TRATAT DE MĂSURĂTORI TERMICE ȘI HIDRAULICE

  CUPRINS:
Prefata XI

Simboluri si notatii folosite XV

1. CONSIDERATII GENERALE 1
1.1. Definirea si obiectul de studiu al masurarilor termice si hidraulice 1
1.2. Importanta masurarilor termice si hidraulice 3
1.3. Locul masurarilor termice si hidraulice 4
Bibliografie 5

2. NOTIUNI GENERALE DE METROLOGIE 6
2.1. Marimi fizice 6
2.2. Marimi fundamentale si marimi derivate 9
2.3. Conceptul de masurare 11
2.4. Elemente de teoria masurarii 13
2.5. Relatii intre marimi si unitati 14
2.6. Sisteme de unitati 16
2.7. Sistemul International de Unitati 19
2.8. Principii si metode de masurare 24
2.9. Mijloacele de masurare 31
2.10. Clasificarea aparatelor de masurat 33
2.11. Etaloanele 36
2.12. Masurarea electrica a marimilor neelectrice 38
2.13. Traductoare electrice 39
Bibliografie 41

3. ELEMENTE DE TEORIA ERORILOR DE MASURARE 44
3.1. Consideratii generale 44
3.2. Scurt istoric de dezvoltare a teoriei erorilor de masurare 45
3.3. Natura si originea erorilor de masurare 49
3.4. Clasificarea si analiza erorilor de masurare 51
3.5. Postulatele generale ale teoriei erorilor de masurare 56
3.6. Indicatorii statistici ai masurarilor 57
3.7. Legea de repartitie normala 60
3.8. Calculul erorilor comise in masurarile indirecte 68
3.9. Aplicatii 73
Bibliografie 81

4. CARACTERISTICILE GENERALE ALE APARATELOR DE MASURAT SI TRADUCTOARELOR 83
4.1. Consideratii generale 83
4.2. Caracteristicile statice 84
4.3. Indicatorii de performanta aferenti masurarilor statice 87
4.4. Structuri de elemente si aparate 93
4.5. Caracteristicile dinamice 96
4.6. Indicatorii de performanta aferenti masurarilor dinamice 101
4.7. Caracteristicile constructive si de exploatare 103
4.8. Aplicatii 108
Bibliografie 113

5. BAZELE METODOLOGICE ALE TERMOMETRIEI 115
5.1. Consideratii generale 115
5.2. Originea si evolutia istorica a conceptului de temperatura 116
5.3. Inventarea termometrului din sticla cu lichid 122
5.4. Inventarea termometrelor mecanice, electrice si cu radiatii 132
5.5. Scara gazului perfect 134
5.6. Scara termodinamica de temperatura 135
5.7. Echivalenta dintre scara termodinamica si scara gazului perfect 145
5.8. Scari Internationale Practice de Temperatura 147
5.9. Scara Internationala de Temperatura 1990 151
5.10. Corespondenta scarilor empirice si termodinamice de temperatura 156
5.11. Aplicatii 158
Bibliografie 161

6. MASURAREA TEMPERATURII 163
6.1. Consideratii generale 163
6.2. Definitii si clasificari 164
6.3. Termometrele din sticla cu lichid 166
6.4. Termometre bimetalice si dilatometrice 175
6.5. Termometre manometrice 178
6.6. Termometre cu rezistenta electrica 185
6.7. Masurarea temperaturii cu logometrul magnetoelectric 193
6.8. Termometre termoelectrice 196
6.9. Masurarea directa a tensiunii termoelectrice cu milivoltmetrul magnetoelectric 212
6.10. Aplicatii 219
Bibliografie 230

7. TERMOMETRIA PRIN RADIATIE 233
7.1. Consideratii generale 233
7.2. Definitii 235
7.3. Marimi fizice caracteristice termometriei prin radiatie 237
7.4. Legile fundamentale ale radiatiei 239
7.5. Radiatia corpurilor cenusii 246
7.6. Metodele termometriei prin radiatie 247
7.7. Tipuri de termometre cu radiatie 247
7.8. Termometria de stralucire monocromatica 250
7.9. Termometria prin radiatie totala 257
7.10. Termometria de culoare 262
7.11. Termometre cu radiatii infrarosii 268
7.12. Aplicatii 270
Bibliografie 278

