نام و نام خانوادگی:            محمد مهدی محمودی وند آزمایش:11/09/1392  

کلاس:2A3         شماره:3   

عنوان: اندازه گیری جریان سیالات                    هدف: اندازه کیری جریان آب به وسیله ونتوری متر

تئوری:

اندازه گیری شدت جریان

اندازه گیری شدت جریان در یک سیستم انتقال مایع بخش مهمی از عملیات را شامل می شود.به علاوه اندازه گیری در حین عملیات واقعی برای اطمینان از عملکرد سیستم در جهت پیش بینی شده الزامی است.

چندین وسیله اندازه گیری جریان وجود دارد که ضمن ارزان بودن به طور غیرمستقیم شدت جریان جرمی و سرعت را اندازه می گیرند شامل:

1- لوله پیستو

2- اریفیس متر

3- لوله ونتوری

در هر سه روش بخشی از اندازه گیری شامل اختلاف فشار است.

وسیله ای که غالباً برای این هدف استفاده می شود :

لوله ونتوری (ونچوری) (Venturi Tube):

گلوگاه لوله ونتوری از یک استوانه ی باریک تشکیل شده که گلویی (Throat) نامیده می شود. دهانه ی ورودی گلوگاه به تدریج جمع یا باریک می شود (مانند یک نازل) ، اما دهانه ی خروجی آن به صورت یک شیپوره ی واگرا (Diffuser) به تدریج باز می شود. با استفاده از یک لوله ی ونتوری ، افت فشار به طور قابل توجهی نسبت به افت فشار گلوگاه اریفیس دار و یا نازل دار کم تر می شود. علت کم بودن افت فشار لوله ی ونتوری ، بیشتر به علت شکل دهانه ی خروجی آن است. در لوله ونتوری ، فشارهای استاتیک P1 و P2 با استفاده از دو حلقه ی فشار سنجی حس می شوند. این دو حلقه ، هر یک دارای یک سری سوراخ هستند که با فاصله ی مساوی از یکدیگر قرار دارند و به داخل لوله ونتوری ارتباط دارند. معمولا ونتوری دارای ساختمانی با بخش های زیر است:

بخش بالا دست جریان که قطر آن برابر قطر لوله است و دارای یک آستر برنزی و یک حلقه ی پیزومتری برای تعیین فشار استاتیک است:

-یک قسمت مخروطی همگرا.

-گلوگاه استوانه ای با آستر برنزی ، مجهز به حلقه ی پیزومتری.

-یک قسمت مخروطی با واگرایی تدریجی که نهایتا اندازه ی آن برابر قطر لوله می شود.

 -یک مانومتر دیفرانسیلی که به حلقه های پیزومتری متصل است. 

اندازه ی ونتوری متر با قطر لوله و گلوگاه آن مشخص می شود. برای آن که نتایج حاصل از اندازه گیری دقیق باشد ، باید طول ونتوری متر حداقل ده برابر قطر لوله باشد. در جریان خروجی از لوله به طرف گلوگاه ، سرعت به مقدار زیادی افزایش و متناظر آن فشار کاهش می یابد. مقدار دبی در جریان تراکم ناپذیر تابعی از مقدار نشان داده شده به وسیله ی مانومتر است.

فشارها در قسمت اولیه و گلوگاه دستگاه ، فشار های واقعی هستند و سرعت های به دست آمده از معادله ی برنولی سرعت های تئوری خواهند بود. وقتی که در معادله ی انرژی ، افت ها را در نظر بگیریم ، سرعت ها واقعی خواهند بود. ابتدا به کمک معادله ی برنولی ( بدون درنظر گرفتن افت هد )  سرعت تئوری در گلوگاه را به دست می آورند و با ضرب کردن آن در ضریب سرعت Cv سرعت واقعی مشخص خواهد شد. نسبت قطرها معمولا در محدوده ی 25/0 تا 75/0است. افت فشار حاصل از نصب نیز در حدود 10 تا 15درصد تغییر هد بین قسمت های ورودی ونتوری و گلویی می باشد.

در هنگام انتخاب این دست وسایل اندازه گیری فلو باید این نکته را هم در نظر گرفت که اثر لوله ونتوری در مختل کردن جریان سیال و تلفات انرژی کمتر از نازل ها و همچنین نازل نیز اتلافات کمتری نسبت به اریفیس دارد ، البته این موضوع را هم باید در نظر گرفت که در مورد قیمت آن ها این نسبت ها برعکس است.

 مانومتر( لولهu شکل):

لوله با قطر كم و ثابت به شكل u لاتين كه باسيالى به نام سيال مانومتر پر مى شود که حاوی آب یا جيوه بوده که  به نوع كاربرد بستگی دارد.طول بازوهای مانومتر هیچ تآثیری روی فشار اندازه گیری ندارد.

برای تحلیل فشار در مکان های مختلف مانومتر  احتساب فشار در نقاط انتخاب شده با شروع از یک طرف مانومتر و ادامه ان تا طرف دیگر است . 

در اندازه گیری فشار در جریان سیال معمولاٌ با سه نوع فشار مواجه هستیم :

1.فشار استاتیک

2.فشار دینامیک

3.فشار سکون 

-فشار استاتیک همان فشار ترمودینامیک واقعی که توسط اولین جمله معادله برنولی بیان می شود .یک روش معمول برای اندازه گیری فشار استاتیک از طریق تعبیه سوراخی در کانال می باشد.

فشار ديناميك به فشار ناشی از انرژی جنبشی سیال فشار دینامیکی گویند.

لوله پیتو:

یک حسگر رایج برای اندازه گیری سرعت سیال است. اصل طراحی آن بر پایه وجود فشارهای سکون و استاتیک ، هنگامی که یک جسم در سیال جاری قرار دارد استوار است.

سیستم از دو لوله هم محور کوچک که هر کدام خروجی مجزایی مرتبط هستند تشکیل یافته .سوراخ ورودی لوله داخلی مستقیماٌ در مسیر جریان سیال قرار دارد در حالی که ورودی لوله خارجی یک یا چند سوراخ است که در محیط لوله خارجی تعبیه شده است. خروجی های لوله پیتو جهت اندازه گیری اختلاف فشار به مانومتر متصل شده اند.

اریفیس متر:

با گذاشتن یک مانع (محدودیت) با ابعاد معلوم در برابر جریان در یک لوله می توان از فشار در دو طرف مانع و سرعت از میان مانع برای اندازه گیری شدت جریان سیال استفاده نمود. اریفیس متر حلقه ای که در یک لوله قرار داده می شود و مساحت سطع مقطع لوله را به یک مقدار معلوم کاهش می دهد. با نصب مبدل فشار (تراند یوسد) در مکان های بالا دست و پایین دست اریفیس تغییرات فشار را اندازه گیری می شود.

اگر از مانومتر  براى تعیین افت فشار استفاده کنیم مقدار ضریب اریفیس C تابع :

1.محل دقیق فشار سنج ها

2. عدد رینولدز

3. نسبت قطر لوله به قطر اریفیس 

ونتوری متر:

برای کاهش اتلاف انرژی که در اثر اصطکاک ایجاد شده توسط انقباض ناگهانی جریان در یک اریفیس متر به وجود می اید.

تفاوت ونتوری متر و اریفیس متر:

1-ونتوری باید برای اطمینان از زاویه دمای مناسب ورودی و خروجی از ونتوری کاملاٌ رقیق باشد

2-ونتوری متر به طول مشخصی از لوله جهت نصب نیاز دارد.

3- اریفیس متر ارزان تر بوده و طراحی ان از ونتوری متر ساده تر است

روتامتر: 

در این وسیله ارتفاع شاقول که شناورهم نامیده می شود در یک لوله مخروطی نشان دهنده شدت جریان می باشد. شناور در یک لوله مخروطی که بزرگترین قطر آن در سمت بالا قرار دارد به طرف بالا و پایین حرکت وسیال از پایین به طرف بالا جریان دارد و شناور را به طرف بالا می راند. چون شناور چگالی بیشتری دارد معلق می ماند تا زمانی که فشار بتدریج افزایش یابد و اثر شناوری سیال شاقول را به سمت بالا جابجا کند وبعد سیال بین شناور ودیواره لوله جریان می یابد و همانطور که مسیر عبور جریان افزایش می یابد یک تعادل مکانیکی میان مکان شناور و اختلاف فشار در دو طرف ان و نیروهای شناور برقرار میشود.بنابراین جریان سیال را می توان اندازه گیری نمود.

جنس ماده ایی که لوله آنان ساخته می شود  شیشه ای ، اکریلیک، فلزی می باشد.

شناور :

گوی شکل : برای اندازه گیری شدت جریان های پایین تر

آئرودینامیک: شدت جریان های بالاتر و کاربردهاییکه مستلزم دقت بالا با گرانروی ثابت است.

جنس موادی که شناور از آن ساخته می شود شیشه سیاه، یاقوت کبود، فولاد ضد زنگ ، تنگستن می باشد.

ظرفیت روتارومترها بر حسب 2 سیال:

1.    اب در دمای 20 درجه سانتیگراد

2.    هوا در دماي 20 درجه و در فشار101.3Kpa

مزیت روتامتر بر اریفیس متر:

1.    به توزیع سرعت در جریان سیال متحرک حساس نیست .

2.    در نصب آن نیاز به بخش مستقیم لوله در بالا و پایین وسیله اندازه گیری نیست.

3.    در محدوده گسترده ایی از جریان تکرارپذیری خوبی می دهد.

4.    برای نیازهای خاص مانند حجم کم و فشار زیاد نیز قابل رشد هستند.

چند روش دیگر برای کابردهای ویژه صنایع غذایی:

1.  جابجایی حجمی به عنوان یک  اصل اندازه گیری جریان ، از یک محفظ اندازه گیری با حجم معلوم که حاوی یک موتور دوار است استفاده می کند. همانطور که جریان از میان محفظه هدایت می شود روتور می چرخد و حجم معلومی از سیال را جابجا می کند .شدت جریان توسط نمایش  تعداد دورهای روتور و احتساب حجم در هر دور اندازه گیری می شود.

2.  از فراصوت به عنوان مکانیسم حسگر استفاده می کند .معمولاٌ دراین روش ها از پاسخ یک موج هدایت شده با فرکانس بالا به سمت جریان استفاده می کنند.

3.  استفاده از گرداب های ایجاد شده ناشی از قرار دادن یک جسم نامنظم شکل در مسیر جریان است. چون گرداب ها با فرکانس که تابع شدت جریان است به سمت پایین حرکت می کند از این فرکانس به عنوان معیاری از شدت جریان استفاده نمود. معمولاٌ با قرار دادن ترمیستورهای داغ در مسیر گرداب و ثبت شدت های سرد شدن انها می توان این فرکانس ها را اندازه گیری نمود

4.  شدت جریان در یک لوله با قرار دادن یک چرخ توربینی در مسیر جریان نیز اندازه گیری می شود در حالی که شدت جریان تغییر می کند سرعت چرخش نیز متناسب با ان تغییر می کند اندازه گیری دوران با استفاده از آهن رباهای کوچکی که به بخش چرخان توربین متصل هستند انجام می شود. آهن رباها ضربانی را تولید می کند که به وسیله مدار مارپیچ که در دیواره خارجی لوله قرار گرفته است دریافت وثبت می شود . 

 فلومترهای اختلاف فشار (اختلاف حد)

(Differential – pressure (Differential Head) Flow Meters):

گاهی اوقات می توان یک کمیت را از طریق کمیتی مرتبط با آن اندازه گیری نمود. اندازه گیری فلو مترادف با اندازه گیری سرعت است و اندازه گیری سرعت معمولا نیاز به اجزا و قطعات مکانیکی و متحرک دارد که به دنبال آن استهلاک و نیاز به تعمیر و سرویس مطرح می شود. با اندازه گیری فلو از طریق فشار می توان اجزا و قطعات متحرک را حذف نمود و دوام و استحکام اندازه گیر را بالا برد ، به علاوه چنین طرحی معمولا ساده تر و ارزان تر است.

یک سیال تحت فشار و در حال حرکت در یک لوله دارای سه نوع انرژی است:

 انرژی پتانسیل ( h)، انرژی جنبشی ( υ²)و انرژی فشاری ( P). قانون برنولی در واقع اصل بقای انرژی در سیالات است و رابطه به صورت زیر بیان می شود:

" جمع انرژی جنبشی ، انرژی پتانسیل و انرژی فشاری در یک سیال ثابت است."

بنابراین با ثابت بودن انرژی پتانسیل اگر انرژی جنبشی افزایش یابد ، آنگاه انرژی فشاری کاهش خواهد یافت. به بیان دیگر اگر سرعت سیال (انرژی جنبشی) را افزایش دهیم ، فشار (انرژی فشاری) کم می شود. 

  گلوگاه دارای صفحه ی اریفیس دار (Orifice Plate Restriction):

1. گلوگاه صفحه ای اریفیس دار یک صفحه ی فلزی نازک و دایره ای می باشد ، که در وسط آن سوراخی تعبیه شده است. اریفیس در لوله به صورتی واقع می شود که محور آن با محور لوله منطبق باشد. البته اریفیس هایی که هم محور با محور لوله قرار نگرفته باشند نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

مقطع خطوط جریان سیال پیش از اریفیس کم کم باریک می شود و این باریک شدن تا فاصله ی اندکی پس از اریفیس نیز ادامه دارد تا این که مقطع جریان سیال به حد اقل می رسد. از این نقطه به بعد سطح مقطع جریان سیال به تدریج افزایش پیدا می کند ، تا قطر لوله کاملا پر شود. در این وسیله فشار بعد از محل صفحه ی اریفیس دار با فشار اصلی (یعنی فشار پیش از نقطه ی جمع شدن خطوط جریان) هرگز برابر نمی شود.

در زمانی که سیال از یک صفحه ی اریفیس دار عبور می کند ، در اطراف لبه ی سوراخ صفحه ، ناحیه ای ایجاد می شود که اصطلاحا ناحیه ی راکد (Stagnant Zone) نامیده می شود و در این ناحیه به علت اختلاف فشار های موجود ، حالتی از برگشت خطوط جریان ایجاد می شود  که اصطلاحا جریان ثانویه یا جریان گردابی نامیده می شود. از آن جایی که سیال لزج (گرانرو) است و نیز حرکت جریان اولیه در خلاف جهت حرکت ثانویه است ، مقداری از انرژی جذب شده و در نتیجه قسمت قابل توجهی از فشار سیال افت می کند. در اثر تغییر در امتداد حرکت خطوط جریان سیال نیز افت فشار ایجاد می شود ، اما مقدار آن نسبت به افت فشار ناشی از جریان های برگشتی قابل ملاحظه نیست.

فشار های استاتیک P1 و P2 در قبل و بعد از صفحه ی اریفیس دار ، با استفاده از مجراهایی حس می شوند که در زاویه ی بین صفحه ی اریفیس دار و سطح داخلی لوله قرار دارند. این مجراها را «مجراهای حس کننده ی فشار یا مجراهای گوشه ای» (Corner Taps) می نامند ؛ البته ممکن است که این مجراهای حس کننده ی فشار در جایی غیر از گوشه ها نیز قرار گیرند. در طرح این گونه فلو متر ها نسبت قطر روزنه به قطر لوله را برای مایعات حدود 15/0 تا 75/0 و برای گازها حدود 02/0 تا 07/0 در نظر می گیرند.

 اریفیس ها با توجه به ماده ای که برای اندازه گیری آن به کار رفته اند ، در اشکال گوناگونی ساخته می شوند:

 اریفیس پلیت متحدالمرکز: که سوراخ آن در وسط صفحه قرار دارد و برای گازها ، مواد نفتی سبک و بدون رسوب به کار می رود.

