Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Broda K., Filipek W.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 3

901--912

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.

2

Measurement of small values of hydrostatic pressure difference

Broda K., Filipek W.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 1

157--167

EN

In order to describe the fluid flow through the porous centre, made of identical spheres, it is necessary to know the pressure, but in fact – the pressure distribution. For the flows in the range that was traditionally called laminar flow (i. e. for Reynolds numbers (Bear, 1988; Duckworth, 1983; Troskolański, 1957) from the range 0,01 to 3) it is virtually impossible with the use of the tools directly available on the market. Therefore, many scientists who explore this problem have concentrated only on the research of the velocity distribution of the medium that penetrates the intended centre (Bear, 1988) or pressure distribution at high hydraulic gradients (Trzaska & Broda, 1991, 2000; Trzaska et al., 2005). It may result from the inaccessibility to the measurement methods that provide measurement of very low hydrostatic pressures, such as pressure resulting from the weight of liquid located in the gravitational field (Duckworth, 1983; Troskolański, 1957). The pressure value c. 10 Pa (Troskolański, 1957) can be generated even by 1 mm height difference between the two levels of the free water surface, which in fact constitutes the definition of gauging tools of today measuring the level of the hydrostatic pressure. Authors proposed a method of hydrostatic pressure measurement and devised a gauging tool. Then a series of tests was conducted aiming at establishing what is the influence of various factors, such as temperature, atmospheric pressure, velocity of measurement completion, etc. on the accuracy and method of measurements. A method for considerable reduction of hysteresis that occurs during measurement was also devised. The method of measurement of small hydrostatic difference measurements allows for the accuracy of measurement of up to 0.5 Pa. Measurement results can be improved successfully by one order of magnitude, which for sure would entail necessary temperature stabilization of the tool. It will be more difficult though to compensate the influence of atmospheric pressure on the measurement process.

PL

Aby opisać przepływ płynu przez ośrodek porowaty konieczna jest znajomość ciśnienia, a tak naprawdę jego rozkładu. Dla przepływów w zakresie umownie nazwanym laminarnym (tj. dla liczb Re (Bear, 1988; Duckworth, 1983; Troskolański, 1957) z zakresu 0.01 do 3) jest to praktycznie niemożliwe posługując się bezpośrednio dostępnymi na rynku przyrządami. Dlatego wielu naukowców zajmujących się tym zagadnieniem skoncentrowało się tylko na badaniach rozkładu prędkości medium przenikającego przez zadany ośrodek (Bear, 1988) lub rozkładu ciśnienia przy wysokich spadkach hydraulicznych (Trzaska i Broda, 1991, 2000; Trzaska i in., 2005). Jako przyczynę można wskazać niedostępność metod pomiarowych umożliwiających pomiar bardzo niskich ciśnień hydrostatycznych, czyli ciśnienia wynikającego z ciężaru cieczy znajdującego się w polu grawitacyjnym (Duckworth, 1983; Troskolański, 1957). Wartość ciśnienia około 10 Pa (Troskolański, 1957) może już wygenerować różnica 1 mm wysokości między dwoma poziomami swobodnego zwierciadła wody, co stanowi tak naprawdę rozdzielczość dzisiejszych przyrządów pomiarowych mierzących wielkość ciśnienia hydrostatycznego. Problem mierzenia tak niskich ciśnień dla cieczy nie tkwi w tym, że technicznie nie jest możliwe zbudowanie takiego czujnika, ale wynika z faktu, że możemy mierzyć ciśnienie wewnątrz ograniczonego obszaru z rozdzielczością np. 0.1 Pa tylko wtedy, gdy zmiana ciśnienia związana z położeniem lub przemieszczeniem przyrządu pomiarowego nie wpływa na dokładność. Dlatego czujniki o takim zakresie pomiarowym, budowane są tylko dla mediów gazowych. Przystępując do projektowania i konstruowania stanowiska pomiarowego założono, że pomiar ciśnienia w zakresie od 0 do 25 Pa ma być wykonany z dokładnością do 2%, czyli z rozdzielczością wynoszącą 0,5 Pa. Konstrukcję oparto o czujnik (różnicowy) model MS-321-LCD firmy Magnesense przeznaczony do mierzenia mediów gazowych. Zasadę pomiaru niskich ciśnień hydrostatycznych przedstawiono na Rys. 2. Na rys. 4 pokazano zdjęcie fragmentu autorskiej aparatury do pomiaru bardzo niskich wartości różnicy ciśnień hydrostatycznych. W artykule opisano tylko najważniejsze zagadnienia będące podstawą umożliwiającą skonstruowanie takiego urządzenia. Przystępując do pomiarów nie znano, w jaki sposób będzie zachowywać się aparatura i jaka metodyka pomiarów będzie najwłaściwsza i pozwalająca na osiągnięcie zakładanej dokładności. Zaprezentowana nowatorska metoda pomiaru małych różnic ciśnień hydrostatycznych pozwala mierzyć różnicę ciśnień hydrostatycznych z dokładnością do 0.5 Pa, co przedstawiono w artykule. Należy tu zwrócić uwagę, że przedstawiona metodologia pomiarów przy zastosowaniu doskonalszego czujnika pozwoli w przyszłości na zwiększenie dokładności pomiaru co najmniej o jeden rząd. Z pewnością wiązałoby się to z koniecznością zastosowania stabilizacji temperatury urządzenia. W trakcie pomiarów niekorzystnym zjawiskiem okazało się pojawienie histerezy, co pociągnęło za sobą konieczność opracowania metodologii wydatnego jej zmniejszenia poniżej klasy zastosowanego czujnika, co udało się osiągnąć a rezultaty przedstawiono na rys. 5, 6, 8, 9. Trudniej będzie natomiast skompensować wpływ ciśnienia atmosferycznego na proces pomiarowy.

3

Ciśnieniomierze firmy Panex do pomiarów parametrów wgłębnych w odwiertach eksploatacyjnych

Ordon-Harłacz K.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2006

|

R. 45, nr 2

65-72

PL

W artykule przedstawiono parametry techniczne i mechaniczne kilku elektronicznych ciśnieniomierzy wgłębnych firmy Panex. Opisano specyfikę ich funkcjonowania oraz wymieniono wady i zalety. Na przykładzie odwiertu Nosówka-7 w postaci wykresu pokazano zapis wyników pomiaru ciśnieniomierzem typu PANEX oraz uzasadniono ich funkcjonalność.

EN

In article were introduced the technical and mechanical parameters of several electronic deep-seated manometers of Panex Company. It was described their specific kelter as well as disadvantage and advantage. It for example bore-hole Nosowka-7 in figure of graph was showed the record of results of measurement the manometer of type PANEX as well as motivate their functionality.