LÉGCSATORNA HÁLÓZATOK MÉRETEZÉSE • Alapfogalmak • Mérőeszközök • A statikus nyomás mérése • Az össznyomás mérése • Dinamikus nyomás mérése • Nyomásértékek elméleti, tényleges változásai légcsatornába • Légcsatorna súrlódási, alaki ellenállásának meghatározása

Alapfogalmak Az áramlástan szempontjából ideális gáz: - a teret egyenletesen tölti ki, - tökéletesen összenyomható, - nem rendelkezik belső súrlódással és kohézióval.

Ha a két keresztmetszet között a gáz sűrűsége változatlan, akkor: Alapfogalmak Az ideális gázok áramlástörvényei közül egyik legfontosabb törvény a kontinuitás törvénye: Ha egy légcsatorna két keresztmetszete között sem gáz elvezetés, sem gáz hozzávezetés nincs, az anyagmegmaradás értelmében a két keresztmetszeten átáramló gázmennyiség azonos. Ha a két keresztmetszet között a gáz sűrűsége változatlan, akkor: vagyis állandó sűrűségű áramló közeg esetén az áramlási keresztmetszet és az áramlási sebesség szorzata állandó.

Mérőeszközök A légtechnikai rendszerekben a külső atmoszférikus nyomáshoz képest a túlnyomás ritkán haladja meg a 0,02 bar értéket, a kis nyomások mérésére a Bourdon csöves manométerek nem alkalmazhatók. A folyadékoszlopos nyomásmérők közül az U csöves manométer akkor használható, ha legalább 0,02..0,025 bar ( 20…25 v.o. mm ) nyomásokat mérnek vele. Ettől kisebb nyomások, és pontosabb mérés esetében (1..2 v.o. mm 0,001…0,002 bar) ferdecsöves manométert használunk. • U csöves manométer • Ferdecsöves mikromanométer • Görbecsöves mikromanométer • Betz.féle mikromanométer • Billenőgyűrűs mérleg

U csöves manométer P= ρ * g * h + p0 ρ folyadék sűrűsége A folyadékoszlopos nyomásmérők közül legegyszerűbb. Működése a súlyos folyadék egyensúlyán alapszik, amelynek törvénye szerint : P= ρ * g * h + p0 ρ folyadék sűrűsége h [ m] a folyadékoszlop elmozdulása a +0 szinthez képest; p0 a légköri nyomás

Ferdecsöves mikromanométer Ha nagypontosságú mérésre van szükség, akkor a mikromanométert használják. Ez egy olyan U csöves manométer, amelynek egyik szára olyan nagy keresztmetszetű, hogy abban a felszín süllyedése elhanyagolható. Az U cső másik szára ferde, így a nyomáskülönbség : p1 - p2 = ρ * g * l * sin α

Görbecsöves mikromanométer Előnye, hogy rajta a kis nyomáskülönbségek pontosabban olvashatók le, mint a nagy értékek, ezzel a leolvasás relatív hibája állandó lesz, nincs szükség a cső ferdeségének változtatására.

Betz.féle mikromanométer Igen érzékeny műszer a Betz-féle manométer, melynél a felszínen levő üveg-úszóra függesztett skála helyzetét olvassuk kivetítés segítségével. A műszeren a milliméter tizedrésze is leolvasható és a századrésze becsülhető.

Billenőgyűrűs mérleg A műszer tengelye körül elforgatható körgyűrű alakú csőből áll, amely részben mérőfolyadékkal töltött. A folyadék feletti tér szilárd fallal két részre osztott. E kamrákon van a csatlakozási lehetőség a mérendő vezetékekhez. Ha a vezetékben áramlik a levegő, akkor a fellépő nyomáskülönbség hatására a mérőfolyadék elmozdul mindaddig, míg a nyomáskülönbséggel a kialakuló Δh folyadékoszlop egyensúlyt nem tart. A folyadékzár elmozdulásával a gyűrű és a folyadék közös súlypontja is változtatja a helyét. A súlypont-vándorlás következtében forgatónyomaték áll elő, s tulajdonképpen ez a fellépő forgatónyomaték a mértékadó a nyomás nagyságára vonatkozóan. A billenőgyűrűs mérleget 0-2500 v.o. mm méréshatár között használatos. Zárófolyadékként a gyűrűbe vizet, olajat vagy higanyt töltenek. Érzékeny és pontos műszer.