 اریفیس پلیت خارج از مرکز: که سوراخ آن خارج از مرکز است و برای مواد نفتی رسوب دار و سنگین به کار می رود.

اریفیس پلیت قطعه ای (نیم دایره ای): که سوراخ آن خارج از مرکز و به صورت قطعه ای از دایره می باشد و کاربرد آن برای مواد رسوب دار است.

به طور عمده کاربرد اریفیس ها در یافتن دبی خروجی از مخازن و همچنین لوله ها می باشد. در ساخت اریفیس ها گاهی لبه ی آن ها را گرد و گاهی با لبه ی تیز می سازند. یک اریفیس با لبه های تیز در مسیر لوله باعث ایجاد انقباض فواره در پایین دست دهانه ی اریفیس می شود.

2.اوریفیس متر اصولا مشابه با ونتوری متر عمل می‌کند، اما چند اختلاف مهم دارد:

- صفحه سوراخ‌دار آن را می‌توان با توجه به سرعتهای متفاوت جریانی سیال به‌راحتی تعویض نمود، در حالیکه قطر دهانه یا گلویی یک وانتوری متر ثابت و غیر قابل تعویض است.

- اوریفیس متر همواره دارای مقادیر افت فشار نسبتا بالاست که در اثر جریانات گردابی در پشت صفحه سوراخ‌دار و نزدیک دیواره داخلی لوله بوجود می‌آیند. در حالیکه یک وانتوری متر اجازه بوجود آمدن چنین گردابهایی را نمی‌دهد.

- در یک اوریفیس متر معمولا شیرهایی برای کنترل خروج جریان سیال وجود دارد که محل اتصال مانومتر نیز می‌باشد.

u0=C0 (2gc (ρ1 - ρ2) h/ρ(1 - β4)1/2

β=Do/D
Do=قطر سوراخ اوریفیس متر و D=قطر لوله
br>gc=32.20ft.lbm/lbf.sec2
Co=ضریب تصحیح اریفیس متر  

 گلوگاه نازل دار (Flow Nozzle Restriction):

گلوگاه نازل دار دارای مقطعی شبیه به یک زنگوله است ، یعنی دیواره ی آن از اطراف به تدریج جمع می شود تا به صورت یک گلوگاه در می آید و در انتهای آن استوانه ای شکل است. محور نازل نیز بر محور لوله منطبق است.مقطع نازل به گونه ای انتخاب می شود که مقطع خطوط جریان سیال پس از باریک شدن تقریبا همه ی گلوگاه را پر کند. بنابراین سطح گلویی را می توان با کمترین سطح مقطع سیال عبوری برابر فرض نمود.

جریان های گردابی ایجاد شده در اطراف نازل نسبت به جریان های گردابی صفحه ی اریفیس دار ، انرژی کم تری جذب می کنند و در نتیجه افت فشار کمتری ایجاد می شود. این نکته باید یادآوری شود که در صورت یکسان بودن افت فشار و دبی صفحه ی اریفیس دار و نازل ، صفحه ی اریفیس دار دارای مقطع گلویی بزرگ تری است. محل قرارگیری مجراهای حس کننده ی فشار در گلوگاه های نازل دار شبیه به گلوگاه اریفیس دار می باشد.

دبی سنج زانویی یا لوله پیتو  (Elbow Meter):

برای جریان تراکم ناپذیر یکی از ساده ترین وسایل اندازه گیری دبی است. روزنه های پیزومتر در داخل و خارج از زانو به مانومتر دیفرانسیلی متصل می شوند. به دلیل نیروی گریز از مرکز در خم ، اختلاف فشار به دبی بستگی خواهد داشت. طول مستقیم آرام کننده ای باید قبل از زانو در نظر گرفته شود و برای نتایج دقیق تر ، وسیله ی اندازه گیری باید در محل نصب ، کالیبره شود. چون اغلب خطوط لوله دارای زانو هستند ، می توان از آن ها برای اندازه گیری استفاده کرد. بعد از تنظیم و کالیبراسیون ، نتایج حاصله در حد نتایج به دست آمده از ونتوریمتر یا نازل جریان قابل اعتماد می باشد.
لوله پیتو مجهز به یک لوله که دهانه آن عمود بر جهت جریان و یک لوله دیگر که دهانه آن به موازات جهت جریان است، می‌باشد. سرعت جریان سیال را می‌توان از روی اختلاف مابین فشار اعمال شده بر دهانه موازی با جریان و دهانه عمود بر جهت جریان محاسبه کرد.

u=C (2g (ρman- ρ) Δh/ρ)1/2
u = سرعت جریان سیال
c = ضریب تصحیح
g=9.8m/s2
ρman=چگالی سیال داخل مانومتر
ρ=چگالی سیال جاری
Δh=اختلاف ارتفاع سیال در دو طرف لوله پیتو
نوع پیچیده لوله پیتو مجهز به لوله‌های متحدالمرکز است و سرعت جریان سیال را در قسمتهای کناری لوله‌ای که سیال داخل آن در جریان است، تعیین می‌کند.

اندازه گیری فلو توسط استرین گیج (Flow measurement by Strain-Gage):

 در این نوع از سنجش صفحه ی کوچکی در برابر جریان سیال قرار می گیرد. از طرف سیال نیرویی برابر با F=K.A.ρ.V² به صفحه وارد می شود. در این رابطه K یک ضریب ثابت است و بستگی به شکل صفحه دارد. نیرو یا فشار وارده بر صفحه توسط استرین گیج اندازه گیری می شود و با استفاده از رابطه ی بالا می توان سرعت و سپس دبی را بدست آورد.

از این طرح می توان برای اندازه گیری فلوی سیالاتی با فشار و دمای بالا و با ذرات معلق استفاده کرد. این طرح در مقایسه با انواع روش های انسدادی ، مشکل گرفتگی روزنه را ندارد. همچنین با کوچک تر ساختن صفحه ی حساس ، می توان اثرات اخلال در جریان طبیعی سیال و افت انرژی را نیز کاهش داد.

روتـــا مـتــــر(Rotameter)

در دستگاههای سنجش سرعت جریان هدهای متغیر ، مساحت سطح مقطعی که سیال به حالت فشرده ‌از آن عبور می‌کند، ثابت می‌ماند و افت فشار با سرعت جریان تغییر می‌کند، اما در رتامتر افت فشار تقریبا ثابت و مساحت سطح مقطع سیال فشرده تغییر می‌کند. سیال بطور عمودی ‌و از پایین به بالا از میان رتامتر که قطر لوله آن کم‌کم عریض می‌شود، عبور می‌کند و شناور در آن تحت اثر فشار ناشی از سرعت سیال به بالا حرکت کرده ، در یک شرایط تعادلی قرار می‌گیرد.
به‌ازای این سرعت جریان حلقه‌مانند سیال که ‌از اطراف شناور می‌گذرد، فشار لازم را تامین می‌کند. هرگاه سرعت جریان افزایش یابد، شناور در قسمت بالاتری قرار می‌گیرد که سطح حلقه‌مانند اطراف آن نیز وسیع‌تر می‌شود. سرعت جریان سیال در رتامتر از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

1/2( (ur=Cr (2gc (ρ1 - ρ2) h/ρ

 روتامتر(دبي سنج چرخان) مهمترين دبي‌سنج با سطح مقطع متغيير استو از يك لوله شيشه‌اي مخروطي تشكيل شده است كه در آن يك شناور آزادانه حركت مي‌كند. با توجه به نيروهاي رو به ‌بالا و رو به ‌پائين، شناور به وضع تعادل مي‌رسد. اگر نيروهاي رو به ‌بالا را مثبت در نظر بگيريم، موازنه نيرو روي شناور بصورت زير نوشته مي‌شود.
0 = وزن شناور– نيروي درگ روي شناور+ (سطح شناور × افت فشار) + نيروي شناوري (ارشميدس)
وقتي چگالي سيال ثابت باشد، نيروي شناوري ثابت است. با ساخت شناور بصورت لبه دار، آشفتگي زيادي ايجاد شده كه خود باعث كاهش حساسيت وسيله به گرانروي سيال مي‌شود. بنابراين با ثابت در نظر گرفتن نيروي دراگ ناشي از گرانروي بر روي شناور:
مقداري ثابت = وزن شناور – (سطح شناور × افت فشار)
بعبارتي:
ثابت = افت فشار

مزایاي روتامتر عبارتند از:
1- قابلیت خوب درجه بندی
2- قیمت نسبتاً کم
3- مناسب برای اندازه گیری شدت جریان های کم
4- می توان آن را با alarm switch مجهز نمود.
5- هیچ گونه محدودیتی در رابطه با لوله کشی برای ورودی و خروجی وجود ندارد.
6- افت فشار کم نیاز دارد.
7- طراحی هایی وجود دارد که سیستم را ایمن از ویسکوزیته می کند.
8- در بعضی از دوغابه های کم دانسیته می توان استفاده نمود.

معایب روتامتر عبارتند از:
1- نوع شیشه ای آن مواجه با شکستگی است.
2- برای سرویس پالستی مناسب نیست.
3- باید به طور عمودی نصب گردد.
4- به طور عمده محدود به لوله های با قطر کم است مگر از نوع روتامتر به همراه کنارگذر استفاده نمود.
5- محدود به دماهای نسبتاً پایین
6- دقت نسبتاً کم
7- نیاز به نصب در خط دارد.( مگر نوع کنار گذر )

تقسیم‌بندی جریان سنج‌ها

1. وسایلی که بر پایه ‌اندازه گیری وزن یا حجم عمل می‌کنند. این وسایل بسیار ساده‌اند و کاربرد چندانی را در صنعت ندارند.
2. وسایل اندازه گیری جریان از نوع هدهای متغییر ، متداول‌ترین و بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. مانند اریفیس متر ، وانتوری متر ، لوله پیتو و ... .
3. وسایل اندازه گیری جریان و سطح که در آنها ، جزئی با سرعت معین و اعمال شده ‌از طرف سیال در دستگاه جابجا می‌شود، مانند رتا مترها که جزء مساحت سنج‌ها هستند.
4. وسایل اندازه گیری جابجایی مثبت ، شامل انواع پمپهای اندازه گیر ، مانند دوزینگ پمپهای انتقال سیال به حالت مایع
5. وسایل اندازه گیری از نوع مغناطیسی که بر اساس حرکت سیال و ایجاد پتانسیل الکتریکی در داخل یک میدان مغناطیسی تولید شده ، عمل می‌کنند.  

عدد رینولدز

در مکانیک شاره‌ها، عدد رینولدز کمیتی بدون یکا است که نسبت نیروی لختی به نیروی گرانروی را نشان می‌دهد. کاربرد مهم این عدد در تعیین آرام یا آشفته بودن جریان شاره است. این عدد برای دو جریان متفاوت، یک پارامتر تشابهی نیز است.

تعریف ریاضی عدد رینولدز،Re ،به صورت زیر است:

که در این عبارت:

1. ρ چگالی شاره،
2. v سرعت متوسط جریان شاره،
3. d یک طول مشخصه در مسأله؛ و
4. μ ضریب گرانروی شاره است.

عدد رینولدز بحرانی

یکی از کاربردهای مهم عدد رینولدز، تعیین آرام یا آشفته بودن جریان است. اگر عدد رینولدز از مقدار خاصی کم‌تر باشد جریان آرام و اگر بیش‌تر باشد آشفته است. این مقدار خاص، عدد رینولدز بحرانی نام دارد و با Re_crit نشان داده می‌شود.

عدد رینولدز بحرانی برای جریان های مختلف به صورت تجربی اندازه‌گیری می‌شود. برای مثال، عدد رینولدز بحرانی برای جریان داخل یک لوله ۲۳۰۰ است. در این حالت، طول مشخصه d قطر لوله است.

طول مشخصه آشفتگی

یکی دیگر از کاربردهای عدد رینولدز، تعیین کوچک‌ترین طول مشخصه در یک جریان آشفته است. در جریان آشفته، طول مشخصه به معنی فاصله‌ای است که بین متغیرهای جریان مثل سرعت یا فشار همبستگی وجود دارد. اما چون این همبستگی‌ها هم‌بسامد نیستند، یک جریان آشفته طول‌های مشخصه‌ی متفاوتی خواهد داشت. طول‌های مشخصه‌ی بزرگ متناظر با بسامدهای پایین و طول‌های مشخصه‌ی کوچک متناظر با بسامدهای بالا هستند.

اگر بزرگ‌ترین طول مشخصه‌ی یک جریان L و کوچک‌ترین طول مشخصه‌ی آن l باشد، قانون تعادل کولموگورف می‌گوید که در عددهای رینولدز بالا:

با استفاده از این رابطه می‌توان کوچک‌ترین طول مشخصه جریان آشفته را به دست آورد.

شرح:

ابتدا درون مخزن های ونتوری متر آب می ریزیم به طوری که درون هر دو مخزن به طور نصف پر شود. حال دو شیر را باید باز کنیم که یکی از آن ها شیر کنترل پایین یکی از مخزن ها است و دومی شیر کنترل ورودی آب از بالای یک مخزن دیگر است. حال آب ها را درون یک مخزن جمع می کنیم و و به کمک لوله ی پلاستیکی که جلوی مخزن درست شده و یک خط کش کنار آن است حجمی که درون مخزن خالی است را می خوانیم. حال بین یک تا یک عدد دیگر را در نظر می گیریم. برای خواندن فشار از مانومتری که بین دو لوله قرار دارد کمک می گیریم و یک خط کش هم برای همین کار کنار مانومتر قرار داده شده است. ضمنا مایع درون مانومتر جیوه است. برای روشن کردن دستگاه ابتدا شیر کنترلی که میزان حجمی که درون لوله را کنترل می کند را یک نیم دور  باز می کنیم. حال دستگاه را روشن می کنیم و همراه با روشن کردن دستگاه کرنومتر را می زنیم. یک نفر کرنومتر را کنترل می کند، یک نفر حجم درون مخزن را  کنترل می کند و یک نفر دیگر هم فشار را می خواند. حجم درون مخزن از 1 سانتی متر به 6 سانتی متر تغییر می کند و در این حالت دستگاه را خاموش می کنیم. در 15 ثانیه حدود 5 سانتی متر مکعب آب درون مخزن جا به جا شده است و فشار این جابه جایی هم برابر با  4 سانتی متر جیوه است. سپس شیر کنترل را یک نیم دور دیگر می چرخانیم. حال دستگاه را روشن می کنیم و این بار حجم مخزن را  از 10 سانتی متر به 15 سانتی متر در نظر می گیریم. حال این بار مدت زمانی که طول می کشد تا حجم مخزن از 10 به 15 برسد حدود 11 ثانیه است و فشار این آزمایش 6 سانتی متر جیوه است. حال شیر کنترل را یک نیم دور دیگر می چرخانیم. سپس دستگاه را روشن کرده و این بار حجم مخزن را  از 18 سانتی متر به 23 سانتی متر در نظر می گیریم. حال این بار مدت زمانی که طول می کشد تا حجم مخزن از 18 به 23 برسد حدود 9 ثانیه است و فشار این آزمایش 3/8  سانتی متر جیوه است. حال آب را فقط درون یک مخزن قرار می دهیم و شیر کنترل را یک نیم دور دیگر می چرخانیم. سپس دستگاه را روشن می کنیم و این بار حجم مخزن را  بین 3 تا 8  اندازه گیری می کنیم و هنگامی که حجم دستگاه به 3 رسید کرنومتر را می زنیم و وقتی که به 8 رسید کرنومتر را قطع می کنیم. مدت زمانی که حجم مورد نظر ما پر شد حدود  8/7  ثانیه است و فشار برابر با 5/9 سانتی متر جیوه است. حال شیر کنترل را یک نیم دور دیگر می چرخانیم و این بار حجم را  از 10 تا 15 سانتی متر اندازه گیری می کنیم. سپس دستگاه را روشن می کنیم و حجم را بین 10 تا 15  اندازه گیری می کنیم. مدت زمانی که طول می کشد تا از 10 به 15 سانتی متر برسد حدود 8/6  ثانیه و فشار آن حدود 2/11 سانتی متر جیوه است. ضمنا قطر گلوگاه برابر با 66/15 mm است و قطر لوله ورودی 02/19mm است. اندازه طول و عرض مخزن ها هم حدودا برابر 50 و 40 سانتی متر است. برای اینکه بهتر بتوانیم عددها را  بدست بیاوریم، تمام عددها را با واحدCGS بدست می آوریم.

