BTÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI DERSİ
BASINÇ VE NEM ÖLÇME DENEYİ
1. Basınç Ölçümü
1.a Piston ile basınç ölçümü
Manometreler düşük basınçları ölçmede kullanılan temel yöntemlerden biridir. Bourdon tip göstergelerin icadı ile birlikte basınç ölçümü mühendislik anlamda ciddi bir mesafe kaydetmiştir.
Bu deney setindeki tüm basınç göstergeleri bourdon tipte olup, bu yapının mekanizmasının ana iskeletini oluşturmaktadır ve yaklaşık 270° çevreleyen dairesel yaydan meydana gelmiştir.
Bourdon tüpleri bir ucundan sabitlenmiştir ve tüp içine bir basınç uygulandığında tüpte meydana gelecek doğrulma hareketi dişliler vasıtasıyla gösterge kadranına orantılı bir şekilde aktarılacaktır.
Göstergede meydana gelen değişim aralığı, Bourdon tüpünde kullanılan malzemenin türüne ve kalınlığına bağlıdır.
Bourdon ölçerinin doğruluğunu kontrol etmek istendiğinde, olağan prosedür, bilinen bir basınçla ölü ağırlık yüklemek ve basıncı iletmek için yağ veya su kullanmaktır.
Sistemdeki gerçek hidrostatik basınç (P) Pistona uygulanan M kg'lık (piston kütlesi dahil) bir kütleye bağlı olarak şu şekilde verilir:
𝑃 =𝑀 ∗ 𝑔 𝐴 [𝑁
𝑚2]
Burada A pistonun yüzey alanı (m2 biriminde), g yerçekimi ivmesi (m/s2).
Tablo 1. Basınç Tablosu
Artan Basınç Azalan Basınç Piston
üzerine eklenen kütle
Total kütle (piston dahil) M
Hesaplanan Basınç
Gösterge Basıncı
Gösterge Hatası
Gösterge Basıncı
Gösterge Hatası
kg kg kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2
1.b Monometre ile basınç ölçümü
U tüp manometrenin eğik kolu 54 ° 'lik bir açıya ayarlanmıştır ve Şekil 1’de gösterilmektedir.
Şekil 1. Dikey ve Eğik U tüp manometre
𝑃𝑔 = 𝑃𝑢 = 𝑃𝑣 𝑃𝑢 = 𝑃1− 𝑃2 𝑃𝑣 = 𝑃1− 𝑃2𝑠𝑖𝑛54
Burada Pg gösterge basıncı, Pu dikey U tüpten hesaplanan basınç değeri, Pv ise eğimli tüpten hesaplanan basınç değeridir. Buradan elde edilen değerler Tablo 2’ye yazılır.
Tablo 2. Manometre ve basınç göstergesi karşılaştırma tablosu
Basınç Ortamı Vakum Ortamı
Bourdon Göstergesi
Eğik U tüp manometre
Dikey U tüp
manometre
Bourdon Göstergesi
Eğik U tüp manometre
Dikey U tüp
manometre mmH2O ΔmmH2O ΔmmH2O mmH2O ΔmmH2O ΔmmH2O
0 0
50 -50
100 -100
150 -150
200 -200
250 -250
300 -300
350 -350
400 -400
2. Nem Ölçme
Özgül Nem (w): Göz önüne alınan nemli hava içindeki su buharı kütlesinin kuru hava kütlesine oranına mutlak veya özgül nem denir.
Bağıl Nem (φ): Havadaki su buharı miktarının, aynı sıcaklıkta havada bulunabilecek en çok su buharı miktarı oranına bağıl nem denir. Bağıl nem konforu önemli ölçüde etkiler. Çünkü insan vücudunun buharlaşma yoluyla ne kadar ısı atabileceği havanın bağıl nemi ile ilgilidir.
Çiğ Noktası Sıcaklığı (Tçiğ): Hava sabit basınçta soğutulduğu zaman yoğuşmanın başladığı sıcaklığa çiğ noktası sıcaklığı denir. Başka bir deyişle, çiğ noktası sıcaklığı suyun buhar basıncındaki doyma sıcaklığıdır.