8. MASURAREA PRESIUNILOR 280
8.1. Presiunea in fluide si unitatile ei 280
8.2. Importanta masurarii presiunii 284
8.3. Instrumentele pentru masurarea presiunii 285
8.4. Captatoarele de presiune 286
8.5. Instrumente cu lichid (piezometre) 289
8.6. Presiunea totala (de impact). Sonde de presiune (viteza) 299
8.7. Manometre cu element sensibil elastic 306
8.8. Manometre cu piston 316
8.9. Aplicatii 320
Bibliografie 325

9. MASURAREA PRESIUNILOR EXTREME 328
9.1. Traductoare electrice pentru presiuni foarte inalte 328
9.2. Studiu istorico-critic de dezvoltare a tehnicii de masurare a vidului 355
9.3. Vacuummetrele de comprimare McLeod 360
9.4. Traductoare pentru presiuni foarte joase 362
9.5. Aplicatii 370
Bibliografie 373

10. MASURAREA VITEZEI MEDIILOR FLUIDE 377
10.1. Definitia vitezei 377
10.2. Metodele de masurare a vitezei 378
10.3. Metode directe de masurare a vitezei 380
10.4. Morisca hidraulica 382
10.5. Metoda bazata pe cunoasterea presiunii dinamice 386
10.6. Metoda anemometrica 389
10.7. Metoda termoanemometrica 396
10.8. Metoda anemometrica ultrasonora 410
10.9. Metoda anemometrica Doppler cu laser 412
10.10. Anemometrele ionice 418
10.11. Aplicatii 421
Bibliografie 426

11. METODE SI MIJLOACE CLASICE DE MASURARE A DEBITULUI MEDIILOR FLUIDE 429
11.1. Definitia debitului 429
11.2. Scurt istoric cu privire la evolutia debitmetriei 431
11.3. Cerintele impuse la masurarea debitului fluidelor 436
11.4. Metodele de masurare a debitului 438
11.5. Metodele volumetrica si gravimetrica 442
11.6. Masurarea debitului prin metoda strangularii curentului de fluid 443
11.7. Debitmetre cu cadere constanta de presiune 450
11.8. Debitmetre si contoare tahometrice 459
11.9. Debitmetrele termice 473
11.10. Aplicatii 481
Bibliografie 490

12. METODE SI MIJLOACE MODERNE DE MASURARE A DEBITULUI MEDIILOR FLUIDE 493
12.1. Consideratii generale 493
12.2. Masurarea debitului cu metode electromagnetice 495
12.3. Masurarea debitului cu metode ultrasonore 504
12.4. Debitmetre cu efecte hidraulice 515
12.6. Metoda injectarii 524
12.7. Contoarele de energie termica 526
12.8. Aplicatii 528
Bibliografie 532

13. MASURAREA NIVELULUI LICHIDELOR 535
13.1. Consideratii generale 535
13.2. Metode de masurare a nivelului. Tipuri de nivelmetre 536
13.3. Nivelmetre mecanice 537
13.4. Nivelmetre manometrice 545
13.5. Nivelmetre pneumometrice 547
13.6. Nivelmetre cu radiatii nucleare 549
13.7. Nivelmetre cu microunde 554
13.8. Nivelmetre acustice si cu ultrasunete 555
13.9. Nivelmetre electrice 559
13.10. Aplicatii 565
Bibliografie 575
  PREZENTARE:
  PREFATA:
Lucrarea prezinta intr-un cadru unitar cele mai importante principii, metode si mijloace tehnice utilizate in tehnica masurarilor termice si hidraulice. Deopotriva cu principiile, metodele si mijloacele de masurare traditionale se prezinta si metodele si mijloacele de masurare moderne.