نمودار، مشاهده، جدول:

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم ضریب انقباض ونتوری متر  حدودا  برابر با  954/0  شده است.

محاسبات:

Q=

Q= 66

19/02mm = 1/9cm

15/66mm = 1/566cm

A=

C=

Q=

Q=

C=

Q=

Q=

C=

Q=

Q=

C=

Q=

Q=

C=

خطا: 1- اشتباه خواندن             2- اشتباه دستگاهی                 3- اشتباه محاسباتی       4-خطای حجمی

مرجع: سایت   www.silis.blogfa.com

نام و نام خانوادگی:            محمد مهدی محمودی وند آزمایش:04/09/1392  

کلاس:2A3         شماره:3   

عنوان: اندازه گیری جریان سیالات                    هدف: اندازه کیری جریان آب به وسیله اری فیس متر

تئوری:

اندازه گیری شدت جریان

اندازه گیری شدت جریان در یک سیستم انتقال مایع بخش مهمی از عملیات را شامل می شود.به علاوه اندازه گیری در حین عملیات واقعی برای اطمینان از عملکرد سیستم در جهت پیش بینی شده الزامی است.

چندین وسیله اندازه گیری جریان وجود دارد که ضمن ارزان بودن به طور غیرمستقیم شدت جریان جرمی و سرعت را اندازه می گیرند شامل:

1- لوله پیستو

2- اریفیس متر

3- لوله ونتوری

در هر سه روش بخشی از اندازه گیری شامل اختلاف فشار است.

وسیله ای که غالباً برای این هدف استفاده می شود :

 مانومتر( لولهu شکل):

لوله با قطر كم و ثابت به شكل u لاتين كه باسيالى به نام سيال مانومتر پر مى شود که حاوی آب یا جيوه بوده که  به نوع كاربرد بستگی دارد.طول بازوهای مانومتر هیچ تآثیری روی فشار اندازه گیری ندارد.

برای تحلیل فشار در مکان های مختلف مانومتر  احتساب فشار در نقاط انتخاب شده با شروع از یک طرف مانومتر و ادامه ان تا طرف دیگر است . 

در اندازه گیری فشار در جریان سیال معمولاٌ با سه نوع فشار مواجه هستیم :

1.فشار استاتیک

2.فشار دینامیک

3.فشار سکون 

-فشار استاتیک همان فشار ترمودینامیک واقعی که توسط اولین جمله معادله برنولی بیان می شود .یک روش معمول برای اندازه گیری فشار استاتیک از طریق تعبیه سوراخی در کانال می باشد.

فشار ديناميك به فشار ناشی از انرژی جنبشی سیال فشار دینامیکی گویند.

لوله پیتو:

یک حسگر رایج برای اندازه گیری سرعت سیال است. اصل طراحی آن بر پایه وجود فشارهای سکون و استاتیک ، هنگامی که یک جسم در سیال جاری قرار دارد استوار است.

سیستم از دو لوله هم محور کوچک که هر کدام خروجی مجزایی مرتبط هستند تشکیل یافته .سوراخ ورودی لوله داخلی مستقیماٌ در مسیر جریان سیال قرار دارد در حالی که ورودی لوله خارجی یک یا چند سوراخ است که در محیط لوله خارجی تعبیه شده است. خروجی های لوله پیتو جهت اندازه گیری اختلاف فشار به مانومتر متصل شده اند.

اریفیس متر:

با گذاشتن یک مانع (محدودیت) با ابعاد معلوم در برابر جریان در یک لوله می توان از فشار در دو طرف مانع و سرعت از میان مانع برای اندازه گیری شدت جریان سیال استفاده نمود. اریفیس متر حلقه ای که در یک لوله قرار داده می شود و مساحت سطع مقطع لوله را به یک مقدار معلوم کاهش می دهد. با نصب مبدل فشار (تراند یوسد) در مکان های بالا دست و پایین دست اریفیس تغییرات فشار را اندازه گیری می شود.

اگر از مانومتر  براى تعیین افت فشار استفاده کنیم مقدار ضریب اریفیس C تابع :

1.محل دقیق فشار سنج ها

2. عدد رینولدز

3. نسبت قطر لوله به قطر اریفیس 

ونتوری متر:

برای کاهش اتلاف انرژی که در اثر اصطکاک ایجاد شده توسط انقباض ناگهانی جریان در یک اریفیس متر به وجود می اید.

تفاوت ونتوری متر و اریفیس متر:

1-ونتوری باید برای اطمینان از زاویه دمای مناسب ورودی و خروجی از ونتوری کاملاٌ رقیق باشد

2-ونتوری متر به طول مشخصی از لوله جهت نصب نیاز دارد.

3- اریفیس متر ارزان تر بوده و طراحی ان از ونتوری متر ساده تر است

روتامتر: 

در این وسیله ارتفاع شاقول که شناورهم نامیده می شود در یک لوله مخروطی نشان دهنده شدت جریان می باشد. شناور در یک لوله مخروطی که بزرگترین قطر آن در سمت بالا قرار دارد به طرف بالا و پایین حرکت وسیال از پایین به طرف بالا جریان دارد و شناور را به طرف بالا می راند. چون شناور چگالی بیشتری دارد معلق می ماند تا زمانی که فشار بتدریج افزایش یابد و اثر شناوری سیال شاقول را به سمت بالا جابجا کند وبعد سیال بین شناور ودیواره لوله جریان می یابد و همانطور که مسیر عبور جریان افزایش می یابد یک تعادل مکانیکی میان مکان شناور و اختلاف فشار در دو طرف ان و نیروهای شناور برقرار میشود.بنابراین جریان سیال را می توان اندازه گیری نمود.

جنس ماده ایی که لوله آنان ساخته می شود  شیشه ای ، اکریلیک، فلزی می باشد.

شناور :

گوی شکل : برای اندازه گیری شدت جریان های پایین تر

آئرودینامیک: شدت جریان های بالاتر و کاربردهاییکه مستلزم دقت بالا با گرانروی ثابت است.

جنس موادی که شناور از آن ساخته می شود شیشه سیاه، یاقوت کبود، فولاد ضد زنگ ، تنگستن می باشد.

ظرفیت روتارومترها بر حسب 2 سیال:

1.    اب در دمای 20 درجه سانتیگراد

2.    هوا در دماي 20 درجه و در فشار101.3Kpa

مزیت روتامتر بر اریفیس متر:

1.    به توزیع سرعت در جریان سیال متحرک حساس نیست .

2.    در نصب آن نیاز به بخش مستقیم لوله در بالا و پایین وسیله اندازه گیری نیست.

3.    در محدوده گسترده ایی از جریان تکرارپذیری خوبی می دهد.

4.    برای نیازهای خاص مانند حجم کم و فشار زیاد نیز قابل رشد هستند.

چند روش دیگر برای کابردهای ویژه صنایع غذایی:

1.  جابجایی حجمی به عنوان یک  اصل اندازه گیری جریان ، از یک محفظ اندازه گیری با حجم معلوم که حاوی یک موتور دوار است استفاده می کند. همانطور که جریان از میان محفظه هدایت می شود روتور می چرخد و حجم معلومی از سیال را جابجا می کند .شدت جریان توسط نمایش  تعداد دورهای روتور و احتساب حجم در هر دور اندازه گیری می شود.

2.  از فراصوت به عنوان مکانیسم حسگر استفاده می کند .معمولاٌ دراین روش ها از پاسخ یک موج هدایت شده با فرکانس بالا به سمت جریان استفاده می کنند.

3.  استفاده از گرداب های ایجاد شده ناشی از قرار دادن یک جسم نامنظم شکل در مسیر جریان است. چون گرداب ها با فرکانس که تابع شدت جریان است به سمت پایین حرکت می کند از این فرکانس به عنوان معیاری از شدت جریان استفاده نمود. معمولاٌ با قرار دادن ترمیستورهای داغ در مسیر گرداب و ثبت شدت های سرد شدن انها می توان این فرکانس ها را اندازه گیری نمود

4.  شدت جریان در یک لوله با قرار دادن یک چرخ توربینی در مسیر جریان نیز اندازه گیری می شود در حالی که شدت جریان تغییر می کند سرعت چرخش نیز متناسب با ان تغییر می کند اندازه گیری دوران با استفاده از آهن رباهای کوچکی که به بخش چرخان توربین متصل هستند انجام می شود. آهن رباها ضربانی را تولید می کند که به وسیله مدار مارپیچ که در دیواره خارجی لوله قرار گرفته است دریافت وثبت می شود . 

 فلومترهای اختلاف فشار (اختلاف حد)

(Differential – pressure (Differential Head) Flow Meters):

گاهی اوقات می توان یک کمیت را از طریق کمیتی مرتبط با آن اندازه گیری نمود. اندازه گیری فلو مترادف با اندازه گیری سرعت است و اندازه گیری سرعت معمولا نیاز به اجزا و قطعات مکانیکی و متحرک دارد که به دنبال آن استهلاک و نیاز به تعمیر و سرویس مطرح می شود. با اندازه گیری فلو از طریق فشار می توان اجزا و قطعات متحرک را حذف نمود و دوام و استحکام اندازه گیر را بالا برد ، به علاوه چنین طرحی معمولا ساده تر و ارزان تر است.

یک سیال تحت فشار و در حال حرکت در یک لوله دارای سه نوع انرژی است:

 انرژی پتانسیل ( h)، انرژی جنبشی ( υ²)و انرژی فشاری ( P). قانون برنولی در واقع اصل بقای انرژی در سیالات است و رابطه به صورت زیر بیان می شود:

" جمع انرژی جنبشی ، انرژی پتانسیل و انرژی فشاری در یک سیال ثابت است."

بنابراین با ثابت بودن انرژی پتانسیل اگر انرژی جنبشی افزایش یابد ، آنگاه انرژی فشاری کاهش خواهد یافت. به بیان دیگر اگر سرعت سیال (انرژی جنبشی) را افزایش دهیم ، فشار (انرژی فشاری) کم می شود. 

  گلوگاه دارای صفحه ی اریفیس دار (Orifice Plate Restriction):

1. گلوگاه صفحه ای اریفیس دار یک صفحه ی فلزی نازک و دایره ای می باشد ، که در وسط آن سوراخی تعبیه شده است. اریفیس در لوله به صورتی واقع می شود که محور آن با محور لوله منطبق باشد. البته اریفیس هایی که هم محور با محور لوله قرار نگرفته باشند نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

مقطع خطوط جریان سیال پیش از اریفیس کم کم باریک می شود و این باریک شدن تا فاصله ی اندکی پس از اریفیس نیز ادامه دارد تا این که مقطع جریان سیال به حد اقل می رسد. از این نقطه به بعد سطح مقطع جریان سیال به تدریج افزایش پیدا می کند ، تا قطر لوله کاملا پر شود. در این وسیله فشار بعد از محل صفحه ی اریفیس دار با فشار اصلی (یعنی فشار پیش از نقطه ی جمع شدن خطوط جریان) هرگز برابر نمی شود.

در زمانی که سیال از یک صفحه ی اریفیس دار عبور می کند ، در اطراف لبه ی سوراخ صفحه ، ناحیه ای ایجاد می شود که اصطلاحا ناحیه ی راکد (Stagnant Zone) نامیده می شود و در این ناحیه به علت اختلاف فشار های موجود ، حالتی از برگشت خطوط جریان ایجاد می شود  که اصطلاحا جریان ثانویه یا جریان گردابی نامیده می شود. از آن جایی که سیال لزج (گرانرو) است و نیز حرکت جریان اولیه در خلاف جهت حرکت ثانویه است ، مقداری از انرژی جذب شده و در نتیجه قسمت قابل توجهی از فشار سیال افت می کند. در اثر تغییر در امتداد حرکت خطوط جریان سیال نیز افت فشار ایجاد می شود ، اما مقدار آن نسبت به افت فشار ناشی از جریان های برگشتی قابل ملاحظه نیست.

فشار های استاتیک P1 و P2 در قبل و بعد از صفحه ی اریفیس دار ، با استفاده از مجراهایی حس می شوند که در زاویه ی بین صفحه ی اریفیس دار و سطح داخلی لوله قرار دارند. این مجراها را «مجراهای حس کننده ی فشار یا مجراهای گوشه ای» (Corner Taps) می نامند ؛ البته ممکن است که این مجراهای حس کننده ی فشار در جایی غیر از گوشه ها نیز قرار گیرند. در طرح این گونه فلو متر ها نسبت قطر روزنه به قطر لوله را برای مایعات حدود 15/0 تا 75/0 و برای گازها حدود 02/0 تا 07/0 در نظر می گیرند.

 اریفیس ها با توجه به ماده ای که برای اندازه گیری آن به کار رفته اند ، در اشکال گوناگونی ساخته می شوند:

 اریفیس پلیت متحدالمرکز: که سوراخ آن در وسط صفحه قرار دارد و برای گازها ، مواد نفتی سبک و بدون رسوب به کار می رود.

 اریفیس پلیت خارج از مرکز: که سوراخ آن خارج از مرکز است و برای مواد نفتی رسوب دار و سنگین به کار می رود.

اریفیس پلیت قطعه ای (نیم دایره ای): که سوراخ آن خارج از مرکز و به صورت قطعه ای از دایره می باشد و کاربرد آن برای مواد رسوب دار است.

به طور عمده کاربرد اریفیس ها در یافتن دبی خروجی از مخازن و همچنین لوله ها می باشد. در ساخت اریفیس ها گاهی لبه ی آن ها را گرد و گاهی با لبه ی تیز می سازند. یک اریفیس با لبه های تیز در مسیر لوله باعث ایجاد انقباض فواره در پایین دست دهانه ی اریفیس می شود.

2.اوریفیس متر اصولا مشابه با ونتوری متر عمل می‌کند، اما چند اختلاف مهم دارد:

- صفحه سوراخ‌دار آن را می‌توان با توجه به سرعتهای متفاوت جریانی سیال به‌راحتی تعویض نمود، در حالیکه قطر دهانه یا گلویی یک وانتوری متر ثابت و غیر قابل تعویض است.

- اوریفیس متر همواره دارای مقادیر افت فشار نسبتا بالاست که در اثر جریانات گردابی در پشت صفحه سوراخ‌دار و نزدیک دیواره داخلی لوله بوجود می‌آیند. در حالیکه یک وانتوری متر اجازه بوجود آمدن چنین گردابهایی را نمی‌دهد.

