Pamukkale Üniversitesi Makine Mühendisliği

Pamukkale Üniversitesi
Makine Mühendisliği Bölümü
MENG 219 Deney Föyü
Deney No: X
Deney Adı: Basınç Ölçümü
Deney Sorumluları: Doç. Dr. Kadir Kavaklıoğlu ve Araş. Gör. Y
Deneyin Amacı: Bu deneyin amacı basınç kavramının, basınç birimlerinin ve temel
basınç ölçümlerinin öğretilmesidir.
1. Temel Bilgiler
Basınç kavramı:
Durgun akışkanlara etkiyen kuvvetler normal (dik) ve teğetsel bileşenlerine ayrılarak incelenir
(Şekil 1). Bu şekle göre, basınç birim alana etkiyen dik kuvvet olarak tanımlanır.
Fn
dA
𝐹
Ft
Şekil 1: Kuvvet ve basınç ilişkisi.
(1.1)
Her ne kadar kuvvet vektörel bir büyüklük olsa da sadece dik bileşen kullanıldığı için basınç
skaler bir büyüklüktür. Bu yüzden durağan bir akışkanda verilen bir noktadaki basınç yönden
bağımsızdır, yani her yönde aynıdır. SI sisteminde kuvvetin birimi (N) ve alanın birimi (m2)
olduğu için, basıncın birimi N/ m2’dir. Bu birimin SI sistemindeki özel adı Pascal’dır ve (Pa)
olarak kullanılır.
(1.2)
Uygulamalar için bu basınç birimi oldukça küçük olduğu için kPa (= 103 Pa) yada MPa (= 106 Pa)
kullanılır. Günlük hayatımızda 105 Pa seviyeleri sıkça görüldüğü için bu büyüklük (bar) olarak
tanımlanmıştır.
(1.3)
Mühendislik uygulamalarında sıkça karşılaştığımız bir başka basınç ise deniz seviyesindeki
atmosfer basıncıdır, Patm ile gösterilir ve bir diğer basınç birimi olan (atm)’nin temelini
oluşturur.
(1.4)
Bunun yanısıra bazen basınç eşdeğer su sütunu yüksekliği cinsinden verilebilir.
(1.5)
Son olarak İngiliz sisteminde basınç birimi “psi” olarak kullanılır ve birçok tesiste basınç
ölçerlerde bu birim karşımıza çıkabilir.
(1.6)
Mutlak basınç, etkin basınç ve vakum basıncı:
Yukarıda anlatılan tanıma uyan basınç ölçümleri “mutlak basınç” olarak bilinir ve genellikle P
veya Pmut ile sembolize edilir. Mutlak basıncın referans noktası mutlak sıfır basınçtır. Mutlak
sıfır basınç tek bir akışkan atom yada molekülünün bile bulunmadığı durumda oluşur. Ancak
çeşitli uygulamalarda basınç ölçerler mutlak basıncı değil de mutlak basıncın atmosfer
basıncından olan farkını verirler. Eğer mutlak basınç atmosfer basıncının üstündeyse bu farka
etkin basınç denir ve Petk ile gösterilir. Eğer mutlak basınç atmosfer basıncının altındaysa bu
farka vakum basınç denir ve Pvak ile gösterilir (Şekil 2).
(1.7)
Petk
Pabs
Patm
Pvak
Pabs
Pabs=0
Şekil 2: Vakum basıncı ve etkin basınç.
Basıncın derinlikle değişimi:
Verilen bir durağan akışkan içerisindeki basınç derinlikle artar. Verilen herhangi iki nokta
arasındaki basınç farkı şu şekilde verilir:
(1.8)
Burada,  akışkanın yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi ve z ise iki noktanın derinlik farkıdır. Bazı
durumlarda derinlik referansı akışkanın serbest yüzeyi olarak alınır ve bu serbest yüzey
atmosfere açıktır ve dolayısı ile serbest yüzeydeki basınç atmosfer basıncıdır (Şekil 3). Bu
durumda akışkan içindeki basınç, derinlik olan z’nin fonksiyonu olarak şu şekilde verilir.
( )
(1.9)
( )
(1.10)
Patm
z=0
z
P(z)
Şekil 3: Basıncın derinlikle değişimi.
Basınç ölçümü - Manometre:
U-tüpü manometreler en temel basınç ölçüm cihazlarındandır. Şekil 4’te bir ucu basıncı
ölçülmek istenen bir gaz kabına, diğer ucu ise atmosfere açık bir manometre görülmektedir.
Manometrelerin temel prensibi basıncın derinlikle değişimidir. Bu sistemde sıvı sütunu
yükseklikleri ölçülerek istenilen basınç bulunur. Gazların yoğunluğu sıvılarınkine göre çok
küçük olduğu için, bu tür problemlerde gaz basıncının derinlikle değişmediği varsayılabilir.
Şekil 4’e göre, ölçülmek istenen P basıncı (1) noktasındaki basınca eşittir. Aynı şekilde (3)
noktasındaki basınç ise atmosfer basıncı Patm’dir. Basınç sadece derinlikle değiştiği ve (1) ile (2)
noktalarının derinliği eşit olduğu için (2) noktasındaki basınç ta P’dir. (3) noktasından (2)
noktasına kadar basınç derinlikle artacaktır.
Patm
3
P
Gaz
Şekil 4: Basit U-tüpü manometre.
(1.11)
(1.12)
(1.13)
Basınç ölçümü – Bourdon Tüpü:
Bu ölçüm sistemi C şeklinde metal bir tüp içerir (Şekil 5).
Şekil 5: Bourdon tüpü.
Bourdon tüpünün alt ucu sabittir ve basıncı ölçülmek istenen sisteme bağlanır. Tüp içindeki
basınç, oluşturduğu kuvvetler nedeniyle tüpü açmaya doğru hareket ettirir. Tüpün hareket
miktarı basınç ile orantılıdır. Tüpün hareket eden diğer ucu şekildeki gibi bir düzenek ile bir
ibreye bağlanır. Kalibrasyon işlemi ile ibrenin doğru basınçları göstermesi sağlanır.
2. Deneyin Yapılışı
Bourdon Tüpü Deneyi:
Şekil 6: Bourdon tüpü deney düzeneği.