Lucrarea se adreseaza specialistilor din cercetare, proiectare, exploatare, invatamant si metrologie, precum si studentilor si masteranzilor, care au ca obiect de studiu Masurari termice, Masurari hidraulice si pneumatice, Bazele cercetarii experimentale si Masurarea electrica a marimilor neelectrice. Lucrarea are la baza cursul de Masurari termice, pe care autorul l-a predat timp de douazeci de ani studentilor de la Universitatea Tehnica a Moldovei.

Cartea este structurata pe treisprezece capitole, din care primul contine aspecte generale cu privire la problematica tratata in masurari termice si hidraulice. Se prezinta definirea si obiectul de studiu, importanta masurarilor termice si hidraulice, locul lor in cadrul disciplinelor tehnice generale si legatura interdisciplinara.

Capitolul doi cuprinde notiuni generale de metrologie, inclusiv definitia marimii fizice, clasificarea marimilor fizice, conceptul de masurare, ecuatia fundamentala a masurarii, teorema fundamentala a unitatilor, relatii intre marimi si unitati, sisteme de unitati, Sistemul International de Unitati, principii, metode si mijloace de masurare, clasificarea aparatelor de masurat si masurarea electrica a marimilor neelectrice.

Capitolul trei prezinta natura, originea si analiza erorilor de masurare, postulatele generale ale teoriei erorilor de masurare, indicatorii statistici ai masurarilor, legea de repartitie normala a lui Gauss si calculul erorilor comise in masurarile indirecte. Materialul este succedat de un scurt istoric de dezvoltare a teoriei erorilor de masurare.

Capitolul patru trateaza unitar caracteristicile statice si dinamice, indicatorii de performanta aferenti masurarilor statice si dinamice, structuri de elemente si aparate, caracteristicile constructive si de exploatare ale aparatelor de masurat si traductoarelor.

In capitolul cinci, pornind de la un amplu studiu istorico-critic cu privire la originea si evolutia istorica a conceptului de temperatura si inventarea termo¬metrelor, se studiaza scara gazului perfect, scara termodinamica de temperatura, echivalenta dintre aceste doua scari, Scarile Internationale Practice de Temperatura, Scara Internationala de Temperatura 1990 si corespondenta scarilor empirice si termodinamice de temperatura.

Capitolul sase abordeaza principiile, metodele si mijloacele tehnice de masurare a temperaturii. Intr-o ordine fireasca sunt prezentate termometrele din sticla cu lichid, bimetalice, dilatometrice, manometrice, cu rezistenta electrica si termoelectrice. Sunt tratate, de asemenea, masurarea temperaturii cu logometrul magnetoelectric si masurarea directa a tensiunii termoelectrice cu milivoltmetrul magnetoelectric.

Problemele specifice masurarii temperaturii pe baza legilor radiatiei termice sunt abordate in cadrul capitolului sapte. Plecand de la definitiile de baza, marimile fizice caracteristice termometriei prin radiatie, legile fundamentale ale radiatiei si aspectele fizice ale radiatiei corpurilor cenusii, sunt prezentate metodele termometriei prin radiatie, clasificarea termometrelor cu radiatie si bazele fizice ale termometriei de stralucire monocromatica, termometriei prin radiatie totala, termometriei de culoare si termometriei cu radiatii infrarosii. Sunt tratate, de asemenea, principalele tipuri de termometre cu radiatie partiala (pirometre cu stralucirea variabila si constanta a filamentului, pirometre cu detectoare de radiatii), termometre cu radiatie totala, termometre de culoare (termometre de culoare cu lampa etalon si cu detectoare de radiatii) si termometre cu radiatii infrarosii.