- در یک اوریفیس متر معمولا شیرهایی برای کنترل خروج جریان سیال وجود دارد که محل اتصال مانومتر نیز می‌باشد.

u0=C0 (2gc (ρ1 - ρ2) h/ρ(1 - β4)1/2

β=Do/D
Do=قطر سوراخ اوریفیس متر و D=قطر لوله
br>gc=32.20ft.lbm/lbf.sec2
Co=ضریب تصحیح اریفیس متر  

 گلوگاه نازل دار (Flow Nozzle Restriction):

گلوگاه نازل دار دارای مقطعی شبیه به یک زنگوله است ، یعنی دیواره ی آن از اطراف به تدریج جمع می شود تا به صورت یک گلوگاه در می آید و در انتهای آن استوانه ای شکل است. محور نازل نیز بر محور لوله منطبق است.مقطع نازل به گونه ای انتخاب می شود که مقطع خطوط جریان سیال پس از باریک شدن تقریبا همه ی گلوگاه را پر کند. بنابراین سطح گلویی را می توان با کمترین سطح مقطع سیال عبوری برابر فرض نمود.

جریان های گردابی ایجاد شده در اطراف نازل نسبت به جریان های گردابی صفحه ی اریفیس دار ، انرژی کم تری جذب می کنند و در نتیجه افت فشار کمتری ایجاد می شود. این نکته باید یادآوری شود که در صورت یکسان بودن افت فشار و دبی صفحه ی اریفیس دار و نازل ، صفحه ی اریفیس دار دارای مقطع گلویی بزرگ تری است. محل قرارگیری مجراهای حس کننده ی فشار در گلوگاه های نازل دار شبیه به گلوگاه اریفیس دار می باشد.

لوله ونتوری (ونچوری) (Venturi Tube):

گلوگاه لوله ونتوری از یک استوانه ی باریک تشکیل شده که گلویی (Throat) نامیده می شود. دهانه ی ورودی گلوگاه به تدریج جمع یا باریک می شود (مانند یک نازل) ، اما دهانه ی خروجی آن به صورت یک شیپوره ی واگرا (Diffuser) به تدریج باز می شود. با استفاده از یک لوله ی ونتوری ، افت فشار به طور قابل توجهی نسبت به افت فشار گلوگاه اریفیس دار و یا نازل دار کم تر می شود. علت کم بودن افت فشار لوله ی ونتوری ، بیشتر به علت شکل دهانه ی خروجی آن است. در لوله ونتوری ، فشارهای استاتیک P1 و P2 با استفاده از دو حلقه ی فشار سنجی حس می شوند. این دو حلقه ، هر یک دارای یک سری سوراخ هستند که با فاصله ی مساوی از یکدیگر قرار دارند و به داخل لوله ونتوری ارتباط دارند. معمولا ونتوری دارای ساختمانی با بخش های زیر است:

بخش بالا دست جریان که قطر آن برابر قطر لوله است و دارای یک آستر برنزی و یک حلقه ی پیزومتری برای تعیین فشار استاتیک است:

-یک قسمت مخروطی همگرا.

-گلوگاه استوانه ای با آستر برنزی ، مجهز به حلقه ی پیزومتری.

-یک قسمت مخروطی با واگرایی تدریجی که نهایتا اندازه ی آن برابر قطر لوله می شود.

 -یک مانومتر دیفرانسیلی که به حلقه های پیزومتری متصل است. 

اندازه ی ونتوری متر با قطر لوله و گلوگاه آن مشخص می شود. برای آن که نتایج حاصل از اندازه گیری دقیق باشد ، باید طول ونتوری متر حداقل ده برابر قطر لوله باشد. در جریان خروجی از لوله به طرف گلوگاه ، سرعت به مقدار زیادی افزایش و متناظر آن فشار کاهش می یابد. مقدار دبی در جریان تراکم ناپذیر تابعی از مقدار نشان داده شده به وسیله ی مانومتر است.

فشارها در قسمت اولیه و گلوگاه دستگاه ، فشار های واقعی هستند و سرعت های به دست آمده از معادله ی برنولی سرعت های تئوری خواهند بود. وقتی که در معادله ی انرژی ، افت ها را در نظر بگیریم ، سرعت ها واقعی خواهند بود. ابتدا به کمک معادله ی برنولی ( بدون درنظر گرفتن افت هد )  سرعت تئوری در گلوگاه را به دست می آورند و با ضرب کردن آن در ضریب سرعت Cv سرعت واقعی مشخص خواهد شد. نسبت قطرها معمولا در محدوده ی 25/0 تا 75/0است. افت فشار حاصل از نصب نیز در حدود 10 تا 15درصد تغییر هد بین قسمت های ورودی ونتوری و گلویی می باشد.

در هنگام انتخاب این دست وسایل اندازه گیری فلو باید این نکته را هم در نظر گرفت که اثر لوله ونتوری در مختل کردن جریان سیال و تلفات انرژی کمتر از نازل ها و همچنین نازل نیز اتلافات کمتری نسبت به اریفیس دارد ، البته این موضوع را هم باید در نظر گرفت که در مورد قیمت آن ها این نسبت ها برعکس است.

دبی سنج زانویی یا لوله پیتو  (Elbow Meter):

برای جریان تراکم ناپذیر یکی از ساده ترین وسایل اندازه گیری دبی است. روزنه های پیزومتر در داخل و خارج از زانو به مانومتر دیفرانسیلی متصل می شوند. به دلیل نیروی گریز از مرکز در خم ، اختلاف فشار به دبی بستگی خواهد داشت. طول مستقیم آرام کننده ای باید قبل از زانو در نظر گرفته شود و برای نتایج دقیق تر ، وسیله ی اندازه گیری باید در محل نصب ، کالیبره شود. چون اغلب خطوط لوله دارای زانو هستند ، می توان از آن ها برای اندازه گیری استفاده کرد. بعد از تنظیم و کالیبراسیون ، نتایج حاصله در حد نتایج به دست آمده از ونتوریمتر یا نازل جریان قابل اعتماد می باشد.
لوله پیتو مجهز به یک لوله که دهانه آن عمود بر جهت جریان و یک لوله دیگر که دهانه آن به موازات جهت جریان است، می‌باشد. سرعت جریان سیال را می‌توان از روی اختلاف مابین فشار اعمال شده بر دهانه موازی با جریان و دهانه عمود بر جهت جریان محاسبه کرد.

u=C (2g (ρman- ρ) Δh/ρ)1/2
u = سرعت جریان سیال
c = ضریب تصحیح
g=9.8m/s2
ρman=چگالی سیال داخل مانومتر
ρ=چگالی سیال جاری
Δh=اختلاف ارتفاع سیال در دو طرف لوله پیتو
نوع پیچیده لوله پیتو مجهز به لوله‌های متحدالمرکز است و سرعت جریان سیال را در قسمتهای کناری لوله‌ای که سیال داخل آن در جریان است، تعیین می‌کند.

اندازه گیری فلو توسط استرین گیج (Flow measurement by Strain-Gage):

 در این نوع از سنجش صفحه ی کوچکی در برابر جریان سیال قرار می گیرد. از طرف سیال نیرویی برابر با F=K.A.ρ.V² به صفحه وارد می شود. در این رابطه K یک ضریب ثابت است و بستگی به شکل صفحه دارد. نیرو یا فشار وارده بر صفحه توسط استرین گیج اندازه گیری می شود و با استفاده از رابطه ی بالا می توان سرعت و سپس دبی را بدست آورد.

از این طرح می توان برای اندازه گیری فلوی سیالاتی با فشار و دمای بالا و با ذرات معلق استفاده کرد. این طرح در مقایسه با انواع روش های انسدادی ، مشکل گرفتگی روزنه را ندارد. همچنین با کوچک تر ساختن صفحه ی حساس ، می توان اثرات اخلال در جریان طبیعی سیال و افت انرژی را نیز کاهش داد.

روتـــا مـتــــر(Rotameter)

در دستگاههای سنجش سرعت جریان هدهای متغیر ، مساحت سطح مقطعی که سیال به حالت فشرده ‌از آن عبور می‌کند، ثابت می‌ماند و افت فشار با سرعت جریان تغییر می‌کند، اما در رتامتر افت فشار تقریبا ثابت و مساحت سطح مقطع سیال فشرده تغییر می‌کند. سیال بطور عمودی ‌و از پایین به بالا از میان رتامتر که قطر لوله آن کم‌کم عریض می‌شود، عبور می‌کند و شناور در آن تحت اثر فشار ناشی از سرعت سیال به بالا حرکت کرده ، در یک شرایط تعادلی قرار می‌گیرد.
به‌ازای این سرعت جریان حلقه‌مانند سیال که ‌از اطراف شناور می‌گذرد، فشار لازم را تامین می‌کند. هرگاه سرعت جریان افزایش یابد، شناور در قسمت بالاتری قرار می‌گیرد که سطح حلقه‌مانند اطراف آن نیز وسیع‌تر می‌شود. سرعت جریان سیال در رتامتر از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

1/2( (ur=Cr (2gc (ρ1 - ρ2) h/ρ

 روتامتر(دبي سنج چرخان) مهمترين دبي‌سنج با سطح مقطع متغيير استو از يك لوله شيشه‌اي مخروطي تشكيل شده است كه در آن يك شناور آزادانه حركت مي‌كند. با توجه به نيروهاي رو به ‌بالا و رو به ‌پائين، شناور به وضع تعادل مي‌رسد. اگر نيروهاي رو به ‌بالا را مثبت در نظر بگيريم، موازنه نيرو روي شناور بصورت زير نوشته مي‌شود.
0 = وزن شناور– نيروي درگ روي شناور+ (سطح شناور × افت فشار) + نيروي شناوري (ارشميدس)
وقتي چگالي سيال ثابت باشد، نيروي شناوري ثابت است. با ساخت شناور بصورت لبه دار، آشفتگي زيادي ايجاد شده كه خود باعث كاهش حساسيت وسيله به گرانروي سيال مي‌شود. بنابراين با ثابت در نظر گرفتن نيروي دراگ ناشي از گرانروي بر روي شناور:
مقداري ثابت = وزن شناور – (سطح شناور × افت فشار)
بعبارتي:
ثابت = افت فشار

مزایاي روتامتر عبارتند از:
1- قابلیت خوب درجه بندی
2- قیمت نسبتاً کم
3- مناسب برای اندازه گیری شدت جریان های کم
4- می توان آن را با alarm switch مجهز نمود.
5- هیچ گونه محدودیتی در رابطه با لوله کشی برای ورودی و خروجی وجود ندارد.
6- افت فشار کم نیاز دارد.
7- طراحی هایی وجود دارد که سیستم را ایمن از ویسکوزیته می کند.
8- در بعضی از دوغابه های کم دانسیته می توان استفاده نمود.

معایب روتامتر عبارتند از:
1- نوع شیشه ای آن مواجه با شکستگی است.
2- برای سرویس پالستی مناسب نیست.
3- باید به طور عمودی نصب گردد.
4- به طور عمده محدود به لوله های با قطر کم است مگر از نوع روتامتر به همراه کنارگذر استفاده نمود.
5- محدود به دماهای نسبتاً پایین
6- دقت نسبتاً کم
7- نیاز به نصب در خط دارد.( مگر نوع کنار گذر )

تقسیم‌بندی جریان سنج‌ها

1. وسایلی که بر پایه ‌اندازه گیری وزن یا حجم عمل می‌کنند. این وسایل بسیار ساده‌اند و کاربرد چندانی را در صنعت ندارند.
2. وسایل اندازه گیری جریان از نوع هدهای متغییر ، متداول‌ترین و بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. مانند اریفیس متر ، وانتوری متر ، لوله پیتو و ... .
3. وسایل اندازه گیری جریان و سطح که در آنها ، جزئی با سرعت معین و اعمال شده ‌از طرف سیال در دستگاه جابجا می‌شود، مانند رتا مترها که جزء مساحت سنج‌ها هستند.
4. وسایل اندازه گیری جابجایی مثبت ، شامل انواع پمپهای اندازه گیر ، مانند دوزینگ پمپهای انتقال سیال به حالت مایع
5. وسایل اندازه گیری از نوع مغناطیسی که بر اساس حرکت سیال و ایجاد پتانسیل الکتریکی در داخل یک میدان مغناطیسی تولید شده ، عمل می‌کنند.  

عدد رینولدز

در مکانیک شاره‌ها، عدد رینولدز کمیتی بدون یکا است که نسبت نیروی لختی به نیروی گرانروی را نشان می‌دهد. کاربرد مهم این عدد در تعیین آرام یا آشفته بودن جریان شاره است. این عدد برای دو جریان متفاوت، یک پارامتر تشابهی نیز است.

تعریف ریاضی عدد رینولدز،Re ،به صورت زیر است:

که در این عبارت:

1. ρ چگالی شاره،
2. v سرعت متوسط جریان شاره،
3. d یک طول مشخصه در مسأله؛ و
4. μ ضریب گرانروی شاره است.

عدد رینولدز بحرانی

یکی از کاربردهای مهم عدد رینولدز، تعیین آرام یا آشفته بودن جریان است. اگر عدد رینولدز از مقدار خاصی کم‌تر باشد جریان آرام و اگر بیش‌تر باشد آشفته است. این مقدار خاص، عدد رینولدز بحرانی نام دارد و با Re_crit نشان داده می‌شود.

عدد رینولدز بحرانی برای جریان های مختلف به صورت تجربی اندازه‌گیری می‌شود. برای مثال، عدد رینولدز بحرانی برای جریان داخل یک لوله ۲۳۰۰ است. در این حالت، طول مشخصه d قطر لوله است.

طول مشخصه آشفتگی

یکی دیگر از کاربردهای عدد رینولدز، تعیین کوچک‌ترین طول مشخصه در یک جریان آشفته است. در جریان آشفته، طول مشخصه به معنی فاصله‌ای است که بین متغیرهای جریان مثل سرعت یا فشار همبستگی وجود دارد. اما چون این همبستگی‌ها هم‌بسامد نیستند، یک جریان آشفته طول‌های مشخصه‌ی متفاوتی خواهد داشت. طول‌های مشخصه‌ی بزرگ متناظر با بسامدهای پایین و طول‌های مشخصه‌ی کوچک متناظر با بسامدهای بالا هستند.

اگر بزرگ‌ترین طول مشخصه‌ی یک جریان L و کوچک‌ترین طول مشخصه‌ی آن l باشد، قانون تعادل کولموگورف می‌گوید که در عددهای رینولدز بالا:

با استفاده از این رابطه می‌توان کوچک‌ترین طول مشخصه جریان آشفته را به دست آورد.

