewichtsgleichung  Ablesefehler:  L~±1mm, Relativer Fehler mit α=30°:

11 11.Méréselőkészítő tavasz Δp Messung / Mikromanometer mit gekrümmten Rohr Wurde an der Lehrstuhl für Strömungslehre entwickelt. Relativer Fehler wird konstant gehalten im ganzen Messbereich.

12 12.Méréselőkészítő Δp Messung/ EMB-001 Digitalmanometer Wichtigsten Tasten Ein/Ausschalten Grüne Taste RECALL„0” danach „STR Nr” (stark empfohlen) Sensor I/II schalten „CH I/II” Druckdifferenz auf 0 Pa„0 Pa” Schalte Durchschnittszeit (1/3/15s)„Fast/Slow” (F/M/S) Druckmessinterval: Absoluter Fehler:

13 13.Méréselőkészítő Δp Messung / Statischen Druckmessrohr Eulersche Gleichung in natürlichen Koordinatensystem, normale Komponente sagt aus -Bei parallellen, geraden Stromlinien = Druck hängt nur von Kraftfeld ab -Bei gekrümmten Stromlinien Druckgradient in Querrichtung a) richtig b), c) falsch

14 14.Méréselőkészítő tavasz Geschwindigkeitsmessung Pitot-Rohr (Staudrucksonde) Prandtl-Rohr (Prandtl’sche Stausonde)

15 15.Méréselőkészítő tavasz Geschwindigkeitsmessung / Pitot-Rohr Pitot, Henri ( ), französischer Ingenieur Differenzdruck ist der dynamische Druck: p g Druck der angehalteten Strömung (Gesamtdruck) p st Druck auf einer, mit der Strömung parallel stehenden Oberfläche (statischer Druck) Geschwindigkeit kann berechnet werden:

16 16.Méréselőkészítő tavasz Geschwindigkeitsmessung / Prandtl -Rohr Prandtl, Ludwig von ( ), deutscher Forscher der Strömungsmechanik

17 17.Méréselőkészítő Volumenstrommessung Definition des Volumenstromes Auf Geschwindigkeitsmessung basierende Methoden Für Nicht-Kreisquerschnitten auch möglich Für Kreisquerschnitt in Normen festgelegt 10-Punkt Methode 6-Punkt Methode Differenzdruck-Verfahren (Querschnittsverengungen) Venturi-Rohr Durchflussmessblende Saugmessblende Messtrichter

18 18.Méréselőkészítő Durchschnitts aus mehren gemessen v Werten Durchschnitt aus den Wurzeln ≠ Wurzel aus den Durchschnittswerte (!) RICHTIGFALSCH

19 19.Méréselőkészítő Volumenstrommessung / auf Geschw. basierend Nicht Kreisquerschnittsrohre Wenn:

20 Brauchbar für paraboloidförmigen (10P Methode) und für turbulente Geschwindigkeitsverteilung (6P Methode) Stationären Strömung Kreisquerschnitt, 10 Punkt (6Punkt) Methode Methode in Norm festgelegt, Messpunkte aus dem Norm (MSZ 21853/2): S i /D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, Volumenstrommessung / auf Geschw. Basierend I.

21 21.Méréselőkészítő Vorteile: Strömung wird nicht gestört Optimal zur individuellen Messung Einfach, leicht verwirklichbar Nachteil: Stationären Strömung nötig während der Messung Messfehler kann grösser sein Kreisquerschnitt, 10 Punkt (6 Punkt) Methode Teilquerschnitte müssen die gleiche Grösse haben: Volumenstrommessung / auf Geschw. Basierend II.

22 22.Méréselőkészítő Venturi-Rohr p1p1 p2p2 mm  ny hh H Bernoullische Gleichung (  =konst., U=konst., Verluste vernachlässigbar): A1A1 A2A2 Bei niedrigen Druckveränderung (  =konst.): Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren

23 23.Méréselőkészítő In Norm festgelegt => sehr genau  = d mp /D Durchmesserverhältnis, d mp [m] Durchmesser der Bohrung D [m] Durchmesser der Rohrleitung Re D = vD/ Reynolds-Zahl v [m/s] Durchschnittsgeschwindigkeit in der Rohrleitung  [m 2 /s] kinematische Viskositä t Δp mp [Pa] Druckunterschied gemessen an der Messblende  Kompressibilitätsfaktor (  (  )~1 wenn Δp mp >5000Pa, und p1 nahe atmosphärisch)  Durchflusszahl,  =( ,Re D ) (in Norm definiert!)  Isentropische Exponente Durchflussmessblende Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren

24 24.Méréselőkészítő tavasz Nicht genormt Saugmessblende, nicht normiert Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren

25 II. Vorbereitungsstunde Lehrstuhl für Strömungslehre Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest

26 Infomaterialen Sparache wählen (rechts oben) login ->username: neptun-kennzeichen (kleine Buchstaben), password: NEPTUN KENNZEICHEN (kapitale Buchstaben) „Egyéb tantárgyinformációk” / „Course Informations” BMEGEATAG11 -> deutsch Oder In ungarisch > „Letöltés” > „Tantárgyak” > BMEGEATAG11 ->deutsch oder direkt: Selbstkontrolle von Laborprotokolle:

27 27. Messfehlerabschätzung Messwerten enthalten immer einen Messfehler Deswegen wird einen Messwert immer als ein Intervall angegeben Messwert + absoluter Fehler Absoluter Fehler Relativer Fehler Woran kann der Fehler zurückgeführt werden? Analoginstrumente: Ablesefehler Skaleneinteilung Digitalinstrumente alles wird durch Kalibration bestimmt

