BASINÇ ÖLÇÜM TEMELLERİ
5.1 BASINÇ ÖLÇÜM TEMELLERİ
Basıncı ölçmek için pek çok yöntem kullanılmaktadır. Belirli bir yöntemin seçilmesi ölçme sistemine özgü gereksinimler, gereksinilen doğruluk ve sürecin statik, dinamik ve fiziksel özellikleri gibi pek çok etmene dayanmaktadır. Bir basınç elemanı veya transdüseri her zaman basıncı bir mekanik veya elektriksel işarete dönüştürmek için kullanılır. Bu işaret, sürecin belirtimi için veya ölçekli bir iletim işareti üretmek için kullanılır.
5.1.1 Basıncın Tanımı
Basınç bir yüzeye uygulanan veya yüzeye yayılan kuvvet olarak tanımlanır. Basınç, kuvvet ve alan arasındaki ilişki şöyledir:
P=FA
(5-1)
P = basınç; F = kuvvet; A = alan Basınçla ilgili bu metinde, "akışkan" terimini hem sıvılar hem de gazlar için kullanılacaktır. Her
ikisi de bulundukları kabın şeklini alır; fakat eğer bir sıvı kabı tamamen doldurmazsa, bir serbest sıvı yüzeyi olacaktır. Bir gaz ise daima bulunduğu kabın hacmini doldurur. Gaz bir kabın içine kapatılmışsa, gazın molekülleri kabın duvarlarına çarparlar. Moleküllerin duvarlara çarpması sonucu kabın yüzey alanına karşı bir kuvvet uygulanmış olur. Basınç, duvarlara uygulanan kuvvetin kuvvete dik yüzey alanına bölünmesiyle bulunur. Hareketsiz bir sıvı için herhangi bir noktada akışkan tarafından uygulanan basınç akışkanın sınırlarına dik olacaktır.
Pascal Yasası basınç ölçümlerini anlamada kolaylık sağlar. Bu yasaya göre, kapalı bir kaptaki hareketsiz akışkana dışarıdan bir basınç uygulandığında, akışkanın her noktasındaki basınç dış basıncın miktarı kadar artar.
Bölüm 5 Akışkan Basıncı Ölçümü
Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin
Pascal Yasası'nın pratikteki uygulaması Şekil-4.1'de gösterilen hidrolik prestir. Bu ilkenin en çok kullanıldığı yer otomobilin hidrolik frenleridir. Pnömatik ve hidrolik enstrüman uygulamalarında
da yaygın olarak kullanılır.
Şekil 5.1 Hidrolik pres
5.1.2 Basınç Birimleri
İngiliz veya "foot-pounds-second" (fps) sisteminde standart basınç birimi inç 2 'ye etki eden pound olarak kuvvet olup, poundin. 2 (psi)'dır. International System of Units (SI)'de ise, basınç newtonm 2 veya Pascal (Pa) biriminde ölçülür. Tablo 4.1'de bazı basınç birimlerinin birbirine dönüşümleri verilmiştir.
Tablo 5.1
Bu katsayıyla çarpın.
Değeri bu birimden elde etmek için
Atmos
Bar
Kg m 2 Lb In 2 (psi) Pascal
Atmos
1 -1
9.86923 -5 10 9.678 10 0.068046 9.869 -6 10
9.8067 -2 10 6.8948 10 10-5 Kg m 2 4 4 2 1.033227 -1 10 1.0197 10 1 7.0306 10 1.019 10
Lbin 2 (psi)
1.423 -3 10 1 1.450 -4 10
Pascal
5 5 1.01325 3 10 1 10 9.8067 6.8948 10 1
5.1.3 Gösterge ve Mutlak Basınç
Mutlak basınç toplam vakum veya mutlak sıfırın üzerinde ölçülen basınçtır. Mutlak sıfır basıncın yokluğunu belirtir. Gösterge basıncı atmosferik veya barometrik basıncın üzerinde ölçülen basınçtır; ölçülen basınç ile var olan atmosferik basınç arasındaki pozitif farkı belirtir.
Basınç göstergeleri, transmiterler ve diğer basınç-ölçüm aygıtlarının pek çoğu ölçme noktası atmosfere açık olduğunda sıfırı gösterirler; bu gösterge basıncıdır. Bazı enstrümanlar mutlak sıfırı referans alan bir okuma için tasarımlanmıştır ve ölçme noktası atmosferik basınca açık olduğunda 14.7 psi (100 kPa) civarında bir okuma elde edilir. Bu değere mutlak basınç denir. Şekil 4.2 mutlak basınç ve gösterge basıncı arasındaki ilişkiyi anlamaya yardımcı olur.
Gösterge basıncını (P g ) mutlak basınca (P m ) dönüştürmek için kullanılan eşitlik aşağıdaki gibidir:
P m =P g +P atm ,P g >P atm olduğunda
(5-2)
veya P m =P atm -P g ,P g
(5-2a)
Bölüm 5 Akışkan Basıncı Ölçümü
Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin
P atm , atmosferik basınç ve P g gösterge basıncıdır.
Şekil 5.2 Mutlak basınç ve gösterge basıncı arasındaki ilişki Atmosferik basınçtaki değişim mutlak basınçta bir değişime neden olacaktır. Dolayısıyla,
barometrik basınçtaki değişim mutlak basınç ölçme enstrümanının ölçümünde bir değişiklik yaratırken, gösterge basınç enstrümanında bu durum söz konusu değildir.
ÖRNEK 5.1
Problem: Yerel atmosferik basınç 100kPa ise, bir basınç göstergesinin okuduğu 200(kPa)g'lik değere karşılık gelen mutlak basıncı bulunuz.
Çözüm: Eşitlik (4.2)'den,
P m = 200 + 100
P m = 300 (kPa) m
ÖRNEK 5.2
Problem: Bir vakum tipi göstergede okunan değer 11.5 psig ve atmosferik basınç 14.6 psi ise mutlak basıncı bulunuz.
Çözüm: Atmosferik basıncın altındaki basınçla ilgilenirken, Eşitlik 5-2a kullanılmalıdır:
P m =P atm -P g veya
P m = 14.6 - 11.5
P m = 3.1 psia