شرح:

ابتدا درون مخزن های اری فیس متر آب می ریزیم به طوری که درون هر دو مخزن به طور نصف پر شود. حال دو شیر را باید باز کنیم که یکی از آن ها شیر کنترل پایین مخزن است و دومی شیر کنترل ورودی آب از بالای مخزن است. حال آب ها را درون یک مخزن جمع می کنیم و و به کمک لوله ی پلاستیکی که جلوی مخزن درست شده و یک خط کش کنار آن است حجمی که درون مخزن خالی است را می خوانیم. حال بین یک تا یک عدد دیگر را در نظر می گیریم. برای خواندن فشار از مانومتری که بین دو لوله قرار دارد کمک می گیریم و یک خط کش هم برای همین کار کنار مانومتر قرار داده شده است. ضمنا مایع درون مانومتر جیوه است. برای روشن کردن دستگاه ابتدا شیر کنترلی که میزان حجمی که درون لوله را کنترل می کند را یک دور باز می کنیم. حال دستگاه را روشن می کنیم و همراه با روشن کردن دستگاه کرنومتر را می زنیم. یک نفر کرنومتر را کنترل می کند، یک نفر حجم درون مخزن رار کنترل می کند و یک نفر دیگر هم فشار را می خواند. حجم درون مخزن از 1 سانتی متر به 11 سانتی متر تغییر می کند و در این حالت دستگاه را خاموش می کنیم. در 13 ثانیه حدود 10 سانتی متر آب درون مخزن جا به جا شده است و فشار این جابه جایی هم برابر با  8 سانتی متر جیوه است. سپس شیر کنترل را یک دور دیگر می چرخانیم. حال دستگاه را روشن می کنیمو این بار حجم مخزن را  از 15 سانتی متر به 25 سانتی متر در نظر می گیریم. حال این بار مدت زمانی که طول می کشد تا حجم مخزن از 15 به 25 برسد حدود 4/12 ثانیه است و فشار این آزمایش 3/9 سانتی متر جیوه است. حال آب را فقط درون یک مخزن قرار می دهیم و شیر کنترل را یک دور دیگر می چرخانیم. سپس دستگاه را روشن می کنیم و این بار حجم مخزن را  بین 3 تا 13 اندازه گیری می کنیم و هنگامی که حجم دستگاه به 3 رسید کرنومتر را می زنیم و وقتی که به 13 رسید کرنومتر را قطع می کنیم. مدت زمانی که حجم مورد نظر ما پر شد حدود 35/10 ثانیه است و فشار برابر با 10 سانتی متر جیوه است. حال شیر کنترل را یک دور دیگر می چرخانیم و این بار حجم را  از 15 تا 25 سانتی متر اندازه گیری می کنیم. سپس دستگاه را روشن می کنیم و حجم را بین 15 تا 25 اندازه گیری می کنیم. مدت زمانی که طول می کشد تا از 15 به 25 سانتی متر برسد حدود 10 ثانیه و فشار آن حدود 5/10 سانتی متر جیوه است. قطر آهنی که وسط لوله قرار دارد و باعث انسداد جریان می شود حدود 02/19 میلی متر است. اندازه طول و عرض مخزن ها هم حدودا برابر 50 و 40 سانتی متر است. برای اینکه بهتر بتوانیم عددها را  بدست بیاوریم، تمام عددها را با واحد CGS بدست می آوریم.

نمودار، مشاهده، جدول:

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم ضریب تخلیه اری فیس این آزمایش برابر با 26/1 شده است.

محاسبات:

Q=

Q= 46

19/02mm = 1/9cm

A=

C=

Q=

Q=

C=

Q=

Q=

C=

Q=

Q=

C=

خطا: 1- اشتباه خواندن             2- اشتباه دستگاهی                 3- اشتباه محاسباتی  

مرجع: سایت   www.silis.blogfa.com

فشار

 هدف:اندازه گیری فشار بخار بنزین به روش فشار بخار رد

وسایل و مواد لازم: گازوئیل، دماسنج، دستگاه برقی، ظرف کلیولند، لوله ی گاز، ورق مربعی شکل

چکیده:

بنزین را درون ظرف نمونه ریخته و آن را درون حمام آب گرم قرار می دهیم و حال دما و فشار رار می خوانیم. سپس می گذاریم تا دمای 37.8 درجه سانتی گراد بالا بیاید، حال دما و فشار را یادداشت می کنیم و در معادله ها می گذاریم.

مقدمه:

فشار بخار رد

كليات:   یکی از خواص فیزیکی مهم مایعات فرار مقدار فشار بخار آنها  می با شد که خصوصا  جهت بنزین های اتومبیل و هواپیما دارای اهمیت است.

·فشار بخار در به حرکت در آوردن، گرم کردن و تمایل به خفگی در اثر ایجاد بخار در دماهای کارکرد بالا یا ارتفا عات زیاد موثر می باشد.

·در برخی منا طق حد بالای فشار بخار برای بنزین ،  ملاکی جهت بازبینی آلودگی هوا می باشد.

·فشار بخار نفت خام جهت حمل و نقل و تصفیه اولیه آن برای تولید کننده و تصفیه کننده دارای ا همیت بسزایی است.

·یکی از عوامل اندازه گیری غیر مستقیم میزان سرعت تبخیر حلال های نفتی فرار، فشار بخار آنها می باشد.

    هدف  ودامنه کاربرد

·هدف از تدوین این استا ندارد، تعیین مقدار فشار بخار فرآورده های نفتی و نفت خام ( با نقطه جوش اولیه بیش از  °C0  ) در دمای  F° 100   می باشد.

·این روش ، روش های تعیین فشار بخار بنزین، نفت خام سبک و دیگر فرآورده های نفتی فرار را در بر می گیرد.

·فشار اتمسفر خارجی توسط فشاراتمسفر که از ابتدا در محفظه بخار موجود است ، خنثی می گردد.

·فشار بخار رد در    °F100   بر حسب کیلوپا سکال همان فشار مطلق می باشد.

·فشار بخار رد به علت تبخیر جزئی نمونه و وجود بخار آب و هوا در فضای بسته با فشار بخار حقیقی نمونه تفاوت دارد.

    اصطلاحات

·فشار بخار  :  فشاری که توسط بخارات حاصل از یک فرآورده نفتی در دستگاهی معین تحت شرایط استا ندارد به وجود می آید.

·فشار بخار رد : فشار مطلق ایجاد شده یک مایع که تحت شرایط خاص دمای آزمون، نسبت بخار به مایع و اشباع هوا در دستگاه رید وروش آزمون مربوطه  تعریف گردیده است.

·فشار بخار رد فقط در  °F 100   و نسبت بخار به مایع چهار به یک به کار می رود.

فشار بخار(vapor pressure)
مایعات محبوس در یک فضای بسته در معرض تغییرات فشار و دما واقع می شوند. در هر زمان قسمتی از مایع می تواند بصورت بخار در آید؛ تازمانیکه محفظه بسته باشد بخار حاصل نمی تواند فرار کند تا به جایی می رسیم که سرعت تبدیل بخار به مایع و مایع به بخار یکسان است که به آن نقطه تعادلی گفته می شود.آن قسمت از مایع که بخار شده است فشاری را روی فاز مایع خود(و البته روی تمام قسمتهای محفظه) وارد می آورد. فشاری که بخار یک مایع در حال تعادل با مایع خود در دمای ثابتو معین دارد فشار بخار مایع مزبور در آن دما خوانده می شود.
فشار بخار حاصله بستگی به دما، نوع ماده و در صورت مخلوط بودن به ترکیب درصد مایع مزبور بستگی خواهد داشت. هرچه مولکول بزرگتر شود، سنگینتر شده، فشار بخارش کمتر می شود.فشار بخار پاره ای از هیدروکربنها (به همراه بعضی اطلاعات دیگر) در جدول صفحه بعد جهت مقایسه نشان داده شده است.
ـ فشار مطلق(absolute) و فشار نسبی(gage) و را بطه آنها
مقادیر فشار بخار در جدول مزبور بر حسب فشار مطلق (absolute pressure) می باشد در حالیکه در عمل فشاری که با اندازهنما(gauge) سنجیده میشود فشار نسبی(gauge pressure) است. تفاوت این دو فشار و چگونگی تبدیل آنها به یکدیگر در زیر نشان داده شده است.

موارد و لزوم ا ندازه گیری فشار بخار در صنعت نفت:
در صنعت نفت در دو مورد عمده با فشار بخار برخورد می کنیم؛
الف) فشار بخار در ظرفها (vessel) و مخازن (tank) که تا در صدی از یک مایع پر شده است که فشارسنج مربوطه نشان می دهد. ظرفها و مخازن معمولا برای حداکثر فشار موجود آن به اضافه 10% حاشیه ایمنی (safety margin) طراحی می شوند.
ب)فشار بخار یک محصول مایع نظیر پروپان، بوتان و میعانات گازی(condensate).
محصولات تولیدی پالایشگاه می بایست دارای مشخصات ویژه ای بوده، استانداردهایی در آنها رعایت شده باشد تا در بازارهای جهانی امکان حضور و فروش خوب داشته باشند. میزان فشار بخار از جمله مهمترین خصوصیات مورد توجه است که علاوه برکیفیت و قیمت از نقطه نظر ایمنی هنگام انتقال وذخیره سازی نیز فوق الاده مهم می باشد و همواره مورد آزمایش وکنترل واقع می شود. برای اندازه گیری فشار بخار روشها و وسایل خاصی موجود است که در ادامه و ضمن اشاره به روشهای استاندارد ASTMبه آنها خواهیم پرداخت.

روش کار :

ابتدا بنزین را درون ظرف نمونه می ریزیم، به طوری که حبابی درون ظرف نباشد و بنزین سرریز شود. حال شیر اتصال ظرف نمونه را به محفظه ی هوا وصل می کنیم و حدود 90 درجه آن را می چرخانیم. حال دستگاه اندازه گیری فشار را درون یک حمام آب گرم قرار می دهیم. این حمام آب گرم دما را تا 37.8 درجه ی سانتی گراد بالا می آورد و در همین دما متوقف می شود. حال می گذاریم تا دما به حدود 37.8 درجه برسد و می گذاریم تا حدودا نیم ساعت در همین دما و فشار بماند و بعد از نیم ساعت دما و فشار را یادداشت می کنیم و ضریب تصحیح و فشار بخار رد را یدست می آوریم.

جدول ثبت نتایج حاصل از آزمایش

محاسبات:

ضریب تصحیح + عددی که فشارسنج نشان می دهدفشار بخار رد

 0.34+(-0.098)فشار بخار رد

Pg 0.242 فشار بخار رد

PA=Pg+PAir

PA=0.242+0.94

PA= 1.182 bara

جدول ثبت حاصل از محاسبات

نتیجه گیری تفسیر نتایج: نتیجه می گیریم که فشار مطلق بنزین به کمک فشار بخار رد در دمای 37.8 درجه ی سانتی گراد برابر با 1.182است.

خطا :-1 خراب بودن دستگاه   2-اشتباه در محاسبات   3- نخواندن دمای دقیق  

منابع : سایت oilchemistry.blogfa.comو chemicaleng.blogfa.com

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:05/08/1392

عنوان آزمایش: شناسایی برخی از کاتیون ها و آنیون ها

هدف آزمایش: شناسایی آنیون های (I¯) ، (Br¯) و (Cl¯)

مواد و ابزار لازم: سه لوله آزمایش، جا لوله ای، ((Ag+ (I¯) ، (Br¯) و (Cl¯) ، آمونیاک ، اسید نیتریک

تئوری آزمایش:

آنیون

آنیونهای تک‌اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آنها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند "- ید" به باقیمانده به دست می‌آید. -Cl یون کلرید است. 2-O ، یون اکسید است. 3-N یون نیترید است. اما ، تمام آنیونهایی که نامشان به "ید" ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیونهای چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود. مثلا -CN یون سیانید است. -OH یون هیدروکسید است. 2-O2 یون پروکسید است.
آنیونهای چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. بعنوان مثال 2-O2 یون پراکسید ، Cr2O7-2 یون کرومات ، SO3-2 یون سولفیت و 3-AsO4 یون آرسنات است.

یون چند اتمی

این یون ، یونی است که از چند اتم که با یکدگیر پیوند کووالانسی دارند، بوجود می‌آید. کایتونهای چند اتمی معدودند و دو نوع نمونه متداول عبارت اند از :

+NH4 یون آمونیوم و 2+Hg2 یون جیوه (I) یا یون مرکورو.

یون 2+Hg2 یون جیوه I نامیده شده است. زیرا می‌توان آن را متشکل از دو یون +Hg (که با یکدیگر پیوند کووالانسی دارند) در نظر گرفت.

شناسایی آنیون ها

کيمياگران اوليه براي گوگرد نماد مثلثي که در بالاي يک خط قرار داشت در نظر گرفته بودند. اين کيمياگران از روي تجربه مي‌دانستند که عنصر جيوه مي‌تواند با گوگرد ترکيب شود .

سوگند يا سئوکند در اصل به معناي گوگرد بوده است. در دوران گذشته يکي از روش‌هاي نهايي اثبات اتهام يا برائت متهمان، خوراندن آب گوگرد به آنان بوده است. چنانچه متهم بعد از خوردن گوگرد يا همان سوگند زنده مي‌ماند، حکم به برائت وي مي‌دادند. اصطلاح سوگند خوردن که تأکيد شخص بر صحت گفته‌هايش است، در اصل از همين آيين گرفته شده است .

آنتوان لاووازيه توانست مجامع علمي را متقاعد کند که گوگرد يک عنصر است و نه يک ترکيب.

ترکيبات

يک ترکيب آلي گوگرددارdithianeاست .از آنجايي که گوگرد يک نافلز است انواع ترکيبات يوني به وجود مي‌آورد.

روش کار:

ابتدا مقداری از کلر (cl¯) را درون لوله ی آزمایش می ریزیم و به لوله ی آزمایش نقره (Ag+) اضافه می کنیم و می بینیم که ته لوله که (AgCl) تشکیل شده است، یک رسوب سفید تشکیل شده که تشخیص دهنده ی کلر (cl¯) است. حال درون لوله ای دیگر ید (I¯) می ریزیم و باز به آن نقره (Ag+) اضافه می کنیم و (AgI) درست می شود که ته این لوله یک  رسوب زرد رنگ درست می شود و درون آمونیاک هم به صورت نامحلول است که این تشخیص دهنده ی ید (I¯) است. حال درون لوله ی سوم برم (Br¯) می ریزیم و به آن نقره (Ag+) اضافه می کنیم. می بینیم که یک رسوب زرد کم رنگ ته لوله تشکیل می شود. حال به آن آمونیاک اضافه می کنیم و می بینیم که به مقدار خیلی کم رسوب درون آمونیاک حل می شود که با چشم دیده نمی شود که این تشخیص دهنده ی برم (Br¯) است. حال هر سه آنیون های (I¯) ، (Br¯) و (cl¯) را درون لوله ای می ریزیم و به آن نقره (Ag+) اضافه می کنیم و می بینیم که زرد کم رنگ می شود. حال به آن اسید نیتریک اضافه می کنیم و می بینیم که زرد پر رنگ می شود.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که با این آزمایش ها می توانیم آنیون های (I¯) ، (Br¯) و (Cl¯) را تشخیص داد.

مواردخطا: 1-خطای دید  2- حل شدن آنیون ها درون محلول ها   3- خالص نبودن مواد

zahra710.blogfa.com   منابع: سایت

نقطه اشتعال و نقطه احتراق

 هدف:

اندازه گیری نقطه اشتعال و نقطه احتراق محصولات نفتی

وسایل و مواد لازم: گازوئیل، دماسنج، دستگاه برقی، ظرف کلیولند، لوله ی گاز، ورق مربعی شکل

چکیده:

ابتدا تا خط نشانه ی ظرف کلیولند را پر از گازوئیل می کنیم و آن را روی دستگاه برقی قرار می دهیم. در این حالت هر 5 درجه ای که دما بالا می رود یا هر یک دقیقه لوله ای که یک شعله ی کوچک را به طور مماس با سطح ظرف رد می کنیم و می بینیم کخ در دمای 75 درجه اولین فلش را زد و در دمای 93 درجه شعله در حدود 5 ثانیه و بیشتر روشن می ماند که به این نقطه ی احتراق می گوییم.

مقدمه:

نقطه اشتعال: نقطه اشتعال یا نقطه احتراق (Flashpoint)‏ پایین ترین درجه دمایی است که در آن از ماده، بخاری قابل احتراق ساطع می‌شود. اندازه گیری نقطه اشتعال نیازمند یک منبع احتراق می‌باشد. با خارج کردن منبع احتراق از محل، بخار فوق‌الذکر آتش نخواهد گرفت.

نبایستی نقطه اشتعال را با دمای خود احتراقی اشتباه گرفت. در دمای خود احتراقی نیازی به منبع احتراق وجود ندارد. نقطه اشتعال، دمای بالاتری است که در آن بخار پس از احتراق به سوختن ادامه می‌دهد. نه نقطه اشتعال و نه نقطه اشتعال، به دمای منبع احتراق که بسیار بالاتر است وابسته نمی‌باشند.