28 Messfehler der Geschwindigkeitsmessung 28. Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten I. Dinamischer Druck gemessen mit Prandtl-Rohr: p d =486,2Pa Umweltparametern: p 0 =1010hPa ; T=22°C (293K); Spez. Gaskonstante des Luftes R=287 J/kg/K Messvariablen mit Messfehler belastet (X i ): Ablesefehler des atm. Druckes  p 0 =100Pa Messfehler der Temperaturmessung,  T=1K Messfehler der Druckmessung (EMB-001)  p i )=2Pa

29 tavasz Absoluter Fehler allgeimein  p,  T,  p d ) Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten II. Messfehler der Geschwindigkeitmessung

30 tavasz Absoluter Fehler der Geschw. Messung: Relativer Fehler: Ergebnis mit dem Fehler: Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten III. Messfehler der Geschwindigkeitmessung

31 31.Méréselőkészítő tavasz A mérési bizonytalanság meghatározása (hibaszámítás) III. Pl. a térfogatáram bizonytalansága A sebességmérés abszolút hibája: A sebességmérés relatív hibája: A sebességmérés számeredménye: A jegyzőkönyvben is így kell dokumentálni!

32 Aufgaben vor der Labormessung Hand geschriebene Messungsplan fertigen –Name der Messung –Zusammensetzung der Messgruppe –Umweltparametern –angeordnete persöhnliche Aufgabe –Nötige Gleichungen –Platz für Messwerten –Platz für Messgeräte mit ID Syllabus durchlesen EMB-001 Bedienungsanleitung durchlesen Millimeterpapir besorgen

33 Aufgaben während der Labormessung Zu Beginn des Labors der Hand geschriebene Messungsplan wird durch den leitenden Doktoranden/Assistenten überprüft, und Fragen werden gestellt, um zu prüfen, ob die Gruppe für die Messung vorbereitet ist. Wenn die Gruppe nicht vorbereitet ist, werden sie zur Wiederholung zurückgerufen. Während die Messung stellt der leitender Doktorand/Assistent Aufgaben um die Messwerte und die Kalkulationen zu prüfen Die angeordnete Messaufgabe muss durchgeführt werden Die gebrauchten digitalen EMB-001 muss mindestens in 5 Punkten mit einem Betz-Manometer kalibriert werden Die angeordneten Menge muss an den Millimeterpapier aufgezeichnet werden

34 Aufgaben nach der Labormessung Für die Labormessungen, bei denen eine automatische Kontrolle der Berechnungen im Internet möglich sind, müssen die Berechnungen überprüft und vom System akzeptiert werden. –Kontrolle ist obligatorisch –Das Rechnungsvorgehen und die Ergebnisse wird überprüft –Unbegränzte Versuchsanzahl (Punkterniedrigung im Falle außergewöhnlich hohen Versuchsanzahl) –Oft wird nur einen einzigen Versuch überprüft –Im Falle von akzeptablen Ergebnisse Kontrollkennzeichen wird generiert –Das Kontrollkennzeichen muss in das Protokoll auf die Titelseite überkopiert werden

35 Aufgaben nach der Labormessung II. Beispiel: Füllung von grauen Felden ist nicht erforderlich Wenn die Kalkulationen fehlerhaft sind, das Füllen der grauen Felden ist empfohlen um die Fehlern zu finden!

36 Aufgaben nach der Labormessung III. Ein Protokoll muss über die Messung gefertigt werden. Konsultation: Bei Balázs Istók, nach -Vereinbarung Das Protokoll muss die folgenden enthalten: Die gewünschte Protokolltitelseite Dokumentation der Messung (max. 6 Seiten lang) Nötigen Anlagen Die Anlagen müssen die folgenden enthalten: von Hand geschriebener und ausgefüllter Messplan in gescanntem Format Kalibration des Digitaldruckmessers Alle Laborprotokolle müssen original und von der Messgruppe gefertigt sein! Jeder kopierter Teil, der nicht von der Gruppe gefertigt ist muss mit Literaturreferenz an stelle des Vorkommens gekennzeichnet und in der Literaturverzeichnis aufgezählt werden. Das Aufladen von kopierten Protokollen wird streng bestraft!

37 Aufgaben nach der Labormessung IV. Nachdem die Berechnungen akzeptiert sind, muss das Protokoll samt Berechnungen (PDF+XLS-Dateien in einem einzigen Zip-Datei) auf das Poseidon-System hochgeladen werden. Die Protokolle sollen bis Ende der Woche nach der Messwoche aufgeladen werden (bis Sonntag 24 Uhr). Die Messprotokolle werden innerhalb von 2 Tagen überprüft, und die Messgruppe wird durch Poseidon über die Bewertung informiert. Wenn das Protokoll nicht akzeptiert wurde, gibt es eine Möglichkeit, das Protokoll in einer Woche zu korrigieren.

38 Präsentation Musterpräsentation an unser Webseite abladebar Max. 8 Minuten langen Vortrag Zusammenfassung der Messung Muss die folgenden wenigstens enthalten: –Persöhliche Messaufgabe –Gebrauchte Messinstrumente –Anornung des Mess-standes –Vorgehen der Kalkulationen –Messfehlerabschätzung –Darstellung der Ergebnisse –Zusammenfassung


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