A statikus nyomás mérése Ha egy zárt tartályba levegőt juttatunk, vagy egy légcsatornában levegő áramlik, a tartály falára, illetve a légcsatorna falára a levegő nyomást gyakorol. Ezt a nyomást statikus nyomásnak hívjuk, ami nem egyéb, mint a falakra gyakorolt belső feszítő erő. T- tartólap, M - manométer Akár áramlik a levegő a csatornába, akár nem a műszer csak a statikus nyomást érzékeli. Ha a sebességeloszlás a csőben egyenletes, a cső teljes keresztmetszetében azonos statikus nyomás uralkodik.

Az össznyomás mérése Ha a mérőcsövet nyitott keresztmetszetével az áramlás irányával szemben állítjuk, a csőre a statikus nyomáson kívül az áramlási sebesség okozta torlónyomás, azaz a dinamikus nyomás is hat. A nagyobb sebességhez nagyobb dinamikus nyomás tartozik. A műszer az áramló levegő összes nyomását méri. T- tartólap, M - manométer Ennek megfelelően a :

Dinamikus nyomás mérése Pitot csővel  A dinamikus nyomás az összes és a statikus nyomás különbségeként mérhető, ha a cső egyik nyitott végét az áramlás irányával szembe, míg a másik nyitott végét az áramlás irányával párhuzamosan helyezzük el. Dinamikus nyomás mérése Pitot csővel 

Dinamikus nyomás mérése Pitot csővel A képletből a mért dinamikus nyomás ismeretében az áramló folyadék sebessége kiszámítható, és az áramlási keresztmetszet ismeretében az áramló légmennyiség is meghatározható. A dinamikus nyomás mérése igen fontos a légtechnikai rendszerek hidraulikai beszabályozásánál. Méréskor ügyelni kell arra, hogy a levegő sebessége nem egyenletes az egész keresztmetszetben, így több mérés szükséges a pontosabb eredményhez.

Nyomásértékek elméleti, tényleges változásai légcsatornában Tudnunk kell azt, hogy áramlási veszteség nélküli, ideális esetben a Benoulli-egyenlet értelmében a statikus és dinamikus nyomás összege állandó. Ez tulajdonképpen az energiamegmaradás törvényének légtechnikában használatos alakja. Azonban a statikus és dinamikus nyomás nagysága minden keresztmetszet-változásakor megváltozik. Ha adott mennyiségű levegő áramlik a csatornában, a keresztmetszet csökkenésekor a sebesség nő, a dinamikus nyomás nő, a statikus nyomás csökken, míg keresztmetszet növekedésnél a sebesség csökken a dinamikus nyomás csökken és a statikus nyomás nő. A valóságban az áramlás nem súrlódásmentes. A gázok áramlásakor a súrlódási és alaki ellenállások következtében a légcsatorna mentén az áramló közeg össznyomása folyamatosan csökken. Nyomásértékek elméleti változásai légcsatornában Tényleges nyomásváltozás változó keresztmetszetű nyomócsatornában Tényleges nyomásváltozás változó keresztmetszetű szívócsatornában

Nyomásértékek elméleti változásai változó keresztmetszetű légcsatornában

Nyomásértékek elméleti változásai változó keresztmetszetű nyomócsatornában

Nyomásértékek elméleti változásai változó keresztmetszetű szívócsatornában

Légcsatorna súrlódási, alaki ellenállásának meghatározása Kör keresztmetszetű légcsatorna esetében Négyszög keresztmetszetű légcsatorna esetében Légcsatorna helyi v. alaki ellenállásának meghatározása

Légcsatorna súrlódási, alaki ellenállásának meghatározása Kör keresztmetszetű légcsatorna esetében: λ= f (Re, δ érdességtől, d átmérőtől)

Légcsatorna súrlódási, alaki ellenállásának meghatározása Négyszög keresztmetszetű légcsatorna esetében: Az egyenértékű átmérő csak a csősúrlódási értékek meghatározására szolgál. Nem szabad az egyenértékű átmérőt légmennyiség meghatározására felhasználni a tényleges méret helyett.

Légcsatorna súrlódási, alaki ellenállásának meghatározása Légcsatorna helyi v. alaki ellenállásának meghatározása : Helyi ellenállás ott keletkezik, ahol az áramlási sebességvektor megváltozik. Az alaki ellenállás függ a levegő sebességétől illetve a dinamikus nyomástól és az idomdarab kialakításától…stb. ξ alaki ellenállás tényező mért, vagy számított érték, amely megmutatja, hogy a nyomásveszteség hányszorosa a dinamikus nyomásnak. Ha az idomdarabban az irányváltozáson kívül a sebességvektor nagysága is megváltozik, akkor a dinamikus nyomás megváltozásával is számolnunk kell. Hogy ebben az esetben az alaki ellenállás számításának képletébe melyik sebességet helyettesítjük be, az attól függ, hogy az alaki ellenállási tényező melyik sebességre lett megállapítva.