از نقطه اشتعال به عنوان ویژگی توصیفی مواد سوختنی مایع استفاده شده و از آن به جهت توصیف خطرات اشتعال پذیری مایعات استفاده می‌کنند. نقطه اشتعال هم به مایعات قابل اشتعال و هم به مایعات قابل احتراق اشاره دارد؛ و برای هرکدام استانداردهای متفاوتی تعریف شده‌است. مایعاتی با نقطه اشتعال کمتر از ۵/۶۰ درجه سانتی گراد، بسته به استانداردی که اعمال می‌گردد قابل اشتعال، و مایعاتی با نقطه اشتعال بالای این دما قابل احتراق تلقی می‌گردند.

مکانیسم

هر مایعی دارای فشار بخار می‌باشد که تابع دمای آن مایع است. هرچه دما افزایش یابد فشار بخار نیز افزایش می‌یابد. هرچه میزان فشار بخار افزایش یابد تراکم بخار مایع قابل اشتعال در وا افزایش می‌یابد. از این رو دما تعیین کننده میزان تراکم بخار مایع قابل اشتعال در هوا می‌باشد.

تراکم معینی از بخار موجود در هوا جهت پایداری احتراق الزامی می‌باشد و این تراکم برای هر مایع قابل اشتعالی متفاوت است. نقطه اشتعال یک مایع قابل اشتعال پایین ترین درجه‌ای است که در آن بخار قابل اشتعال به حد کافی برای احتراق، بوسیله منبع احتراق، موجود است.

اندازه گیری

اندازه گیری نقطه اشتعال به دو صورت اصلی انجام می‌شود: اوپن کاپ و کلوزد کاپ

در تجهیزات اوپن کاپ نمونه را درون ظرف سربازی ریخته حرارت می‌دهند و هر چند درجه یکبار، شعله‌ای را از روی سطح آن عبور می‌دهند. نقطه اشتعال اندازه گرفته شده در حقیقت با تغییرارتفاع شعله از سطح مایع متفاوت خواهد شد و در ارتفاع مناسب اغلب همزمان با نقطه اشتعال رخ می‌دهد. معروفترین نمونه این آزمایشات، اوپن کاپ کلیولند (COC) است.

دو نوع تستر«کلوزد کاپ» داریم: نا موازن همانند پنسکی – مارتنز که دمای بخار روی سطح مایع با دمای خود مایع در تراز نمی‌باشند و موازن همانند اسمال اسکیل (که به ستافلش نیز معروف است)که بخار هم دمای با مایع تصور می‌شود. در هر دوی این روش‌ها منبع احتراق را در فضای دربسته‌ای که مایع را در آن ریخته‌اند مهیا می‌کنند. در حالت عادی تسترهای کلوزد کاپ مقادیر پایین تری را نسبت به نوع اوپن کاپ نشان می‌دهند. (نوعاً بین ۵ تا ۱۰ درجه سانتی گراد) و تخمین دقیق تری از دمایی که فشار بخار به پایین ترین حد اشتعال پذیری (LFL) خود می‌رسد ارایه می‌کند.

نقطه اشتعال، بیشتر یک مقیاس تجربی و عملی است تا اینکه یک پارامتر فیزیکی اساسی باشد. مقدار اندازه گیری شده بسته به نوع دستگاه و گوناگونی پروتکل‌ها شامل کاهش و افزایش دما (در تسترهای خودکار)، زمان تخصیص داده شده برای هم دما شدن بخار و مایع، حجم نمونه و حتی هم زدن آن، نتیجه‌های متفاوتی خواهد داشت. «ATEX directive» سه آستانه خطر که در آنها بخار احتراق می‌یابد را به طور کلی توصیف می‌نماید.

روشهای تعیین نقطه اشتعال یک مایع در استانداردهای بسیاری تصریح شده‌است. به عنوان مثال تست کردن به روش پنسکی – مارتنز کلوزد کاپ در ASTM D93, IP34, ISO2719, DIN51758, JIS K2265 and AFNOR M07-019 به تفصیل شرح داده شده‌است. تعیین نقطه اشتعال به روش اسمال اسکیل کلوزد کاپ در ASTM D3828 and D3278, EN ISO 3679 and3680, and IP523 and524 با جزییات کامل آورده شده‌است.

مثال‌ها

بنزین طوری طراحی شده که در موتور خودروها تنها با یک جرقه به احتراق برسد. پیش از احتراق بایستی در محدوده اشتعال پذیری خود با هوا ترکیب شده و در دمایی بالاتر از نقطه اشتعال آن حرارت ببیند و سپس بوسیله شمع موتور مشتعل گردد. سوخت نبایستی در موتور داغ، خودبخود مشتعل گردد. بنابراین بنزین طوری طراحی شده تا نقطه اشتعال پایین و دمای خود احتراقی بالایی داشته باشد.

نقطه اشتعال سوخت دیزلی بین ۵۲ تا ۹۶ درجه سانتی گراد متغیر است. دیزل برای استفاده در موتورهای با تراکم بالا (های کمپرسیون) طراحی شده‌است. در این موتورها، هوا تا زمانی که بالای دمای خوداحتراقی دیزل برسد کمپرس می‌شود؛ سپس سوخت همانند یک اسپری فشار قوی، همزمان با نگهداشتن مخلوط هوا و سوخت در محدوده اشتعال پذیری آنها، به درون موتور تزریق می‌شود. هیچ منبع احتراقی وجود ندارد. بنابذاین سوخت دیزلی طوری طراحی شده که نقطه اشتعال بالا و دمای خوداحتراقی پایینی داشته باشد.

نقطه اشتعال‌های سوخت جت، بسیار متغیر و متنوع هستند. هم Jet A و هم Jet A-1 نقطه اشتعال‌هایی مابین ۳۸ و ۶۶ درجه نزدیک به نفت چراغ موجود در فروشگاه‌ها دارند. درحالیکه هم Jet B و هم JP-4 نقطه اشتعال‌هایی بین ۲۳- و ۱- دارند.

استانداردسازی

نقطه اشتعال مواد براساس روشهای استاندارد آزمایش اندازه گیری می‌شوند. این روش‌های آزمایش، نوع دستگاه مورد نیاز برای اندازه گیری، پارامترهای کلیدی، روش کار اوپراتور و یا دستگاه خودکار، و میزان دقت روش تست را تعیین می‌کنند. روش‌های استاندارد آزمایش توسط کمیته‌های ملی و بین‌المللی بسیاری نوشته و کنترل می‌شوند که مهمترین آنها CEN / ISO Joint Working Groupon FlashPoint (JWG-FP), ASTM D028B Flammability Section و the Energy Institute's TMS SC-B-4 Flammability Panel می‌باشند.

روش کار :

ابتدا ظرف کلیولند را می آوریم و تا خط نشانه ی آن را پر از گازوئیل می کنیم. حال دستگاه برقی را می آوریم و آن را زیر هود درون پریز برق می زنیم. حال قدر ت دستگاه را روی 1000 وات می گذاریم و کلیولند را روی دستگاه قرار می دهیم. حال دماسنج را  بالای ظرف کلیولند به طوری که مخزن آن درون ظرف باشد و حدودا وسط گازوئیل قرار دهد، می گذاریم. دمای اولیه ی گازوئیل حدود 25 درجه سانتی گراد است. حال یک لوله ای با قطر بسیار نازک می آوریم و یک سر لوله را به یک شیر گاز وصل می کنیم. حال شیر گاز را باز می کنیم و گاز را هم روشن می کنیم. حال گاز را هر یک دقیقه یکبار یا هر پنج درجه ای که دمای گازوئیل بالاتر می رود، به صورت مماس با دهانه ی ظرف کلیولند حرکت می دهیم. حال دمای گازوئیل حدود 60 درجه رسیده است و وقت آن رسیده است که قدرت دستگاه را نصف کنیم یعنی آن را روی 500 وات بگذاریم تا به جای اینکه در هر یک دقیقه دمای گازوئیل بالاتر برود، در هر یک دقیقه دمای گازوئیل حدود 2 درجه سانتی گراد بالاتر برود. در همین حال لوله را در هر دو درجه ای که دمای گازوئیل بالاتر می رود مماس با ظرف کلیولند عبور می دهیم. پس از گذشت چند دقیقه دمای گازوئیل به حدود 75 درجه می رسد که در همین دما اولین فلش زده می شود که به این حال نقطه اشتعال گفته می شود(در این نقطه شعله ای که تشکیل می شود حدودا کمتر از پنج ثانیه ثابت باقی می ماند). حال به آزمایش ادامه می دهیم و می بینیم که در دمای 93 درجه گازوئیل به جایی می رسد که شعله ای بیشتر از پنج ثانیه تشکیل می شود که می گوییم گازوئیل در دمای 93 درجه سانتی گراد به نقطه ی احتراق رسیده است حال سریع یک ورق مربعی شکل را روی ظرف کلیولند قرار می دهیم تا آتش خاموش شود. حال به دلیل اینکه ما می خواهیم نقطه ی اشتعال و نقطه ی احتراق را به صورت دقیق و در فشار 760 درجه ی سانتی گراد بدست آوریم، آن را در فرمول ها قرار می دهیم.

جدول ثبت نتایج حاصل از آزمایش

محاسبات:

FP=FP+{(760-712)0/03}

FP=77+1/44

    نقطه ی اشتعال        FP=78/44

FP= FP+{(760-712)0/03}

FP=93+1/44

نقطه ی احتراق          FP=94/44

جدول ثبت حاصل از محاسبات

نتیجه گیری تفسیر نتایج: نتیجه می گیریم که نقطه ی اشتعال گازوئیل در فشار 760  درجه اتمسفر حدود 44/78 درجه ی سانتی گراد و نقطه ی احتراق آن حدود 44/94 درجه ی سانتی گراد است.

خطا :-1 کالیبره نبودن دماسنج   2- خطای دید  
3- نخواندن دمای دقیق   4- اشتباه در محاسبات

منابع : سایت  daneshnameh.roshd.ir

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:15/07/1392

عنوان آزمایش: نمونه برداری، محاسبه و خطا

هدف آزمایش: تعیین خطای نسبی نمک، تعیین درصد روی و مس

مواد و ابزار لازم: دو لوله آزمایش، جا لوله ای، دو ارلن مایر، قیف، کاغذ صافی، سود، آهک، پی پت، یک گرم نمک، شیشه ی ساعت، 0.2 گرم مس و روی، پنج سی سی اسید سولفوریک، اتوکلاف

تئوری آزمایش:

خطا در علم و زندگی روزمره می‌تواند معانی متفاوتی داشته باشد و بسته به موضوع مورد نظر بیان‌کننده پیامدهایی است که مدنظر فاعل آن فعل نبوده‌است.

واژه‌شناسی:

خطا در ادبیات فارسی به معنای سهو و اشتباه، نقیض صواب است و در اشعار متعددی از این عبارت استفاده شده‌است.

• خطا کردن راه: گم کردن راه
• خطا گفتن: ناصواب گشتن. اشتباه گفتن. نادرست گفتن
• خطای باصره: خطایی که در دیدن حاصل می‌شود
• بی خطا: بی گناه
• قتل خطا: قتلی که از روی عمد، قصدو اراده صورت نگرفته      باشد.

رفتار انسان:

خطای ناپلئون در لشکر کشی به مسکو و زمین‌گیر شدن در سرمای سیبری

در طی تاریخ بشر در مقاطع مختلف خطاهای بسیاری داشته‌است.

مانند:

•      ()

                        در علم آمار خطا به معنی اشتباه نیست بلکه به معنای تفاوت عددی بین محاسبات، اندازه‌گیری‌ها و اعداد واقعی می‌باشد. در علوم دیگر از عبارت خطا برای رفتار متفاوت سامانه استفاده می‌شود.

محاسبات عددی:

در محاسبات عددی تفاوت میان عدد محاسبه شده و مقدار مورد انتظار را خطا می‌نامند مانند خطای جذر میانگین مربعات

انواع خطاها:

1. خطای کاربرد (استعمال)  Application error

n      ناشی از تغيير حالت دستگاه

n      گرم شدن ترمومتر در اثر تماس با مواد

n      فشار کوليس بر روی جسم

n      افت ولتاژ در اثر اتصال ولتمتر

2. خطای شخصی (عمل کرد  Operating Error)

n      استفاده غلط از دستگاه

n      نگاه کج به عقربه

n      قرار دادن غلط کوليس بر روی کار

3. خطای محيط (Environmental Error )

n      اثر عواملی مثل رطوبت، فشار، حرارت

n      جهت حذف اين خطا می توان از شرايط استاندارد استفاده کرد

4. خطای ديناميکی (Dynamic Error)

n      سرعت عکس العمل

روش کار:

آزمایش اول: ابتدا مقداری سود را در لوله ی آزمایش می ریزیم و کمی آب به آن اضافه می کنیم و گرمایی که از حل شدن سود در آب حاصل می شود را حس می کنیم. یک پی پت می آوریم و آن را درون لوله آزمایش می کنیم و در آن به صورت آرام می دمیم و می بینیم که هم داغ می شود و هم سود و آب کمی بی رنگ می شود.

سپس در لوله ای دیگر آب و آهک می ریزیم و مثل قبل به کمک پی پت در آن می دمیم و می بینیم که رنگش از بی رنگی به شیری رنگ تبدیل می شود و اگر همین طور به دمیدن ادامه دهیم درون لوله جوش شیرین درست می شود.

2NaOH+Co2 Na2Co3+H2O                                                  

Na2Co3+H2O+Co2 2NaHCo2                                              

سپس در چند سی سی سود درون لوله می ریزیم و می بینیم که گازهای Co2 از آن ها خارج می شوند.

آزمایش دوم: میرویم و یک گرم نمک را به صورت دقیق وزن می کنیم سپس آن را روی کاغذ به صورت کوه مانند در می آوریم و به کمک یک شیشه ساعت آن را صاف می کنیم سپس به کمک برگه ای نمک ها را به چهر قسمت مساوی تقسیم می کنیم و یک قسمت از آن چهار قسمت را وزن می کنیم و می بینیم که وزن آن 0.279 گرم است.

آزمایش سوم: حدود 0.2 گرم از مخلوط مس و روی را که در صد مخلوط شدنشان را نمی دانستیم برداشتیم و آن را درون یک ارلن ریختیم. سپس پنج سی سی اسید سولفوریک درون ارلن ریختیم و دیدیم که جوشید و روی درون اسید حل می شود. بعد یک ارلن دیگر می آوریم و یک قیف و کاغذ صافی روی ارلن می گذاریم و بعد ارلن دیگر را درون کاغذ صافی می ریزیم و روی و اسید سولفوریک که با هم حل شده بودند درون ارلن می رود ولی مس که نمی توانست حل شود روی کاغذ صافی می ماند. سپس کاغذ صافی را درون اتوکلاف می گذاریم تا کاغذ صافی کاملا خشک شود. بعد از چند دقیقه که کاغذ صافی خشک شد مس را می توان به راحتی از روی آن برداشت و وزن کرد و وزن مس حدود 0.0350گرم می باشد.

محاسبات:

0.029= 0.25 – 0.279

درصد روی    82.5 = 17.5 – 100

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که در آزمایش نمک طعام حدود  خطا داشتیم و در آزمایش سوم درصد مس 17.5% بوده و درصد روی 82.5% بوده است.

مواردخطا: 1-اشتباه در محاسبات  2- اشتباه در اندازه گیری   3- خالص نبودن مواد

منابع: سایت ویکی پدیا 

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:28/07/1392

عنوان آزمایش: شناسایی کاتیون ها و آنیون ها

هدف آزمایش: شناسایی برخی از کاتیون ها و آنیون ها به کمک شناساگر

مواد و ابزار لازم: سه لوله آزمایش، جا لوله ای، Ag+ و Pb2+ و Hg2+ ، HCl ، آب جوش ، Na2C2O4 ، NH3

تئوری آزمایش:

آنیون و کاتیون: نیروی پیش برنده یک واکنش یونی ، جاذبه الکتروستاتیکی متقابل یون‌های ناهمنام است. این جاذبه باعث آزاد شدن انرژی شبکه می‌شود. انرژی شبکه، عامل مهمی در تعیین تعداد بار منفی یا مثبتی است که اتم‌ها به هنگام تشکیل یک بلور یونی می‌پذیرند.

نامگذاری ترکیبات یونی : نامگذاری ترکیبات یونی بر قواعدی چند استوار است. ابتدا از کاتیون (یون مثبت) ترکیب نام برده می‌شود و آنیون (یون منفی) پس از آن ذکر می‌شود.

کاتیون : بیشتر کاتیونها ، یونهای تک اتمی‌اند که توسط فلزات بوجود می‌آیند. اگر فلز تنها یک نوع کاتیون ایجاد کند، نام یون ، همانند فلز مربوط است. ⁺Na یون سدیم است. یعنی فلز سدیمی که ابتدا بصورت گازی در آمده است و از سدیم یک الکترون با اعمال انرژی یونش گرفته شده است. ²⁺Mg یون منیزیم است. ³⁺Al ، یون آلومینیوم است.
برخی از فلزات بیش از یک نوع کاتیون بوجود می‌آورند. در اینگونه موارد ، با نشان دادن تعداد بار کاتیونها در نامشان آنها را متمایز می‌کنیم. بار این نوع کاتیونها بصورت ارقام لاتین بعد از نام فارسی عنصر قرار داده می‌شود. ⁺Cu ، یون مس (I) و ²⁺Cu ، یون مس (II) است. در روشی قدیمی‌تر برای متمایز کردن دو نوع یون بوجود آمده از یک فلز ، پسوندی به نام فلز افزوده می‌شود. در این روش ، هرگاه نماد فلزی از لاتین مشتق شده باشد، از نام لاتین فلز استفاده می‌شود.
پسوند "- و" برای یون دارای بار مثبت کمتر و پسوند "- یک" برای یون با بار مثبت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ⁺Cu ، یون کوپرو و ²⁺Cu یون کوپریک است. ⁺Fe ، یون فرو و ²⁺Fe یون فریک است.
توجه کنید که در روش بالا تعداد بارها بروشنی بیان نمی‌شود و نیز این روش برای فلزاتی که بیش از دو نوع کاتیون تولید می‌کنند، قابل استفاده نیست.

آنیون :آنیونهای تک‌اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آنها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند "- ید" به باقیمانده به دست می‌آید. ^-Cl یون کلرید است. ^2-O ، یون اکسید است. ^3-N یون نیترید است. اما ، تمام آنیونهایی که نامشان به "ید" ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیونهای چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود. مثلا ^-CN یون سیانید است. ^-OH یون هیدروکسید است. ^2-O₂ یون پروکسید است.
آنیونهای چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. بعنوان مثال ^2-O₂ یون پراکسید ، Cr₂O₇^-2 یون کرومات ، SO₃^-2 یون سولفیت و ^3-AsO₄ یون آرسنات است.

روش کار:

مقدار کمی از نمونه را برداشته و آن را درون لوله ی آزمایش می ریزیم و به آن محلولHCl  اضافه می کنیم، حال اگر کاتیون های Ag+ و Pb2+ و Hg2+ درون این نمونه باشند، هر سه کاتیون به AgCl و PbCl2 و Hg2Cl2  رسوب می کنند که رنگ رسوب هم سفید است. حال برای اینکه ببینیم آیا  PbCl2  درون آن است یا خیر می آییم و کل محتوی لوله  را درون لوله ای دیگر که درون آن آب جوش است می ریزیم. در این حالت اگر PbCl2 درون محلول وجود داشته باشد درون آب جوش حل می شود و AgCl و Hg2Cl2  به صورت رسوب ته لوله باقی می ماند. حال آب روی رسوب را که PbCl2  درون آن حل شده را از رسوب جدا می کنیم و درون لوله ای دیگر می ریزیم. حال برای اینکه بفهمیم PbCl2 درون آن است یا نه، آن را با Na2C2O4 درون لوله می ریزیم و اگر PbCl2 درون آن باشد، محلول به صورت PbC2O4 که به صورت رسوب زرد رنگ است و 2NaCl درست می شود که رسوبی که تشکیل می شود نشان از وجود Pb2+ درون نمونه ی اول است. حال برای اینکه بفهمیم آیا AgCl و Hg2Cl2   درون نمونه وجود دارد یا ندارد می آییم و به رسوبی که در قسمتی که HCl اضافه کردیم NH3 اضافه می کنیم و اگر Hg2Cl2 درون نمونه وجود داشته باشد ته لوله یک رسوب سیاه رنگ تشکیل می شود که در این حالت رسوب ته لوله به صورت Hg+HgNH3Cl  در می آید که می فهمیم Hg2+ درون نمونه وجود دارد.  حال برای اینکه تشخیص دهیم Ag+ درون نمونه است یا خیر می آییم و محلول روی رسوب سیاه رنگ را درون لوله ای دیگر می ریزیم که دراین حالت [Ag(NH3)2]Cl+HCl  می دهد NH4Cl+AgCl که دراین حالت AgCl به صورت رسوب ته لوله باقی می ماند و می فهمیم که Ag+ درون نمونه وجود دارد.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که در این نمونه کاتیون های Ag+ و Pb2+ و Hg2+ وجود دارد و می توان هر کاتیون را با شناساگری تشخیص داد.

مواردخطا: 1-خطای دید  2- حل شدن کاتیون ها درون محلول ها   3- خالص نبودن مواد

منابع: سایت daneshnameh.roshd.ir

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:22/07/1392

عنوان آزمایش: تشخیص نوع فلزها در شعله

هدف آزمایش: شناسائی فلزات قلیائی و قلیائی خاکی در اثر سوختن

مواد و ابزار لازم: سیم، اسیدکلریدریک، چراغ گاز،

تئوری آزمایش:

فلزهای قلیائی: فلزات قلیایی به عناصر گروه اول جدول تناوبی گفته می‌شود که شامل فلزهای لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم می‌باشد. هیدروژن گرچه در گروه اول قرار می‌گیرد ولی دارای خصوصیات متفاوتی نسبت به دیگر اعضای این گروه می‌باشد، لذا آن را در دسته فلزات قلیایی قرار نمی‌دهند.

خواص

این عناصر ها بشدت با آب و هوا واکنش نشان می‌دهند و به همین علت آنهارا در نفت یا پارافین نگهداری می‌کنند.این عناصر بترتیب تمایل واکنش پذیری -کمبود الکترون در لایه آخر-واکنش پذیری بیشتری را دارا هستند وبه همین ترتیب نرم تر می‌شوند، و به همین ترتیب واکنش پذیریشان هم بیشتر می شوند.

نگاه کلی

عناصر گروه اول جدول تناوبی که به فلزات قلیایی معروفند، در لایه ظرفیت الکترونی دارای آرایش هستند که n، شماره دوره آنها است. آخرین عنصر به نام فرانسیم، رادیواکتیو است که در اینجا مورد بحث قرار نمی‌گیرد. این عناصر، فلزات نقره‌فام رنگی هستند. آنها بسیار نرم بوده و به آسانی با چاقو بریده می‌شوند. سطح درخشان آنها در معرض هوا به علت اکسیداسیون کدر می‌شود.

این عناصر بشدت واکنش پذیر هستند. واکنش پذیری آنها از بالا به پایین گروه یعنی از Li به Cs افزایش می‌یابد و از این لحاظ شبیه عناصر سایر گروهها هستند.این فلزها آن چنان نرم هستند که با چاقو بریده می‌شوند و دارای سطح براقی هستند.

منابع فلزات قلیایی

این فلزات بدلیل واکنش‌پذیری زیاد بطور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند و معمولاً بصورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم، هالیت یا NaCl است که بصورت محلول در آب دریا یا بصورت رسوب در بستر دریا یافت می‌شود. پتاسیم بصورت فراوان در اکثر معادن بصورت کانی سیلویت (KCl) یافت می‌شود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.

فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آنها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات بصورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی بصورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمکهای مذاب آنها تهیه کرد.

خواص فیزیکی

فلزات قلیایی از چند جهت با بقیه فلزات تفاوت دارند. آنها نرم بوده و دارای نقطه ذوب و نقطه جوش پایین هستند. چگالی پایینی دارند، بطوریکه چگالی K و Na و Li از چگالی آب پایین‌تر است. آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمتری دارند. به علت داشتن فقط یک الکترون در لایه ظرفیت معمولاً پیوندهای فلزی ضعیفی ایجاد می‌کنند. این فلزات وقتی در معرض شعله قرار می‌گیرند، رنگ آن را تغییر می‌دهند. وقتی عنصری در مقابل شعله قرار می‌گیرد، حرارت شعله انرژی کافی برای برانگیختن الکترون لایه ظرفیت را به لایه‌های بالاتر فراهم می‌کند.

الکترون در بازگشت به حالت پایه انرژی منتشر می‌کند و این انرژی دارای طول موج منطقه مرئی است که باعث می‌شود رنگ ایجاد شده در شعله دیده شود. شعاع یونی در فلزات قلیایی خاکی در مقایسه با شعاع اتمی آنها خیلی کوچک‌تر است. چون اتم یک الکترون در لایه S خود دارد که عدد کوانتومی آن با عدد کوانتومی لایه داخلی متفاوت است. بنابراین این لایه نسبتاً دور از هسته‌است.

وقتی اتم این الکترون را از دست داده و به یون تبدیل می‌شود، الکترونهای باقیمانده در تراز نزدیک نسبت به هسته قرار دارند. بعلاوه افزایش بار مؤثر هسته آنها را بیشتر به‌طرف هسته جذب می‌کند. بنابراین اندازه یون کاهش می‌یابد.

خواص شیمیایی

فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آنها نشانگر میل شدید آنها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آنها می‌توانند اکسیژن، کلر، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند. بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. بعلت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آنها را زیر آب نگهداری کرد.

واکنش با آب

از بالا به پایین، به شدت واکنش با آب افزوده می‌شود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی می‌سوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش می‌سوزد. سزیم در آب ته نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن می‌کند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربه‌ای شدید است که می‌تواند باعث شکستن محفظه شیشه‌ای شود.

Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره می‌کند که به‌عنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده می‌شود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.

چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده می‌شود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله‌است.

اکسیدها

فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این، ترکیب پروکسید () به‌عنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید () را بطور عمده تولید می‌کند.

هیدروکسیدها

هیدروکسید فلزات قلیایی، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آنها باز قوی است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.

هالیدها

هالیدهای این فلزات، همه جامد یونی به فرم کریستالی و به رنگ سفید بوده و قابل حل در آب هستند، جز LiF که بعلت داشتن انرژی شبکه بالا که ناشی از جاذبه الکتروستاتیکی بین یون کوچک +Li و -F است.

حالت اکسایش

این فلزات حالت اکسایش ۰ و ۱+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آنها بر پایه +M است. اولین انرژی یونش آنها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترونهای لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان تر برداشته می‌شود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته می‌شود. همچنین به‌وسیله هسته، بخوبی جذب می‌شود.

انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.

روش کار:

اول یک سیمی می آوریم و نوک آن را به صورت دایره ای می کنیم تا مواد بتوانند روی آن قرار بگیرند. سپس سیم را در اسید کلریدریک که آن را زیر هود گذاشته اند می زنیم و آن را کمی زیر چراغ گاز می گیریم تا کمی خشک شود. سپس اول سیم را به منیزیم سولفاتMgSO4)) آغشته می کنیم به طوری که کمی از منیزیم سولفات در نوک سیم بایستد. حال سیم را زیر چراغ گاز می گیریم و می بینیم هنگامی که شعله منیزیم را می سوزاند شعله به صورت سبز رنگ در می آید. حال سیم را دوباره در اسید میزنیم و سیم را تمیز میکنیم  و این بار به جای منیزیم سولفات، از کلرید کلسیم(CaCl2) استفاده می کنیم و این بار رنگ شعله به رنگ آتشی سرخ مایل به نارنجی رنگ تشکیل می شود. دوباره سیم را در اسید کلریدریک می زنیم و سیم را تمیز می کنیم و این بار به جای کلرید کلسیم، از کلرید باریم(BaCl2) استفاده می کنیم و هنگامی که سیم آغشته به کلرید باریم را زیر شعله می گیریم می بینیم که رنگ شعله به صورت سبز و زرد رنگ تشکیل می شود. دوباره سیم را در اسید کلریدریک تمیز می کنیم و این بار از پتاسیم کلرید(KCl) استفاده می کنیم و می بینیم که این بار شعله صورتی رنگ می شود. حال سیم را دوباره در اسید می زنیم و این بار به جای پتاسیم کلرید، مس سولفات را روی سیم می ریزیم و رنگ شعله این بار به رنگ سبز در می آید و در آخر از نمک(NaCl) استفاده می کنیم و این بار شعله به رنگ نارنجی مایل به قرمز رنگ در می آید.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم هر ماده ای که روی شعله قرار گیرد به رنگ های مختلفی می سوزد و دلیل آن این است که مواد زیادی درون آن قرار دارد.

مواردخطا: 1- خطای دید       2- تمیز نبودن وسایل             3- فاسد بودن مواد

منابع: سایت ویکی پدیا 

نام و نام خانوادگی:            محمد مهدی محمودی وند                                              تاریخ آزمایش:22/07/1392  

عنوان: اندازه گیری دما                                    هدف: اندازه گیری دمای آب

تئوری:

دما
دما يكي از عناصر اساسي شناخت هوا مي باشد، با توجه به دريافت نامنظم انرژي خورشيدي توسط زمين، دماي هوا در سطح زمين داراي تغييرات زيادي است كه اين تغييرات به نوبه خود سبب تغييرات ديگري در ساير عناصر هوا مي گردد. دماي هوا را به وسيله دماسنج اندازه گيري مي كنند.

انواع دماسنج ها

 -1 دماسنج معمولي استاندارد(Thermometer)
اين دماسنج يك لوله بسيار باريك شيشه اي مسدود است كه در انتهاي آن محفظه اي تعبيه و از جيوه يا الكل پر شده است. در داخل لوله دماسنج خلاء كامل وجود دارد. گرم و سرد شدن مخزن باعث گرم و سردشدن مايع درون مخزن شده و متعاقب آن باعث بالا و پايين رفتن مايع در داخل مخزن شيشه اي مي شود، با مشاهده سطح مايع در داخل لوله دماسنج و قرائت عددي كه روي بدنه شيشه نوشته شده است دماي هوا در آن لحظه مشخص مي شود.

 -2 دماسنج حداكثر (Max-Thermometer)
اغلب نياز است علاوه بر دماي معمولي هوا حداكثر دمايي كه در طول يك دوره معين مثلاً يك شبانه روز اتفاق افتاده است نيز اندازه گيري و تثبيت شود به اين منظور از دماسنج حداكثر استفاده مي كنند. اين نوع دماسنج با يك تفاوت جزيي تقريبا مشابه دماسنج هاي معمولي است به اين صورت كه لوله مويين آن در محلي كه به مخزن منتهي مي شود بسيار باريك شده است. هنگامي كه دما زياد مي شود جيوه داخل مخزن منبسط شده و نيروي حاصل مي تواند باعث راندن جيوه از داخل مجراي باريك بالاي مخزن به قسمت بالاي لوله گردد به اين ترتيب ارتفاع جيوه در داخل مخزن بالا مي رود و با كاهش دما مايع داخل مخزن منقبض مي شود ولي باريك بودن لوله از برگشت مايع به داخل مخزن جلوگيري مي كند و سطح مايع در داخل لوله در محلي كه بالاترين دماي قبلي اتفاق افتاده است باقي مي ماند بنابراين سطح فوقاني جيوه نشان دهنده حداكثر دماي اتفاق افتاده است.