Kuru Termometre Sıcaklığı (Tk): Havanın içindeki nemin ve güneş radyasyonunun etkisi olmaksızın herhangi bir termometre, termo eleman veya bir sıcaklık ölçerle ölçmüş olduğumuz sıcaklığa kuru termometre sıcaklığı denir.
Adyabatik Doyma (Tady) ve Yaş Termometre Sıcaklıkları (Tyaş):
Şekil 2. Adyabatik doyma işlemi
Şekil 2’de gösterilen açık sistemde doymamış hava (T1, φ1, ω1) suyun üzerinden geçer. Bu akış sırasında bir miktar su buharlaşarak havaya karışır, havanın nemi artar, sıcaklığı ise azalır (çünkü suyun gizli buharlaşma ısısının bir bölümü havadan sağlanmaktadır). Bu sebepten dolayı yaş termometre sıcaklığı kuru termometre sıcaklığından daha düşük sıcaklıkta olmaktadır. Eğer kanal yeterince uzunsa hava kanaldan doymuş olarak (φ2 = %100) ve adyabatik doyma sıcaklığında (T2) çıkar. Şekil 2’deki sistemde Q = 0, W = 0, PE (potansiyel enerji) ve KE (kinetik enerji) değişimleri ihmal edildiğinde, termodinamiğin I. yasası yani enerjinin korunumu denkleminden elde edilir.
Ancak adyabatik doyma sıcaklığının yukarıda anlatılan biçimde bulunabilmesi pratik bir yöntem değildir. Uygulama açısından daha elverişli bir yöntem termometrenin ucuna ıslak pamuk bağlayarak sıcaklık ölçümüdür. Bu şekilde ölçülen sıcaklık yaş termometre sıcaklığı diye adlandırılır. Bu yöntemin de dayandığı temel ilke adyabatik doyma sıcaklığı ile aynıdır. Bu sebepten atmosferik basınçta adyabatik doyma sıcaklığı ile yaş termometre sıcaklığı birbirine eşit kabul edilebilir.
Tablo 3. Havanın özellikleri
Parametre 1 2 3 4 5
Kuru Termometre Sıcaklığı (°C)
Yaş Termometre Sıcaklığı (°C)
Hair Hygrometer (%)
Whirling Hygrometer (%)
Bağıl Nem (%)
Sıcaklık Sensörü (°C)
Özgül Nem (kgnem/kgkuruhava)
Entalpi (kJ/kgkuruhava )
Özgül Hacim (m3/kgkuruhava)
KAYNAKÇA
TecQuipment TE6 Humidity Measurement Bench User Guide TecQuipment H30 Pressure Measurement Apparatus User Guide
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2014). Thermodynamics (in SI Units): An Engineering Approach.
943 APPENDIX 1
Prepared by Center for Applied Thermodynamic Studies, University of Idaho.
1.0
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
0.45
0.400.36 Enthalpy
—————— Humidity ratio
Dh
—— D
=
Sensible heat —————–
Total heat H D
ST H —— D =
60 50403020 Dry bulb temperature °C
100
70
80
90
100
110
120
Sensible heat —————–Total heat
DHS
—— D=HT
1.0–∑ –5.0
–2.0 0.0
1.0
2.0
2.5
3.0
4.0 5.0 10.0
∑
0.1 0.2
0.3 0.4 0.6 0.5
0.8 0.7
1.0
1.52.04.0
–4.0 –2.0
–1.0 –0.5
– 0.2
∑
0
Enthalp h) kilojo y ( ules per kilogram dry air
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Sat uration temperat ure °C
5
10
15
20
25
30
30
0.94
30
20
15
10
5
0 0.90
0.88
0.86
0.84
0.82
0.80
0.78
28
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
26 24 22 20 18 16 14 12 10 8
10% relati
ve humidity
25 wet b
ulb temperat ure °C 0.92 volume cubic meter per kilogram dry air
Hu midity ratio (
) grams moistu re per kilogram dry air
6 4 2
ASHRAE Psychrometric Chart No. 1 Normal Temperature Barometric Pressure: 101.325 kPa ©1992 American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Sea Level FIGURE A–31 Psychrometric chart at 1 atm total pressure. Reprinted by permission of the American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA; used with permission.
cen98179_ch18_ap01_897-946.indd 943
cen98179_ch18_ap01_897-946.indd 943 11/29/13 9:52 AM11/29/13 9:52 AM
