Приборы для измерения давления 2 (стр. 1 из 2)
Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования "1111111111111111111111111111"
Гидравлические и пневматические устройства.
Практическая работа № 1.
Приборы для измерения давления.
Выполнил: Группа…………………
1111111111 2010 г.
Цель работы: изучение конструкции и принципа работы приборов для измерения давления.
Давление измеряют жидкостными и пружинными манометрами,
а также пьезометрами.
 |
Пьезометром измеряют давление жидкости высотой столба той же жидкости. Он представляет собой открытую сверху трубку, присоединенную нижним концом к месту измерения давления (рис. 1). Жидкость в пьезометре поднимается (если давление в месте измерения больше атмосферного) на высоту Нп называемую пьезометрической высотой. При этом давление в точке измерения складывается из давления р1на свободную поверхность жидкости, заключенной в сосуд, и давления столба жидкости высотой Н. Оно уравновешивается давлением в пьезометре
раТаким образом, чем больше разность давления на свободную поверхность жидкости, заключенной в сосуд, и атмосферного давления, тем больше разность высот уровней жидкости в пьезометре и в сосуде.
Пьезометрами измеряют давление жидкости, в частности воды, незначительно отличающееся от атмосферного, так как большие избыточные давления могут быть уравновешены лишь давлением
столба воды большой высоты.
 |
Пружинными манометрамиизмеряют значительные давления жидкостей и газов. Схема такого манометра показана на рис. 2. Он состоит из спиральной трубки 1, один конец которой запаян,
а другой, открытый, конец сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. Рабочее тело оказывает давление р на внутреннюю поверхность трубки. На внешнюю ее поверхность действует
давление рннаружного воздуха. Под действием разности давлений трубка раскручивается (выпрямляется) тем сильнее чем больше эта разность. К запаянному концу трубки прикреплен механизм, поворачивающий на соответствующий угол указательную стрелку 2.
Таким образом, с помощью манометра измеряют не абсолютное давление в сосуде, а избыточное давление в нем. Абсолютное давление в сосуде
где рман это давление, которое показывает манометр.
По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы:
1) приборы с трубчатой пружиной, или собственно пружинные (рис. 3а,б);
2) мембранные приборы, у которых упругим элементом служит мембрана (рис. 3в), анероидная или мембранная коробка (рис. 3г,д), блок анероидных или мембранных коробок (рис. 3е,ж);
3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной (рис. 3з);
4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном) (рис. 3к);
5) пружинно-сильфонные (рис. 3и).
Рис. 3. Типы пружинных устройств
По назначениям манометры можно разделить на технические —общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишушие, железнодорожные, виброустойчивые(глицеринозаполненые), судовые и эталонные (образцовые).
Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.
Электроконтактные: имеют возможность регулировки измеряемой среды, благодаря наличию электроконтактного механизма. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства.
Специальные: кислородные- должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2(кислород); ацетиленовые -не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди; аммиачные-должны быть коррозиестоикими.
Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4) эти приборы служат для поверки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках способных развивать нужное давление.
Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.
Железнодорожные: предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.
Самопишушие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.
Вакуумме́тр — вакуумный манометр, прибор для измерения давления разреженных газов.
По принципу действия вакуумметры можно подразделить на следующие типы:
· классические — являются обычными манометрами (жидкостными либо анероидами) для измерения малых давлений. В жидкостных вакуумметрах в измерительном колене применяется масло с известной плотностью и с по возможности малым давлением пара с тем, чтобы не нарушать вакуум. Обычно жидкостные манометры изолируют от остальной вакуумной системы при помощи азотных ловушек — специальных устройств наполняемых жидким азотом и служащих для вымораживания паров рабочего вещества манометра. Область измеряемых давлений от 10 до 100000 Па.
· ёмкостные — основаны на изменении ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Одна из обкладок конденсатора выполняется в виде гибкой мембраны. При изменении давления мембрана изгибается и меняет ёмкость конденсатора, которую можно измерить. После градуировки возможно использовать прибор для измерения давлений. Область измеряемых давлений от 1 до 1000 Па.
· термопарные — принцип действия основан на охлаждении за счёт теплопроводности. Термопара находится в контакте с нагреваемым проводом. Чем лучше вакуум, тем меньше теплопроводность газа, и следовательно выше температура проводника (теплопроводность разрежённого газа прямо пропорциональна его давлению). Проградуировав подключенный к термопаре гальванометр при известных давлениях можно использовать измеряемое значение температуры для определения давления. Область измеряемых давлений от 10−3 до 10 Torr
· ионизационные — принцип действия основан на ионизации газа. При понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергнуться ионизации, и соответственно ионизационный ток, текущий между электродами при данном напряжении. Область измеряемых давлений от 10−12 до от 10−1Torr. Подразделяются на вакуумметры с холодным катодом (Пеннинга и магнетронные) и с накаливаемым катодом.
Термопарный и ионизационный вакууметры широко применяются в промышленности и экспериментах, так как являются массовыми, хорошо повторяемыми приборами. Практически выполняются в виде электронных ламп со стеклянным отростком, соединяющимся с исследуемым объёмом с помощью шланга или припаивания.
Жидкостные U-образные манометры (рис. 4) применяют для измерения малых давлений. Измеряемое давление зависит от плотности применяемой в манометре жидкости, поэтому при пользовании жидкостными манометрами следует оговаривать, какая жидкость употребляется. Наиболее часто в жидкостных манометрах используют ртуть, воду или спирт.
В U-образных стеклянных манометрах свободный конец трубки сообщается с атмосферой, а к другому концу подводится измеряемое давление. Простейшая схема измерения давления жидкостным стеклянным манометром показана на рис. 4.
 | Рис. 4. Схема функционирования стеклянного жидкостного U-образного манометра. |
Атмосферное давление ратм воздействует на один конец U-образной трубки, частично заполненной рабочей жидкостью. Другой конец трубки с помощью различного рода подводящих устройств соединен с областью измеряемого давления рабс. При рабс > ратм жидкость, находящаяся в части подведенного измеряемого давления, будет вытесняться в часть, соединенную с атмосферой. В результате между уровнями жидкостей, находящимися в разных частях U-образной трубки, образуется столб жидкости, высота hкоторого определяется из выражения
h = (рабс – ратм)/((rж – rатм )g),
 |
где рабс– абсолютное измеряемое давление; rж – плотность рабочей жидкости; rатм – то же окружающей атмосферы; g – ускорение свободного падения, принимаемое в среднем равным 9,80665 м/с2, но имеющее зависимость от географической широты местности.
Для измерения малых давлений с высокой точностью применяют микроманометры(рис. 5). Такой микроманометр состоит из резервуара 1 и наклонной трубки 2 со шкалой. В резервуар налита жидкость (чаще всего спирт), а один конец трубки входит в резервуар, образуя с ним сообщающиеся сосуды. При давлении р = р1 — ргна жидкость в сосуде, она перемещается в трубке и занимает на шкале положение L. При угле а наклона трубки, давление, измеряемое микроманометром, определяют по формуле р=ρgHsinα.