M é r é s é s s z a b á l y o z á s

Szellőző- és klímaberendezések szabályozása

LÉGTECHNIKA, SZELLŐZÉS

K L Í MA B E RE NDE ZÉ S E K S ZA B ÁL YO ZÁ S A Mérés és szabályozás

1 . Mé ré s t e c h n ika i is m e re te k a . Mé r ő m ű s ze r e k m é r és t e c h n ik a i j e l l e m ző i P o n t o s s ág : a műszer jelzésének hibája nem lehet nagyobb, mint a felső méréshatár értékének a pontossági osztályjel százalékos értékével való szorzata. (Például 6 bar végkitérésű nyomásmérő pontossági osztályjele 0,2 – pontossági osztálya hibaszázalékban 0,2 % – akkor a hitelesítéskor a rákapcsolt 6 bar értéket legfeljebb 6, 012 bar értéknek mérheti.) É r zé k e n ys é g : a mérőműszer skálájának egy meghatározott pontjához tartozó érzékenység kifejezhető az E = ∆L/∆M hányadossal, ahol ∆L hosszegységben a leolvasott érték változása, ∆M pedig a mérendő mennyiség egységében kifejezett érték, amely a változást előidézte. (Például 150 oC közelében 20 oC változásra 1 osztást mozdul, amely 6 mm-nek felel meg, akkor a műszer érzékenysége E = 6mm/20 oC → E = 0,3 mm/ oC) b . H ő m é r s ék l e t m ér é s B e á l l á s i i d ő : azon időtartam, amely alatt a műszer a mérendő anyag hőmérsékletét felveszi. (Minél nagyobb a műszer tömege, fajhője, a kezdeti hőfok-különbség annál nagyobb a beállási idő.) A hivatalos (törvényes) mértékegysége a kelvin [K], mely a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16 –szorosa. (A víznek 0,006 bar nyomáson mindhárom fázisa (szilárd, folyékony, légnemű) létezhet. A oC, mint hőmérséklet-különbség egyenlő a kelvinnel. c . N yo m á s m é r é s A mérendő nyomás lehet abszolút nyomás, melynek vonatkoztatási alapja a légüres térként értelmezett úgynevezett vákuum. A túlnyomást általában az atmoszférikus (barometrikus) légköri nyomáshoz, mint túlnyomást viszonyítanak, illetve általánosságban nyomáskülönbséget értelmeznek. p absz = p bar + p túl Mértékegysége: 1 [N/m2] = 1 [Pa] 2

Épületgépészetben használatos: 1 [Pa] = 1* 10 [mbar] 5

vagy 1 bar = 1* 10 Pa ~ 10,2 mvo d . Me n n y i s é g m ér é s A mennyiségmérés módszerét alapvetően az határozza meg, hogy a feladat a mennyiség egyszeri (tömeg) mérése, vagy pedig egy (cső-, szerelvény-) keresztmetszeten időegység alatt áramló, áthaladó mennyiség (tömeg) meghatározása a feladat. 3

V = térfogat [m ], m = tömeg [kg], 3

V’ = térfogatáram [m /óra], m’ = tömegáram [kg /óra]

Építőipari, Faipari Szakképző Iskola és Kollégium; Kaposvár Cseri út 6.

1



2. S za b á lyo zá s t e c h n ik a i is m e ret e k a. V e zé r l é s : a vezérlőjel (rendelkező jel) végighalad a hatásláncon, eljut a beavatkozó szervhez és a beavatkozó szerven át működteti a vezérelt szakaszt. Legfőbb jellemzője, hogy hatáslánca nyitott, a rendelkezés és a beavatkozás az irányítani (vezérelni) kívánt jellemző értékétől függetlenül, külső jel hatására jön létre, és ennek eredménye nem hat vissza a vezérlőberendezésre. b. S za b á l yo zá s : hatáslánca zárt, a rendelkezés és a beavatkozás az irányítani kívánt (szabályozott) jellemző tényleges és kívánt (előírt) értékének elérése alapján az eltéréstől függő értelemben jön létre és hatására az eltérés csökken. (Negatív visszacsatolás!)