Piston alanını bulup not ediniz.
Piston ve platform kütlesini bulup not ediniz.
Piston ve platformu silindir içine yavaşça yerleştirip basıncı not ediniz.
Platform üzerine değişik kütleler yerleştirerek basıncı not ediniz.
U-tüpü Manometre Deneyi:
Şekil 7: U-tüpü Manometre Deney Düzeneği.




Basınç kaynağını U-tüpü manometreye bağlayınız.
Aynı kaynağı Bourdon tüplerine bağlayınız.
Değişik kaynak basınçları için sıvı sütunu yüksekliklerini ve Bourdon ölçümlerini not ediniz.
Aynı işlemleri değişik vakum basınçları için tekrarlayınız.
3. Rapor Şablonu
Ekte verilmiştir.
Pamukkale Üniversitesi
Makine Mühendisliği Bölümü
MENG 219 Deney Raporu
Öğrenci No:
Ad-Soyad-İmza:
Deney No: X
Deney Adı: Basınç Ölçümü
Deney Tarihi:
Grup No:
Bourdon Tüpü Deneyi:
Piston Alanı:
Platform Kütlesi:
Basınç:
No
1
2
3
4
Kütle (kg)
Ölçülen Basınç
kPa
Hesaplama ve Açıklamalar:
kPa
Hesaplanan Basınç
atm
mm H2O
psi
U-Tüpü Manometre Deneyi:
1. Etkin Basınç:
No
1
2
3
4
mm H2O
U-Tüpü Manometre
kPa
atm
psi
mm H2O
Bourdon Tüpü
kPa
atm
psi
U-Tüpü Manometre
kPa
atm
psi
mm H2O
Bourdon Tüpü
kPa
atm
psi
2. Vakum Basıncı:
No
1
2
3
4
mm H2O
Hesaplama ve Açıklamalar:

Download Report