Прилади для вимірювання тиску - практична робота
Федеральне державне освітній заклад середньої професійної освіти "+1111111111111111111111111111"
Гідравлічні і пневматичні пристрої.
Практична робота № 1.
Прилади для вимірювання тиску.
Мета роботи: вивчення конструкції і принципу роботи приладів для вимірювання тиску.
Тиск вимірюють рідинними і пружинними манометрами,
а також пьезометр.
Пьезометр вимірюють тиск рідини висотою стовпа тієї ж рідини. Він являє собою відкриту зверху трубку, приєднану нижнім кінцем до місця вимірювання тиску (рис. 1). Рідина в пьезометр піднімається (якщо тиск в місці вимірювання більше атмосферного) на висоту Нп звану пьезометрической висотою. При цьому тиск в точці вимірювання складається з тиску р1 на вільну поверхню рідини, укладеної в посудину, і тиску стовпа рідини висотою Н. Воно врівноважується тиском в пьезометр
Таким чином, чим більше різниця тиску на вільну поверхню рідини, укладеної в посудину, і атмосферного тиску, тим більше різниця висот рівнів рідини в пьезометр і в посудині.
Пьезометр вимірюють тиск рідини, зокрема води, незначно відрізняється від атмосферного, так як великі надлишкові тиску можуть бути врівноважені лише тиском
стовпа води великої висоти.
Пружинними манометрами вимірюють значні тиску рідин і газів. Схема такого манометра показана на рис. 2. Він складається з спіральної трубки 1, один кінець якої запаяний,
а інший, відкритий, кінець повідомляється з посудиною, в якому вимірюють тиск. Робоче тіло тисне р на внутрішню поверхню трубки. На зовнішню її поверхню діє
тиск рн зовнішнього повітря. Під дією різниці тисків трубка розкручується (випрямляється) тим сильніше чим більше ця різниця. До запаяних кінця трубки прикріплений механізм, що повертає на відповідний кут вказівну стрілку 2.
Таким чином, за допомогою манометра вимірюють абсолютний тиск в посудині, а надлишковий тиск в ньому. Абсолютний тиск в посудині
де рман це тиск, який показує манометр.
По виду пружного чутливого елемента пружинні прилади діляться на наступні групи:
1) прилади з трубчастою пружиною, або власне пружинні (рис. 3а, б);
2) мембранні прилади, у яких пружним елементом служить мембрана (рис. 3в), анероїдних або мембранна коробка (рис. 3г, д), блок анероїдних або мембранних коробок (рис. 3-є, ж);
3) пружинно-мембранні з гнучкою мембраною (рис. 3з);
4) прилади з пружною гармоніковий мембраною (сильфоном) (рис. 3 до);
5) пружинно-сильфонні (рис. 3 і).
Мал. 3. Типи пружинних пристроїв
За призначенням манометри можна розділити на технічні -общетехніческіе, електроконтактні, спеціальні, самопішушіе, залізничні, вібростійкі (гліцерінонаповнений), суднові і еталонні (зразкові).
Загальнотехнічні. призначені для вимірювання неагресивних до сплавів міді рідин, газів і парів.
Електроконтактні. мають можливість регулювання вимірюваного середовища, завдяки наявності електроконтактного механізму. Особливо популярним приладом цієї групи можна назвати ЕКМ 1У, хоча він давно знятий з виробництва.
Спеціальні: кіслородние- повинні бути знежирені, так як іноді навіть незначне забруднення механізму при контакті з чистим киснем може призвести до вибуху. Часто випускаються в корпусах блакитного кольору з позначенням на циферблаті О2 (кисень); ацетиленові -не допускають у виготовленні вимірювального механізму сплавів міді, так як при контакті з ацетиленом існує небезпека утворення вибухонебезпечної ацетіленістой міді; аміачні-повинні бути коррозіестоікімі.
Еталонні. володіючи більш високим класом точності (0,15; 0,25; 0,4) ці прилади служать для повірки інших манометрів. Встановлюються такі прилади в більшості випадків на грузопоршневой манометрах або будь-яких інших установках здатних розвивати потрібний тиск.
Суднові манометри призначені для експлуатації на річковому і морському флоті.
Залізничні: призначені для експлуатації на Ж / Д транспорті.
Самопішушіе: манометри в корпусі, з механізмом дозволяє відтворювати на діаграмних папері графік роботи манометра.
Вакуумметр - вакуумний манометр, прилад для вимірювання тиску розріджених газів.
За принципом дії вакуумметри можна поділити на такі типи:
класичні - є звичайними манометрами (рідинними або анероїдами) для вимірювання малих тисків. У рідинних вакуумметрах в вимірювальному коліні застосовується масло з відомою щільністю і з по можливості малим тиском пари з тим, щоб не порушувати вакуум. Зазвичай рідинні манометри ізолюють від решти вакуумної системи за допомогою азотних пасток - спеціальних пристроїв наповнюються рідким азотом і службовців для виморожування парів робочої речовини манометра. Область вимірюваних тисків від 10 до 100000 Па.
ємнісні - засновані на зміні ємності конденсатора при зміні відстані між обкладинками. Одна з обкладок конденсатора виконується у вигляді гнучкої мембрани. При зміні тиску мембрана вигинається і змінює ємність конденсатора, яку можна виміряти. Після градуювання можливо використовувати прилад для вимірювання тиску. Область вимірюваних тисків від 1 до 1000 Па.