 -3 دماسنج حداقل (Minimum Thermometer)
دماسنج هاي حداقل براي تثبيت پايين ترين دماي اتفاق افتاده در يك دوره معين به كار مي رود دماسنج هاي حداقل مشابه دماسنج هاي معمولي است با اين تفاوت كه مايع داخل مخزن اين نوع دماسنج به جاي جيوه از مايعات رقيق تر مانند الكل استفاده مي شود. به علاوه در داخل لوله مويين يك سوزن شيشه اي كه دو سر آن گرد مي باشد رها گرديده كه به عنوان شاخص از آن استفاده مي شود، وقتي دماي هوا كاهش مي يابد با انقباض مايع سطح بالاي الكل در داخل لوله مويين با اعمال نيروي كشش سطحي شاخص سوزني را نيز به طرف پايين مخزن حركت مي دهد با افزايش دما مجدداً الكل در داخل لوله مويين از اطراف سوزن عبور كرده و به طرف بالا صعود مي كند اما سوزن در پايين ترين محلي كه قبلا در اثر كشش سطحي پايين آمده بود باقي مي ماند.

بنابراين قسمت بالايي شاخص شيشه اي پايين ترين دمايي را كه اتفاق افتاده است نشان مي دهد در حالي كه انتهاي سطح الكل در بالاي لوله دماي لحظه اي هوا را نشان مي دهد.

 -4 دماسنج حداقل - حداكثر (Min-Max Thermometer)

اين دماسنج تركيبي از دو دماسنج حداقل و حداكثر مي باشد، اين دماسنج از يك لوله شيشه اي U شكل ساخته شده است كه دو انتهاي آن مسدود مي باشد. قسمت پاييني لوله U شكل با جيوه پر شده است. علاوه بر جيوه قسمت بالايي لوله قسمت چپ به طور كامل از الكل پر شده است اما نصف حجم لوله سمت راست كه انتهاي آن به صورت يك مخزن گشاد شده مي باشد از الكل پر شده است و نصف ديگر آن از يك نوع گاز پر شده است. در بالاترين سطح جيوه و در داخل الكل در هر دو ستون شاخص هاي شيشه اي رنگي كه يك سوزن در وسط آن تعبيه شده است وجود دارد در اثر گرم و سرد شدن و متعاقب آن انبساط و انقباض سطح جيوه بالا و پايين مي رود. بالاترين حدي كه جيوه در شاخه سمت چپ بالا رفته است دماي حداقل و بالاترين حدي كه جيوه در شاخه سمت راست بالا رفته دماي حداكثر را نشان مي دهد.

 -5 دمانگار(Thermograph)

دمانگار يك وسيله كاملاً مكانيكي است و با استفاده از يك عنصر فلزي كه انحناي آن با دما تغيير مي كند ساخته شده است يك طرف عنصر فلزي حساس به تغييرات دما كه داراي انحنا مي باشد به بازوي اهرم طويل و متحركي بسته شده است كه اين بازو ممكن است مستقيماً دما را از روي يك مقياس ساده درجه بندي شده نشان دهد و يا اينكه انتهاي بازو به يك قلم ثبات متصل گردد. با تغيير دماي هوا انحناي فلز تغيير مي كند و اين امر با توجه به نحوه تغييرات دما باعث انحراف قلم در انتهاي بازوي مكانيكي به طرف بالا و پايين در روي كاغذ گراف مي گردد و دماها ثبت مي شوند.

شرح:

دو دماسنج می آوریم و روی شماره های یکی از دماسنج ها را با چسب کاغذی می گیریم به طوری که شماره ها معلوم نباشد و جیوه درون دماسنج دیده شود. سپس دو دماسنج را به هم با چسب کاغذی می چسبانیم. حال دو بشر می آوریم که یکی از آن ها بزرگتر از آن یکی باشد. سپس درون بشر کوچکتر تا یک سوم آب می ریزیم و در بشر دیگر تا آن جایی که جا دارد به طوری که بشر اولی درون آن جا شود پر از یخ می کنیم. بعد بشر اولی را درون بشر دومی می گذاریم؛ به طوری یخ باید درون بشر دومی باشد که یخ از آب درون بشر اولی کمی بالاتر قرار بگیرد. حال کمی نمک روی یخ ها می ریزیم تا هم یخ ها کمی آب شوند و هم دمای آن ها زودتر پایین تر بیایند. حال دماسنج ها را به گیره وصل می کنیم و بشر را زیر دماسنج ها قرار می دهیم به طوری که دماسنج درون و نزدیک به کف آب بشر اولی باشد. حال صبر می کنیم تا دمای بشر به صفر درجه یا به جایی برسد که بعد از چند دقیقه دمایی که روی دماسنج می خوانیم دیگر پایین نرود و در یک نقطه ای ثابت قرار بگیرد. بعد از 10 الی 20 دقیقه دیگر مایع درون دماسنجی که روی آن چسب زده ایم تکان نمی خورد و وقتی که روی آن دماسنج دیگر نگاه می کنیم می بینیم که دمای آن حدود 3_ را نشان می دهد. حال همان جایی که دماسنج چسب خورده نشان می دهد را با خودکار علامت گذاری می کنیم. بعد بشر اولی را از درون بشر دومی بیرون می آوریم و بشر را در دمای محیط قرار می دهیم و در همین حال هر 20 درجه ای که دمای بشر بالاتر رفت روی دماسنجی که چسب خورده است علامت گذاری می کنیم. پس از چند دقیقه دمای دماسنج دمای محیط را نشان می دهد و در این حالت چراغ گاز را روشن می کنیم و بشر را روی سه پایه و توری قرار می دهیم به طوری که چراغ گاز زیر بشر قرار گیرد. حال دماسنج را به کمک گیره درون بشر قرار می دهیم و هر 20 درجه ای که دمای آن بالاتر آمد علامت میزنیم. پس از گذشت چند دقیقه آب درون بشر به جوش در می آید و مایع درون دماسنج هم دیگر تکان نمی خورد. حال همان جایی که مایع درماسنجی که چسب خوره تکان نمی خورد را علامت میزنیم. حال دماسنج را در دمای محیط قرار می دهیم. پس از چند دقیقه که دمای دماسنج پایین آمد، یک خط کش می آوریم و ارتفاع مایع را از سطح اندازه گیری می کنیم و هر 20 درجه ای که اندازه گیری کرده ایم را هم اندازه گیری می کنیم تا دمایی که آب به جوش آمد و در جدول می نویسیم. حال می توانیم از 0 تا 100 درجه ی دماسنجی را که درست کرده ایم به 100 قسمت تقسیم کنیم و یک دماسنج درست کنیم. حال با استفاده از فرمول و جدول روبرو می توانیم هر دمایی را بر اساس دمایی که داریم و ارتفاعی که خوانده ایم بدست آوریم.

نمودار، مشاهده، جدول:

جدول دما و ارتفاع

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که با این آزمایش می توان یک دماسنجی برای خودمان درست کنیم و بر اساس محاسبات و فرمول دماهایی که لازم داریم را بدست آوریم.

محاسبات:

          T=ax+b

                     0=a×2.6+b                 0=2.6 a + b                                     a  =   -20

     20=a×3.7+b        -1   -20=-3.7a-b           -20=-1a                     -1               a=20

20=3.7×20+b

20=74+b

b=20-74

b=-54

مثال ها

T=ax +b                                                                      T=ax +b

T=20×5.5 -54                                                           T=20×6.5-54

T=110-54                                                                   T=130-54

T=56                                                                            T=76

خطا: 1- اشتباه خواندن     2- اشتباه دیدن     3- اشتباه در فرمول ها

مرجع: سایت ویکی پدیا

نام و نام خانوادگی:            محمد مهدی محمودی وند                                                  تاریخ آزمایش:29/07/1392  

کلاس:2A3                                                                            گروه شماره:3   

عنوان: اندازه گیری دما                                    هدف: اندازه گیری دما و ولتاژ آب به کمک ترموکوپل

تئوری:

ترموکوپل چیست انواع و کاربرد آن کدام است :

ترموکوپل یکی از پر مصرف ترین سنسورهای اندازه گیری دما محسوب میگردد . این سنسورهای ساده با استفاده از اتصال یک فلز و آلیاژ آن و با توجه به اثر سیبک تولید میشوند و با همین مکانیزم ساده قادر به اندازه گیری دما به راحتی در رنج وسیعی از زیر صفر تا حدود 1700 درجه میباشند . با توجه به پدیده سیبک اتصال هر دو فلز از نوع مختلف باعث ایجاد ترموکوپل شده و تولید میلی ولتی متناسب با دمای اعمال شده میکند از این رو انواع مختلفی از ترموکوپلمیتوان تولید کرد در حالی که در استانداردهای متداول میتوان از انواع 10 یا 12 ترموکوپل یاد کرد که در مدلهای های مختلف و با اشکال گوناگون تولید میشود . با توجه به کاربرد ، محیط اندازه گیری دما ،رنج دما ، اندازه گیری دقیق از انواع ترموکوپل میتوان به انواع زیر اشاره کرد :

(CHROMEL-ALUMEL)ترموکوپل تیپK

ترموکوپل نوعKاز سیم فلزی Ni-Cr (به نام تجاری کرومل Chromel) و Ni-Al (به نام تجاری آلوملAlumel) ساخته می شود.این ترموکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین ترموکوپل ها می باشد. رنج عملکرد دمایی آن بین −200 °Cو +1350 °Cو حساسیت آن تقریبا 41  µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوعKبخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب تر می باشد

(IRON-CONSTANTAN)ترموکوپل تیپ J

این ترموکوپل از فلز آهنFeو آلیژهای مس - نیکلCu-Niساخته می شود. رنج دمایی این ترموکوپل بین −180 °Cو +750 °Cاست. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترموکوپل ، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترموکوپل نوعJ، به اندازه ی 55 µV/°Cاست و برای طرح های جدید توصیه می شود. در ترموکوپل نوعJبه علت وجود آهن در مکانهایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد استفاده نمی شود

(CHROMEL-CONSTANTAN ) ترموکوپل تیپ E

ترموکوپل نوع E با استفاده از فلزاتNi-Cr (کرومل) وCu-Ni (کنستانتانConstantan)ساخته می شود. محدوده ی عملکرد دمایی آن ، بین −40 °C و +900 °C است. این ترموکوپل با 68 µV/°Cبیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که حسگر در آن حفاظت نشده است ، استفاده کرد.

(COPPE-CONSTANTAN)ترموکوپل تیپT

ترموکوپل نوع Tاز مسCuو آلیاژ نیکل - مسCu-Ni (کنستانتانConstantan) ساخته می شود. محدوده ی عملکرد دمایی این نوع ترموکوپل ، بین −250 °Cو +400 °Cاست. این ترموکوپل نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاومت خوبی دارد. حساسیت این ترموکوپل ، 46µV/°Cاست.ترموکوپل نوعTدر صنعت به دلیل اینکه نسبت به تمام انواع ترموکوپل خطیتر است و رنج درجه حرارت مناسبی دارد و همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است در صنعت بیشتر مورد استفاده میگیرد

(NICROSIL-NISIL)ترموکوپل تایپN

ترموکوپل نوعNاز فلزهایNi-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) وNi-Si-Mg (به نام تجاری نیسیلNisil) ساخته می شود. محدوده دمائی آن بین−270 °Cو +1300 °Cاست. حساسیت این ترموکوپل ، به اندازۀ 30µV/°Cاست و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

(PLATINUM/13% RHODIU-PLATINUM ) ترموکوپل تیپR

(PLATINUM-PLATINUM /10%RHODIUM ) ترموکوپل تیپ S

( PLATINUM/30% RHODIUM-PLATINUM/6% RHODIUM) ترموکوپل تایپ B

ترموکوپل نوع B، ترموکوپل نوعSو ترموکوپل نوعRکه با استفاده ازPt-Rh (پلاتین - رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود.قیمت آنها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود 10 µV/°Cو محدوده دمایی آن تقریبا +0 °Cو +1750 °Cاست. انواع این ترموکوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا مثلا در صنعت شیشه و فولاد به کار می رود.

در انتخاب ترموکوپل موارد زیر بایستی مورد توجه قرار گیرد :

1. رنج      دمائی کارکرد ترموکوپل
2. تیپ      ترموکوپل
3. طول      ترموکوپل
4. جنس      غلاف ترموکوپل
5. امکان      داشتن خروجی 4 تا 20 میلی آمپر برای ترموکوپل
6. دقیق      بودن ترموکوپل و کلاس دقت آن
7. نوع      سرامیک به کار برده شده در ترموکوپل

شرح:

ابتدا یک نوع دستگاه ترموکوپل، (نمونه (Jبه نام کوپر نیکل یا کنستانتل می آوریم و روشن می کنیم، این دستگاه دمای جسمی که می خواهیم آن را اندازه گیری کنیم و به همراه دما، ولت را هم به ما نشان می دهد. بعد یک بشر بزرگتر که درون آن پر از یخ است می آوریم و یک بشر کوچکتر که درون آن حدودا کمتر از نصف آب است را درون بشر بزرگتر قرار می دهیم. حال یک سیمی که یک سر آن به کوپر نیکل و یک سر دیگر برای قرار دادن در مایع است را می آوریم و یک سر آن را به دستگاه و سر دیگر آن را به داخل بشر دومی که درون بشر اولی است قرار می دهیم، به طوری که سیم که سر آن یک حس گر آهنی وجود دارد حدودا در وسط بشر قرار گیرد. حال مولتی متر را هم می آوریم و یک سر آن هم درون بشر قرار می دهیم. در این هنگام ترموکوپل دمای 16 درجه سانتی گراد و ولتاژ 814/0 میلی ولت را نشان می دهد  ولی مولتی متر به دلیل اینکه دقیق نیست، هر لحظه در حال زیاد و کم شدن است. در این حالت دما هر لحظه در حال پایین آمدن است و با پایین آمدن دما ولتاژ هم در حال پایین آمدن است مثلا حال دما 8 درجه سانتی گراد است و ولتاژ 405/0 میلی ولت را نشان میدهد. پس از گذشت چند دقیقه دمای آب درون بشر دیگر پایین تر از 4 درجه سانتی گراد و ولتاژ 202/0 میلی ولت نمی آید، بنابراین اول بشر را دقایقی در دمای محیط قرار می دهیم تا دمای آن بالاتر بیاید و پس از اینکه کمی دمای بشر بالاتر آمد، بشر را روی توری و سه پایه قرار می دهیم و چراغ گاز را زیر آن روشن می کنیم. در ضمن هر 10 درجه ای که دمای آب درون بشر بالاتر می رود، همراه با مقدار ولتاژ یادداشت می کنیم. پس از گذشت چند دقیقه آخرین دمایی که ما توانستیم اندازه گیری کنیم حدود 94 درجه سانتی گراد و ولتاژ 943/4 میلی ولتاژ بوده است.

نمودار، مشاهده، جدول:

جدول دما و ولتاژ

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که با این آزمایش می توان هم دمای آب و هم مقدار ولتاژ آب را اندازه گیری کرد.

خطا: 1- اشتباه خواندن     2- اشتباه دیدن     3- اشتباه دستگاهی

مرجع: سایت www.abzaran.com