SZŰRŐSZÖVET VIZSGÁLATA

(Zsákos porszűrő)

(Mérési segédlet)

1. A mérés célja

Nagy hatásfokú porszűrési feladatokra alkalmas eszköz az ún. zsákos porszűrő. Ez a berendezés a poros gázt szállító légvezetékbe épített, adott porozitású szálas szövetanyagból kialakított szűrőzsákból áll. A zsákos porszűrőt jellemzi:

- a porterhelés nélküli szűrő nyomásesés, ún. üresjárási jelleggörbe: Dp_sz,ü=f(q_v)

- az adott állandó porterhelés (q_mp) melletti Dp_sz,p szűrő nyomásesés jelleggörbe, különböző q_v levegő átáramlási térfogatáramok esetén: Dp_sz,p=f(q_v)

-

M I N T A

az adott állandó q_v levegő átáramlási térfogatáram melletti Dp_sz,p nyomásesés, különböző porterhelések (q_mp) esetén. Dp_sz,p=f(q_mp)

A mérési feladat a poradagoló-rendszer kalibrálása után a zsákos porszűrő fenti karakterisztikáinak kimérése: a porterhelés nélküli szűrő nyomásesését a térfogatáram függvényében, illetve a különböző beállított porterhelések vagy térfogatáramok esetén különböző hosszúságú szűrőzsákok nyomásesését mérjük.

2. A mérőberendezés

1. ábra Zsákos porszűrő mérőberendezés

1. zsákos porszűrő ház, 2. szűrőszövet /zsák/ 3. nyomásmérő hely, szűrő előtt

4. nyomásmérő hely, szűrő után 5. poradagoló berendezés 6. motor fordulatszám-szabályozó

7. csővezeték 8. átfolyó mérőperem (d=6mm, D=18mm)

9. fúvó 10. fúvó fordulatszám-szabályozó

11. por tároló tégely 12. mérleg 13. U-csöves manométer

3. A mérés során egyszer mért adatok, felhasznált mérőeszközök

Környezeti hőmérséklet: t₀ =…… ºC

Környezeti nyomás: p₀ =……. Pa

U-csöves vizes manométer: r_víz = 1000 kg/m³

U-csöves higanyos manométer: r_Hg = 13.6·10³ kg/m³

Ferdecsöves manométer: r_alkohol = 840 kg/m³

Levegő sűrűség: r_lev = ? kg/m³

r_lev =? (R=287 J/(kg·K), =1,4; )

Átfolyó mérőperem adatok: d = 6mm, D=18 mm, b⁴=(d/D)⁴=0,01235

A q_V térfogatáram számítható az átfolyó mérőperem sarokmegcsapolásain mért nyomáskülönbségből az alábbi összefüggés szerint:

.

Ehhez szükséges az átfolyási szám és expanziós szám meghatározása táblázat alapján vagy az alábbi képletek segítségével iterációval:

ahol

mely összefüggésben a mérőperem átmérőviszonya:

,

a Reynolds-szám:

,

az A tényező értéke pedig:

,

a közeg összenyomhatóságát pedig az expanziós szám (kompresszibilitási tényező) veszi figyelembe (jelen csekély nyomásváltozás estén az e=1 egységnyi értékkel lehet számolni):

.

A fenti képleteket javaslom pl. Excel-ben történő kiértékeléshez (2-3 iterációs lépés elegendő), vagy a Reynolds-szám és a átmérőviszony alapján az alábbi táblázatból való kiválasztással (sorokban és oszlopokban szereplő értékek közötti lineáris interpoláció!) is történhet manuálisan az iteráció, de az nehézkes és hosszadalmas.

2. ábra Az átfolyó mérőperem a átfolyási számának meghatározására szolgáló a=f(b⁴;Re_D) táblázat és Re_D szám számításához szükséges kinematikai viszkozitás hőmérséklet-függése.

Felhasznált mérőeszközök, berendezések felsorolása:

Hőmérő: ………………………………………..

Barométer: ………………………………………..

U-csöves vizes manométer: ………………………………………..

Ferdecsöves manométer: ………………………………………..

Digitális mérleg: ………………………………………..

Zsákos szűrő méretei, típusa: ………………………………………..

Poradagoló: ………………………………………..

Mérőperem: ………………………………………..

Fúvó: ………………………………………..