Problematica tratata in capitolele opt si noua cuprinde masurarea presiunii mediilor fluide. Astfel, in capitolul al optulea, pornind de la definitia presiunii, unitatile acestei marimi fizice si clasificarea generala a mijloacelor tehnice de masurare a presiunii, sunt tratate aspectele fizice, constructive, de montaj si de exploatare a principalelor tipuri de manometre cu lichid, manometre cu element sensibil elastic, manometre cu piston si sonde de presiune. Principiile, metodele si mijloacele tehnice preconizate masurarii presiunilor extreme sunt sintetizate in cadrul capitolului al noualea. Sunt prezentate cele mai importante tipuri de traductoare electrice utilizate pentru masurarea presiunilor foarte inalte (piezorezistive, piezoelectrice, rezistive, inductive, capacitive si integrate). Sunt tratate, totodata, principalele tipuri de traductoare pentru presiuni foarte joase (mecanice, hidrostatice, de comprimare, termice si de ionizare), succedate de un amplu studiu istorico-critic de dezvoltare a tehnicii de masurare a vidului.

In capitolul zece sunt studiate problemele specifice masurarii vitezei mediilor fluide. Intr-o ordine fireasca se prezinta definitia vitezei fluidului, principalele unitati ale acestei marimi fizice, o clasificare a metodelor de masurare a vitezei, bazele fizice ale metodelor directe si indirecte de masurare a vitezei, punandu-se in evidenta metodele bazate pe cunoasterea presiunii dinamice, metodele anemo¬metrice, termoanemometrice, anemometrice ultrasonore si anemometrice Doppler cu laser. Sunt analizate, de asemenea, principiul de constructie si curba caracte¬ristica a moristii hidraulice, tehnica de masurare a vitezei unui curs de apa cu acest aparat, precum si solutii constructive reprezentative de anemometre cu palete, anemometre cu cupe, anemometre cu fir cald, anemometre cu film cald, anemometre cu termistori si anemometre ionice. S-a considerat necesara, totodata, includerea unor elemente importante din istoria anemometriei si termoanemometriei.

Capitolul unsprezece este dedicat masurarii debitului fluidelor prin metode clasice. Dintre acestea se mentioneaza metoda volumetrica, metoda gravimetrica si metoda strangularii curentului de fluid. O atentie deosebita este acordata bazelor fizice ale debitmetrelor cu cadere constanta de presiune, debitmetrelor si contoarelor tahometrice, precum si debitmetrelor termice. Textul de baza al acestui capitol este intregit cu un scurt istoric de dezvoltare a debitmetriei.

Capitolul doisprezece este consacrat metodelor si mijloacelor moderne de masurare a debitului mediilor fluide, punandu-se in evidenta metoda electro-magnetica, metoda ultrasonora, metoda loviturii de berbec, metoda injectarii si metode bazate pe efecte hidraulice (Coriolis, vortex si Coanda). Ca urmare logica, in incheiere, se expune problema cu privire la masurarea energiei termice.

In ultimul capitol se prezinta metodele de masurare a nivelului si tipurile principale de nivelmetre utilizate astazi in termo- si hidroenergetica, (mecanice, manometrice, pneumometrice, cu radiatii nucleare, cu microunde, acustice, cu ultrasunete si electrice).

Fiecare capitol al lucrarii este intregit cu un numar suficient de aplicatii numerice, la rezolvarea carora s-a urmarit nu numai obtinerea rezultatului numeric, ci si analiza particularitatilor fizice ale principiilor si metodelor de masurare aplicate.

Avand in vedere caracterul de baza al lucrarii, s-a considerat necesar sa se efectueze trimiteri la lucrarile originale. Bibliografia de la sfarsitul fiecarui capitol cuprinde lucrari clasice si moderne. Sursele bibliografice folosite s-au ortografiat in limba si scrisul lucrarii originale.

In incheiere, multumesc in mod deosebit referentilor stiintifici, domnilor profesori Mircea Marinescu si Nicolae Vasiliu de la Universitatea Politehnica din Bucuresti, care prin observatiile si sugestiile lor valoroase au contribuit substantial la imbunatatirea lucrarii. Totodata, tin sa adresez cele mai sincere multumiri colectivului Editurii A.G.I.R. si in special domnului director dr. ing. Ioan Ganea, pentru grija deosebita manifestata la editarea lucrarii.

Autorul
Chisinau, august 2015
  CUVINTE CHEIE: