Measurement of small values of hydrostatic pressure with the compensation of atmospheric pressure influence

• Autorzy: Broda K. , Filipek W.

Warianty tytułu

PL

Pomiar małych wartości ciśnienia hydrostatycznego z kompensacją wpływu ciśnienia atmosferycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Knowledge of pressure distribution (or differential pressure ) determines the fluid flow description through the porous medium. In the case of big Reynolds numbers it is not difficult, but for laminar flows (i.e. for Re numbers Bear, 1988; Duckworth, 1983; Troskolański, 1957) from the scope 0.01 to 3) this description is virtually impossible on the basis of the tools available on the market. The previous study (Broda & Filipek, 2012) focused on the difficulty of measurement in the case of small differences of pressure and suggested a new original method for the measurement. A new unit for the measurement was constructed consisting of two separate measurement containers. Then the measurements were conducted, which necessitated temperature stabilization of the device and compensation of the atmospheric pressure influence on the measurement process. This paper presents the results of the continuation of research concerning the methods and equipment for the measurement of very small pressure differences. The paper includes also the experience gained from the new measurement unit, which was presented in figures 1-5 subsequently presenting the concept of measurement of small values of hydrodynamic pressure with compensation of atmospheric pressure influence fig. 1; illustration presenting the state corresponding to the case of the lack of flow through the tested item fig 2; state corresponding to the fluid flow through the tested item fig. 3; then the description of the measurement of pressure drop on the tested item fig. 4 and the measurement methodology (relations (1) - (20)). Picture of the measurement unit and its components - fig. 5. Furthermore, the authors present an exemplary measurement series and focus on the method of measurement and data processing - tables 1-8 and figures 6-8. Table 4 presents the comparison of the measurement unit used in the previous research (Broda & Filipek, 2012) and the new one - presented in the paper. It should be noted that the structure has been simplified and the measurement accuracy has increased.

PL

Znajomość rozkładu ciśnienia (lub różnicy ciśnień) determinuje opis przepływu płynu przez ośrodek porowaty. W przypadku dużych liczb Reynoldsa nie nastręcza to większych trudności, lecz dla przepływów laminarnych (tj. dla liczb Re (Bear, 1988; Duckworth, 1983; Troskolański, 1957) z zakresu 0.01 do 3) jest to praktycznie niemożliwe w oparciu o dostępne na rynku przyrządy. Przyczyny powodujące taką sytuację zostały omówione w poprzednim opracowaniu (Broda i Filipek, 2012), w którym zwrócono uwagę na trudności pomiarów związane z napięciem powierzchniowym czy włoskowatością (Adamson, 1997). Zaproponowano (Broda i Filipek, 2012) nową, autorską metodę pomiaru bardzo małych różnic ciśnień oraz skonstruowano odpowiednie stanowisko składające się z dwóch oddzielnych zbiorników pomiarowych oraz przeprowadzono pomiary. Z przeprowadzonych badań (Broda i Filipek, 2012) wynikała konieczność zastosowania stabilizacji temperatury urządzenia oraz kompensacji wpływu ciśnienia atmosferycznego na proces pomiarowy. Niniejsza publikacja przedstawia wyniki kontynuacji badań nad metodami i aparaturą do pomiaru bardzo małych różnic ciśnień z uwzględnieniem zdobytych doświadczeń, w oparciu o nowe stanowisko pomiarowe, którego zasadę działania i budowę przedstawiono na rys. 1-5, kolejno przedstawiając koncepcję wykonania pomiaru małych wartości ciśnienia hydrodynamicznego z kompensacją wpływu ciśnienia atmosferycznego rys. 1; ilustrację obrazującą stan odpowiadający przypadkowi braku przepływu płynu przez badany obiekt rys. 2; omawiając stan odpowiadający przypadkowi przepływu płynu przez badany obiekt rys. 3. Kolejno omówiono stan odpowiadający pomiarowi spadku ciśnienia na badanym obiekcie rys. 4 oraz przedstawiono metodykę pomiaru (zależności (1) - (20)). Zdjęcie stanowiska badawczego oraz jego elementów ilustruje rys. 5. W dalszej części artykułu autorzy przedstawiają przykładową serię pomiarową zwracając uwagę na sposób prowadzenia pomiarów oraz opracowywania wyników tabele 1-3 oraz rysunki 6-8. W tabeli 4 przedstawiono porównanie stanowiska pomiarowego używanego w badaniach poprzednich (Broda i Filipek, 2012) oraz nowego - prezentowanego w artykule. Należy zwrócić uwagę na duże uproszczenie budowy stanowiska przy znacznym wzroście dokładności pomiarów.

Słowa kluczowe

EN

small values of differential pressure; measurement; filtration; manometers

PL

małe wartości różnicy ciśnień; pomiary; filtracja; manometry

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 3
• Strony: 901--912
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Broda K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Filipek W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Adamson W., 1997. Physical chemistry of surfaces. New York: John Wiley & Sons, Inc, s. 355.
• Bear J., 1988. Dynamics of Fluids in Porous Media. Dover Publications, INC. New York.
• Broda K., Filipek W., 2012. Measurement of Small Values of Hydrostatic Pressure Difference. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No.1, p. 157-167.
• Duckworth R.A., 1983. Mechanika płynów. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• Filek K., Roszczynialski W., Wacławik J., 1990. Laboratorium mechaniki płynów z elementami pomiaroznawstwa. Wydawnictwo AGH, Kraków.
• Filipek W., 2011. Badania modelowe hydrodynamicznych własności ośrodków porowatych zbudowanych z sieci komórekelementarnych. Praca doktorska AGH Kraków.
• Gabryszewski T., 1973. Wodociągi. PWN, Wrocław.
• Górniak H., Szymczyk J., 1999. Podstawy termodynamiki. Część I i II, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• Raymond W., 1997. Pressure Transducers, What They Are and How to Select One. Measurements and Control.
• Raymond W., 1998. Pressure Transducers. Flow Control.
• Szargut J., 1997. Termodynamika techniczna. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• Szydłowski H., 1978. Teoria pomiarów. praca zbiorowa pod red. Henryka Szydłowskiego, PWN.
• Troskolański A.T., 1957. Hydromechanika techniczna tom III Pomiary wodne. Państwowe Wydawnictwa Techniczne. Warszawa.
• Trzaska A., Broda K., 1991. Comparison of the Actual Course of the Phenomenon of Colmatage with Its TheoreticalDescription. Arch. Min. Sci., Vol. 36, No. 4.
• Trzaska A., Broda K., 2000. Possibility of Determining Colmatage Parameters and Functions Basing on the Theory ofColmatage and Experiment. Arch. Min. Sci., Vol. 45, 4, p. 527-542.
• Trzaska A., Broda K., Filipek W., Sobowska K., 2005. O zjawisku kolmatacji i jego wpływie na otoczenie. (The Phenomenon of Colmatage and Its Effect on the Environment). Arch. Min. Sci., Vol. 50, Special Issue, p. 43-56.