Villanymotor: ………………………………………..

Fordulatszám-szabályozó: ………………………………………..

4. A mérés menete

4.1. Poradagolás tömegáram kalibráláció:

a., A poradagolás kalibrációját (időegység alatti pormennyiség mérése, por tömegáram meghatározása) a mérés előtt kell elvégezni. Ehhez szükséges eszközök a poradagoló berendezés, egy időmérő eszköz (stopper, másodpercmutatós karóra) és a digitális kijelzésű 0.1g vagy 0.01g pontosságú mérleg. A poradagoló berendezés egyenlőtlensége miatt a min. Dt =1-2 percig tartó mérést legalább kétszer meg kell ismételni. Az így mért Dt időegység alatti m_p portömeg értékeknek számtani átlagát vesszük, ami az adagolt (állandó) q_mp portömegáramát jelenti. q_mp = m_p /Dt [g/s]

b., A por bejuttatását a csigás adagoló berendezés nélkül is meg lehet oldani, amennyiben kézzel is azonos mennyiségű poradagokat tudunk a szűrőbe juttatni. A jelen mérés során ezt az adagolási módot is használhatjuk. Az adagolás kalibrációja a jegyzőkönyv végén található a táblázatban. A tényleges mérés során egy adag por a (~0.05) gramm legyen, melyet 0.01 gramm pontosságú mérlegen lehet kimérni. Az adott poradagokat egyelő idő alatt (pl. 15 sec alatt) kell bejuttatni a szűrő szívóoldali nyílásán. Ebből pl. a poradagolás tömegárama már számolható.

A digitális mérleg használatánál ügyelni kell annak nullázására, tárázásra, illetve a mérés utáni tisztítására!

Amennyiben több állandó porterheléssel is mérni akarunk, a kalibrálást minden egyes beállítandó porterhelésre előzetesen el kell végezni! (Kézi adagolásnál ez nem alkalmazható.)

4.2 Zsákos szűrő elkészítése, a mérőberendezés összeszerelése:

A szűrőszövetből egy megfelelő hosszúságú (L₁) darab áll rendelkezésre. Arra a zárókupakot fel kell rögzíteni, és az együttes tömeget (üres szűrő tömegének meghatározása céljából) lemérni. Majd a beszívócsonkot is felrögzítve az így kialakított zsákos szűrőt a szűrőházba kell helyezni, majd a házhoz -légmentesen lezárható módon- csavarokkal rögzíteni kell. Meg kell győződni arról, hogy a szűrő előtti ill. utáni nyomáskivezetések nincsenek-e eltömődve, ill. hézagmentes-e a tömítés.

A szűrő utáni csővezetéket csatlakoztatni kell az átfolyó mérőperemet tartalmazó egyenes mérőszakaszhoz, ill. azután a fúvó szívócsonkjához.

Figyelem! A manométereket csak a berendezés beindítása után csatlakoztassuk a nyomásmérő helyekhez, és akkor is gondosan ügyelve, hogy azok méréshatára megfelelő-e! Amennyiben szükséges, nagy szűrő nyomásesés ill. térfogatáramok esetén használjunk vizes U-csöves manométert a ferdecsöves mikromanométer helyett!

A kalibráció után a fúvó motorjának és fordulatszabályozójának hálózati csatlakoztatása után a mérést az üres szűrő nyomásesésének mérésével kezdjük.

A légfúvó fordulatszámának szabályozására két potenciométer áll rendelkezésre. Ezekkel lehetőség van a fúvó maximális térfogatáramának beállítására. Ezáltal elkerülhetjük a manométer méréshatárának túllépését, és így a mérőfolyadék (víz, alkohol) mérőcsőbe való túlfolyását!

4.3 Üres szűrő nyomásesése:

M I N T A

A mérést a porterhelés nélküli üres szűrőszövet nyomásesésének a mérésével kezdjük. Ügyelni kell a nyomásmérő eszköz megválasztására! A ferdecsöves alkoholos, U-csöves vizes manométerek közül ki kell választani az adott szűrőhöz megfelelő méréshatárral rendelkező legpontosabb mérőeszközt. A fúvót a mérőeszköz által beállíthat maximális térfogatáramon járatva, a szűrő előtti ill. utáni nyomáskivezetésekre csatlakoztatott szilikon csöveket a manométer (+/-) nyomásmérő csatlakozóihoz óvatosan közelítve meghatározhatjuk megfelelő méréshatárú műszert. Így a szűrő előtt ill. után elhelyezett nyomásmérő pontokhoz csatlakoztatjuk a megfelelő manométert.