термопарниє - принцип дії заснований на охолодженні за рахунок теплопровідності. Термопара знаходиться в контакті з нагрівається проводом. Чим краще вакуум, тим менше теплопровідність газу, і отже вище температура провідника (теплопровідність розрідженого газу прямо пропорційна його тиску). Проградуювати підключений до термопарі гальванометр при відомих тисках можна використовувати вимірюване значення температури для визначення тиску. Область вимірюваних тисків від 10 -3 до 10 Torr
іонізаційні - принцип дії заснований на іонізації газу. При зниженні тиску газу зменшується число атомів, здатних піддатися іонізації, і відповідно іонізаційний струм, поточний між електродами при даному напрузі. Область вимірюваних тисків від 10 -12 до від 10 -1 Torr. Поділяються на вакуумметри з холодним катодом (Пеннінга і магнетронні) і з розжарюються катодом.
Термопарний і іонізаційний вакууметри широко застосовуються в промисловості і експериментах, так як є масовими, добре повторюваними приладами. Практично виконуються у вигляді електронних ламп зі скляним відростком, що з'єднується з досліджуваним об'ємом за допомогою шланга або припаювання.
ЖідкостниеU-образні манометри (рис. 4) застосовують для вимірювання малих тисків. Вимірюється тиск залежить від щільності застосовуваної в манометрі рідини, тому при користуванні рідинними манометрами слід домовлятися, яка рідина вживається. Найбільш часто в рідинних манометрах використовують ртуть, воду або спирт.
В U-образних скляних манометрах вільний кінець трубки повідомляється з атмосферою, а до іншого кінця підводиться вимірюваний тиск. Найпростіша схема вимірювання тиску рідинним скляним манометром показана на рис. 4.
Мал. 4. Схема функціонування скляного рідинного U-подібного манометра.
Атмосферний тиск РАТМ впливає на один кінець U-подібної трубки, частково заповненою робочою рідиною. Інший кінець трубки за допомогою різного роду підвідних пристроїв з'єднаний з областю вимірюваного тиску рабс. При рабс > РАТМ рідина, що знаходиться в частині подведенного вимірюваного тиску, буде витіснятися в частину, з'єднану з атмосферою. В результаті між рівнями рідин, що знаходяться в різних частинах U-подібної трубки, утворюється стовп рідини, висота h якого визначається з виразу
де рабс - абсолютне вимірюється тиск; rж - щільність робочої рідини; rатм - то ж навколишньої атмосфери; g - прискорення вільного падіння, яке приймається в середньому рівним 9,80665 м / с 2. але має залежність від географічної широти місцевості.
Для вимірювання малих тисків з високою точністю застосовують мікроманометри (рис. 5). Такий мікроманометр складається з резервуара 1 і похилій трубки 2 зі шкалою. У резервуар налита рідина (найчастіше спирт), а один кінець трубки входить в резервуар, утворюючи з ним сполучені посудини. При тиску р = р1- рг на рідину в посудині, вона переміщається в трубці і займає на шкалі положення L. При вугіллі а нахилу трубки, тиск, що вимірюється мікроманометром, визначають за формулою р = ρgHsinα.
Прилад монтують в корпусі, що встановлюється за допомогою
регулювальних гвинтів строго за рівнем.
Для вимірювання різниці тисків у двох резервуарах або в двох точках одного трубопроводу часто застосовують так звані диференціальні манометри. Схема приєднання такого
манометра до вимірюваного об'єкта показана на рис. 6. Нехай на поверхні рідини щільністю ρ в посудині А тиск РА, на поверхні рідини з тією ж щільністю ρ в посудині В - тиск рв. Якщо манометр заповнений рідиною, щільність якої ρман. то можна записати наступне рівність:
З огляду на, що h2 -h1 = -h, отримаємо ра -рв = (ρман -ρ) gh. Таким чином, різниця тисків визначається різницею рівнів рідин в колінах диференціального манометра і різницею щільності рідин в манометрі і вимірюваних резервуарах.
Тиск є одним з найважливіших параметрів хіміко-технологічних процесів. Від величини тиску часто залежить правильність протікання процесу хімічного виробництва. Під тиском в загальному випадку розуміють межа відносини нормальної складової сили до площі, на яку діє сила. При рівномірному розподілі сил тиск дорівнює частці від ділення нормальної складової сили тиску на площу, на яку ця сила діє. Величина одиниці тиску залежить від обраної системи одиниць (табл. 1).
Розрізняють абсолютне і надлишковий тиск. Абсолютний тиск Pа - параметр стану речовини (рідин, газів і парів). Надмірний тиск ри являє собою різницю між абсолютним тиском Pа і барометричним тиском Рб (т. Е. Тиском навколишнього середовища):
Якщо абсолютний тиск нижче барометрического, то
де Pв - розрідження.
Одиниці виміру тиску: Па (Н / м 2); кгс / см 2; мм вод. ст .;
Співвідношення між одиницями тиску:
1. Який величиною характеризується силовий вплив рідини на тверді тіла?
Відповідь: тиск це силовий вплив рідини на тверді тіла.
2. Який тиск вимірюють за допомогою манометрів?
Відповідь: за допомогою манометра вимірюють абсолютний тиск в посудині, а надлишковий тиск в ньому.
3. Що таке абсолютне тиск?
Відповідь: абсолютний тиск це загальний тиск, що вимірюється шляхом ділення одиниці площі на одиницю площі, що викликається рідиною. Воно дорівнює сумі атмосферного і манометричного тиску.
Список використаної літератури:
В.Є. Єгорушкін «Основи гідравліки і теплотехніки»