3 . L é gt e c h n ika i mé rés e k h e z s zü k s é ge s a la p is me re t e k a . I d e á l i s g á zo k ár am l á s i t ö r vé n ye i : -

Folytonosság (kontinuitás) [anyag-megmaradás – szűkület] A1*= A2*v2

-

= állandó

Bernoulli tétel: Energia-megmaradás – [Egyenletesen munkavégző képessége állandó]

ρ 2

áramló

ideális

folyadék

v 2 + p + ρgh + p o = állandó

Az összefüggés minden tagjának nyomásdimenziója van, szokás első tagját dinamikus nyomásnak, második tagját statikus nyomásnak, harmadik tagját hidrosztatikus nyomásnak, és a nyomások összegét össznyomásnak nevezni. D i n a m i k u s n yo m á s : a nyugvó közeget egy adott sebességre képes felgyorsítani. S t a t ik u s n yo m á s: az egyenesen áramló közeg belső nyomása H i d r o s zt a t i k u s n yo m á s : a közeg tömegének valamely felületre ható nyomása. Ö s s zn yo m á s : A fentiek számtani összege, azaz pÖ = pDIN + pST + pH = állandó Vízszintes csőszűkületre felírható: V2 v1

A2

A1

PDIN PDIN

PŐ

PST PST


2



b . V a l ó s á g o s g á zok ár a m l á s i t ör vé n ye i : -

Folytonosság (kontinuitás) [anyag-megmaradás – szűkület]

A1*= A2*v2 -

= állandó, azaz ideális és valóságos közegre egyaránt érvényes!

Bernoulli tétel:

Energia-megmaradás – [Egyenletesen áramló ideális folyadék munkavégző 1 képessége az áramlási veszteségek miatt csökken]

ρ 2

v1 + p1 + ρgh1 = 2

ρ 2

v 2 + p 2 + ρgh2 + ∆p 2

A légtechnikában általában elhanyagolható a hidrosztatikai nyomás, így valóságos gázokra felírható:

ρ 2

2

v1 + p1 =

ρ 2

2

v 2 + p 2 + ∆p

A légtechnikában szokásos jelöléssel: pDIN1 + pST1 = pDIN2 + pST2 + ∆p amiből ∆p = (pDIN1 + pST1) – (pDIN2 + pST2) = pÖ1 - pÖ2 azaz levezethető, hogy a légcsatorna 1-es és 2-es keresztmetszete között az áramló gáz nyomásvesztesége az össznyomások különbségével lesz egyenlő. ∆p= pÖ1 - pÖ2 c . S ú r l ó d á s é s üt k ö zé s h a t á s a a z á r am l ó g á zo k j e l l e m ző i r e : Bernoulli tételéből látható, hogy a ∆p nyomásveszteség egyenesen arányos a súrlódás mértékével. Az áramlás minőségét Reynolds bizonyította, hogy Re= vd/ν alapján Re<2320 az áramlás lamináris (réteges) Re>2320 estében az áramlás turbulens (örvénylő). [Re Reynolds szám, v áramlási sebesség, d átmérő, ν kinematikai viszkozitás.] A súrlódási nyomásveszteség felírható:

∆p S =

ρ 2

v2

l l λ = p din λ d d

Az l = a légcsatorna hossza, d = a légcsatorna egyenértékű átmérője és a λ = légcsatorna anyagától és kivitelétől függő súrlódási tényező. A pdin az áramló közeg átlagsebességéből számított dinamikus nyomás. A négyszög keresztmetszetű légcsatorna egyenértékű átmérője:

de =

4A K

A = légcsatorna keresztmetszete, K = a légcsatorna kerülete

1

A valóságos gázok részecskéi súrlódnak egymással és a légcsatorna falával is.


3



Ha a légcsatorna keresztmetszete vagy iránya megváltozik, elágazik, szabályozót vagy elzáró szerelvényt, szűrőt, hőcserélőt (kalorifert) építenek be. Ezeken a helyeken az áramló közeg ellenállásokba ütközik, veszít nyomásából. Ezeket a nyomásveszteségeket okozó ellenállásokat ütközési vagy alaki ellenállásoknak nevezzük. Számításuk:

∆p A = ζ

ρ 2

v 2 = ζp DIN

Az össznyomásveszteség:

∆p = Σ∆p S + Σ∆p A 4 . A lé gt e c h n iká b an a lk a lm a zo t t gya k o rib b mé ré s e k a . N yo m á s m é r és e : - Higanytöltésű barométer, membrános barométer (légköri nyomáshoz) [1…5000Pa] - U csöves, ferdecsöves mikro-manométerek (folyadékos mérők) [1…100Pa] - Fémrugós nyomásmérők [1…20Pa] A statikus nyomást, - mint az áramló közeg belső nyomását - a csatorna falán képezett 2-4 mm –es legalább 4 darab furaton keresztül mérjük és számtani középpel határozzuk meg a mért nyomás értékét. A gondosan kiképzett furat nem befolyásolja a közeg áramképét, míg a helytelen kiképzés örvényeket keltve torzítja az eredményt. Statikus nyomást meghatározhatunk úgynevezett Prandtl csővel is. Lényege, hogy az áramlás közepébe helyezzük a mérőfejet. Ez tulajdonképpen két egymást koncentrikusan körülvevő 90o-ban hajlított cső. A belső cső a csatornában áramló levegő össznyomásának meghatározására szolgál. A cső orrsíkján kialakuló torlóponti nyomás az össznyomás. A külső cső homloklapja zárt, de palástján a kis furatok szolgálnak a statikus nyomás érzékelésre. A műszer oldalsó kivezető csonkja csatlakozik a statikus nyomást mérőeszközre, míg alsó kivezetése az össznyomást mérőre. A dinamikus nyomás is mérhető, mint nyomáskülönbség, mert pdin = pö – pst. b . S e b e s s é g m ér é s e: - Anemométerek (lapátos, szárnykerekes, kanalas, platina hődrótos) - Közvetett mérés Prandtl csővel a dinamikus nyomásból számítva, ám 4 [m/s] felett. Ez utóbbinál különösen fontos, hogy a csővég az áramlással párhuzamos legyen. Általánosságban fontos, hogy ott kell mérni, ahol az áramlás képe már viszonylag egyenletes, tehát megfelelő távolságra minden alaki, ütközési ellenállástól, főleg a hosszú egyenes csőszakaszok alkalmasak erre.

pDIN


4



c . Á r a m l ó l e ve g ő m e n nyi s é g é n e k m ér é s e: Az áramló levegő mennyiségének, más szóval térfogatáramának mérésére három alapvető módszer terjedt el: -

Térfogatáram meghatározás átlagsebesség méréséből Térfogatáram meghatározása rotaméterrel Térfogatáram meghatározás szűkítő nyíláson mért nyomáskülönbségből 2

3

Átlagsebesség mérése: V’ = v * A = [m/s] * [m ] = [m /s] átlagsebesség-mérés Prandtl csővel, anemométerekkel stb. Rotaméter: úgynevezett úszóval ellátott mérőcső, melyről közvetlen leolvasható a térfogatáram. Az áramló levegő az átáramló mennyiséggel arányosan emeli meg (lebegteti) az úszót. (Laboratóriumokban használatos többnyire.) Szűkítőnyílás lehet mérőperem, vagy Venturi-cső. A mérés alapelve: a szűkületben nyomáscsökkenés és sebesség növekedés lép fel, mely arányos a geometriai méretekkel. A két oldalon mérni kell a nyomásokat megfelelő távolságban a szűkülettől! A Venturi-csőnél a szűkület előtt és a szűkületben mérünk. d . V e n t i l á t o r m u nk a p on t j a: A sorozatban gyártott ventillátorok munkaponti eltérése átlagban + 6 és – 9 %, míg egyedi megrendelésre gyártott ventillátornál ±15 % is lehet a megengedett legnagyobb eltérés. Feladat lehet az üzemi jellemzők mérése, így a munkapont meghatározása, melynek ismeretében a légtechnikai rendszer könnyebben beszabályozható. e . A n e m o s zt á t ok vi zs g á l a t a : Az anemosztát szelep beállításához a nyomásesés függvényében meghatározható a térfogatáram illetve a szabályozási jelleggörbe, a szelep beállítása.

5 . A lé gt e c h n iká b an a lk a lm a zo t t ve n t illá t o ro k n yo m á s vis z o n ya i

Légcsatornából szívó légcsatornába fújó ventilátor nyomásviszonyai


5



Szabadból szívó légcsatornába fújó ventilátor nyomásviszonyai

Légcsatornából szívó szabadba fújó ventilátor nyomásviszonyai

Szabadból szívó szabadba fújó ventilátor nyomásviszonyai


6

M é r é s é s s z a b á l y o z á s

Recommend Documents