A mérőperemhez ugyancsak csatlakoztatunk egy megfelelő manométert.

A fúvó fordulatszámának növelése mellett regisztráljuk a szűrő nyomáseséséhez Dp_sz,ü tartozó manométer kitérést Dh_sz,ü és a mérőperem nyomáseséséhez tartozó kitérést Dh_MP.

4.4 Szűrő nyomásesésének mérése porterheléssel:

Az üres szűrő nyomásesésének mérésénél leírtakat kell megismételnünk, de most már a port is adagoljuk, a szűrő előtti nyíláson keresztül. Az adagolásnál ügyelni kell, hogy a por bejusson a szűrő szívócsövébe! Egy adott q_v térfogatáramon végzett mérésnél a szűrő eltömődésével a fúvó egyre jobban terhelődik, kevesebb térfogatáramot képes szállítani, így a fúvó fordulatszámának kismértékű korrigálására van szükség.

A kb. 15-15s-ig tartó mérések + műszerleolvasások között a kézi poradagolást szüneteltetni kell, ha pedig adagoló berendezés van, akkor pedig annak leállításával vagy pedig az adagoló berendezés leállítása nélkül a folyamatosan adagolt port egy odahelyezett külön tálkába való felfogásával, amíg a manométereken mutatott értékeket le nem olvassuk.

Addig ismételjük ezeket a méréseket, amíg a szűrő nyomásesése az azt mérő manométer méréshatárát el nem éri. (ez a fenti kis poradagok esetén kb. 15-20 mérési pontot jelent)

Szükség esetén a méréseket megismételjük más szűrőszövettel, vagy más porterheléssel, a mérést vezető oktató helyszíni útmutatása alapján. Rendelkezésre áll: 4-féle hosszúságú szűrőzsák, mindegyikből 2-2 db, hogy a különböző porterheléses állapotot össze lehessen hasonlítani adott szűrőzsák-hossz esetén.

5. Eredmények (!PÉLDA! Az alábbi diagramok csak jellegre helyesek!)

A jegyzőkönyvben szerepeltetendő eredmények (táblázat és diagram formájában is):

/Minden mért és számított adat a mérési jegyzőkönyv fontos része. A mérési jegyzőkönyvet a mért eredmények (táblázatos, diagramos, szöveges, stb.) elemzése, kiértékelése zárja. Egyéb, a mérési jegyzőkönyvvel kapcsolatos követelmények a honlapon találhatók./

1. Poradagolás kalibrációja, táblázatban m_p[g]=f(t)[s]

A 15s-ig adagolt portömegek (grammban):

1.	vagy poradagoló
0,15g/15s = 0.01 g/s	1) 1.32 g / 2 perc	2) 1.44g / 2 perc	2) 1.37 g / 2 perc

2. Üres szűrő nyomásesése a térfogatáram függvényében, Dp_sz,ü [Pa] = f (q_v) [liter/s]

M I N T A

Poros szűrő nyomásesése az adagolt por tömegének függvényében, Dp_sz,p[Pa]=f(m_p)[g]

(Adatpontokra illesztett (0,0) pontból induló lineáris trendvonal, egyenlet, szórásnégyzet)

A méréssel kapcsolatos egyéb gyakorlati tudnivalókat a helyszínen ismertetjük.

A mérési jegyzőkönyv egyéb formai követelményeit a szintén letölthető „mereskov.doc” tartalmazza.

Ajánlom a mérési jegyzőkönyv borítólapjának a honlapon ugyanitt letölthető egységes borítólapot! www.ara.bme.hu

A jegyzőkönyv beadási határideje a mérés után 2 héttel. A jegyzőkönyvvel kapcsolatos konzultáció az Áramlástan Tanszéken, lehetőleg előre egyeztetett időpontban.

Bővebb felkészüléshez pl. Dr. Lajos T. előadásjegyzete használható

Budapest, 2007.10.10.

Suda Jenő Miklós, egyetemi adjunktus

ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK - www.ara.bme.hu - 463-3465 - suda@ara.bme.hu