Lehrstuhl für Strömungslehre

Präsentation zum Thema: "Lehrstuhl für Strömungslehre"—  Präsentation transkript:

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

2 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) Méréselőkészítő 2.

3 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 2004 2009 Méréselőkészítő 3.

4 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 Méréselőkészítő 4.

5 H g > D pB pJ Δp Messung/ U-Rohrmanometer I. Rohrströmung
Absperrklappe Ringleitung Gleichgewichtsgleichung des Manometers: H g D > Kann vereinfacht werden, wenn rny <<rm (z.B. Luft strömt, Wasser Messmittel) pB pJ Wichtig Méréselőkészítő 5.

6 D Δp Messung/ U-Rohrmanometer II. Gleichung des Manometers
Dichte des Messmittels rm (Grössenordnung) Dichte des Gases: rny (z.B. Luft) p0 - nahe zum atmosphärischen Druck [Pa] ~105Pa R - spezifischen Gaskonstante der Luft 287[J/kg/K] T - Lufttemperatur [K] ~293K=20°C Méréselőkészítő 6.

7 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 Méréselőkészítő 7.

8 Δp Messung/ "umgekehrtes" U-Rohrmanometer
Manometersgleichung Meistens wird bei Wasserleitungen gebraucht Statt Quecksilber das Messmittel ist Luft Dasselbe Druckunterschied erzeugt 12,6mal grössere Auslenkung! 8. Méréselőkészítő 2009. tavasz

9 Δp Messung/ Betz Mikromanometer
Absoluter Fehler wird mit optisch vergrösserten Ablesung erniedrigt! Ablesefehler~0,1mm: Messwert mit a. Fehler: Relativer Fehler: 9. Méréselőkészítő 2009. tavasz

10 Δp Messung/ Schrägrohrmikromanometer
Manometergleichgewichtsgleichung D Ablesefehler: dL~±1mm, Relativer Fehler mit α=30°: Relativer Fehler hängt von dem Winkel ab- f(α) 10. Méréselőkészítő 2009. tavasz

11 Δp Messung / Mikromanometer mit gekrümmten Rohr
Wurde an der Lehrstuhl für Strömungslehre entwickelt. Relativer Fehler wird konstant gehalten im ganzen Messbereich. 11. Méréselőkészítő 2009. tavasz

12 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: Méréselőkészítő 12.

13 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 Méréselőkészítő 13.

14 Geschwindigkeitsmessung
Pitot-Rohr (Staudrucksonde) Prandtl-Rohr (Prandtl’sche Stausonde) 14. Méréselőkészítő 2009. tavasz

15 Geschwindigkeitsmessung / Pitot-Rohr
Pitot, Henri ( ), französischer Ingenieur pg Druck der angehalteten Strömung (Gesamtdruck) pst Druck auf einer, mit der Strömung parallel stehenden Oberfläche (statischer Druck) Differenzdruck ist der dynamische Druck: Geschwindigkeit kann berechnet werden: 15. Méréselőkészítő 2009. tavasz

16 Geschwindigkeitsmessung / Prandtl -Rohr
Prandtl, Ludwig von ( ), deutscher Forscher der Strömungsmechanik 16. Méréselőkészítő 2009. tavasz

17 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 Méréselőkészítő 17.

18 Durchschnitts aus mehren gemessen v Werten
Durchschnitt aus den Wurzeln ≠ Wurzel aus den Durchschnittswerte (!) 1. 2. 3. 4. RICHTIG FALSCH Méréselőkészítő 18.

19 Volumenstrommessung / auf Geschw. basierend
Nicht Kreisquerschnittsrohre Wenn: 1. 2. 3. 4. Méréselőkészítő 19.

20 Volumenstrommessung / auf Geschw. Basierend I.
Kreisquerschnitt, 10 Punkt (6Punkt) Methode Brauchbar für paraboloidförmigen (10P Methode) und für turbulente Geschwindigkeitsverteilung (6P Methode) Stationären Strömung Methode in Norm festgelegt, Messpunkte aus dem Norm (MSZ 21853/2): Si/D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974

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

22 Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren Venturi-Rohr
Bei niedrigen Druckveränderung (r=konst.): A2 H p1 p2 Bernoullische Gleichung (r=konst., U=konst., Verluste vernachlässigbar): rny Dh rm Méréselőkészítő 22.

23 Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren Durchflussmessblende
In Norm festgelegt => sehr genau b = dmp/D Durchmesserverhältnis, d mp[m] Durchmesser der Bohrung D [m] Durchmesser der Rohrleitung ReD = vD/n Reynolds-Zahl v [m/s] Durchschnittsgeschwindigkeit in der Rohrleitung n [m2/s] kinematische Viskosität Δpmp [Pa] Druckunterschied gemessen an der Messblende Kompressibilitätsfaktor (e=e(b,t,k)~1 wenn Δpmp>5000Pa, und p1 nahe atmosphärisch) a Durchflusszahl, a=(b,ReD) (in Norm definiert!) k Isentropische Exponente Méréselőkészítő 23.

24 Volumenstrom / Differenzdruck-Verfahren Saugmessblende, nicht normiert
Nicht genormt 24. Méréselőkészítő 2009. tavasz

25 II. Vorbereitungsstunde
Technische und Wirtschaftswissenschaftliche Universität Budapest Lehrstuhl für Strömungslehre II. Vorbereitungsstunde 2015.

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

28 Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten I.
Messfehler der Geschwindigkeitsmessung Dinamischer Druck gemessen mit Prandtl-Rohr: pd =486,2Pa Umweltparametern: p0 =1010hPa ; T=22°C (293K); Spez. Gaskonstante des Luftes R=287 J/kg/K Messvariablen mit Messfehler belastet (Xi): Ablesefehler des atm. Druckes dp0=100Pa Messfehler der Temperaturmessung, dT=1K Messfehler der Druckmessung (EMB-001) d(Dpi)=2Pa 28.

29 Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten II.
Messfehler der Geschwindigkeitmessung Absoluter Fehler allgeimein (dp, dT, d(Dpd) 31. 2009. tavasz

30 Messfehlerabschätzung bei mehreren Messwerten III.
Messfehler der Geschwindigkeitmessung Absoluter Fehler der Geschw. Messung: Relativer Fehler: Ergebnis mit dem Fehler: 32. 2009. tavasz

31 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! 31. Méréselőkészítő 2009. tavasz

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