Тиск. Основні поняття. Одиниці вимірювання тиску

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

МЕТРОЛОГІЯ, ТЕХНОЛОГІЧНІ ВИМІРЮВАННЯ ТА ПРИЛАДИ

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання лабораторних робіт

для студентів напряму 6.050202

«Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»

всіх форм навчання

 

 

СХВАЛЕНО

на засіданні кафедри

автоматизації та

комп’ютерно-

інтегрованих

технологій

Протокол № 10

від 23.03.2010 р.

 

Київ НУХТ 2010

 

 

Метрологія, технологічні вимірювання та прилади: Метод.

вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів напряму 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» всіх форм навчання. /Уклад.: О.Й. Рішан, А.П. Ладанюк, І.В. Ельперін – К.: НУХТ, 2010. – 205с.

 

 

Рецензент: Б.М. Гончаренко, д-р техн. наук, проф.

 

Укладачі: О.Й. Рішан, канд. техн. наук

А.П. Ладанюк, д-р техн. наук

І.В. Ельперін, канд. техн. наук

 

Відповідальний за випуск А.П. Ладанюк, д-р техн. наук, проф.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1-Т-Р

ВИМІРЮВАННЯ ТИСКУ. ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАДЛИШКОВОГО ТИСКУ SITRANS Р серії Z та ZD

Мета роботи

1.1.Вивчити принцип дії, конструкцію та методику поревірення компактних вимірювальних перетворювачів надлишкового тиску Sitrans P серії ZD (з цифровою індикацією за місцем) та перетворювача серії Z з уніфікованими вихідними сигнали по струму, а також познайомитись з цифровим реєстратором Sirec DS фірми «Siemens».

1.2.Провести перевірення приладів.

Завдання на виконання роботи

2. 1. Познайомитись з лабораторним стендом.

2.2. Вивчити загальні теоретичні відомості про тиск, одиниці тиску,

поняття абсолютного, надлишкового та барометричного тисків. Вивчити класифікацію манометрів по виду вимірюваного тиску.

2.3. Вивчити загальну теорію тензорезисторних перетворювачів тиску. Вивчити будову та структурну схему вимірювального перетворювача надлишкового тиску Sitrans P ZD з цифровою індикацією та уніфікованим вихідним сигналом по струму, суть схеми живлення в два проводи при передачі вимірювальної інформації.

2.4. Вивчити конструкцію, технічні характеристики та використовування перетворювача тиску Sitrans P серії Z та реєстратора Sirec DS.

2.5 Зняти реальні статичну характеристику перетворення манометру Sitrans P серії ZD та статичні характеристики перетворення тиску в ІВК з приладами Sitrans P серії Z та ZD у вихідні уніфіковані сигнали по струму та їхнє відображення на екрані реєстратора Sirec DS.

2.6. По статичним характеристикам перетворення визначити абсолютну, відносну та приведену похибки по діапазону вимірювання для обох приладів та побудувати графіки для обох приладів: а) реальної статичної характеристики перетворення; б) залежності приладів похибок по діапазону вимірювання.

Теоретичні відомості

Тиск. Основні поняття. Одиниці вимірювання тиску

Тиск рідин газів пари є важливим параметром що характеризує хід багатьох технологічних процесів в харчовій промисловості.

Тиском називається фізична величина, яка характеризується інтенсивністю нормальних, тобто, перпендикулярних до поверхні, розподілених сил, з якими одне тіло діє на поверхню іншого. Іншими словами тиск характеризується силою, що рівнорозподілена по нормалі до поверхні іншого тіла, на яке вона діє.

Розрізняють поняття: абсолютного, атмосферного та надлишкового тисків.

Абсолютний тиск Р_абс – це тиск, який відраховується від стану повної

відсутності тиску. За початок абсолютного тиску приймають абсолютний нуль

тиску, що відповідає тиску в середині ємності після повної відкачки із неї повітря. Нуль такого тиску – це «тиск пустоти». Прикладом абсолютного тиску – є атмосферний тиск Р_атм, який ще називають барометричним. Він визначається вагою стовпа атмосфери (слоїв атмосфери), що знаходиться на точкою вимірювання атмосферного тиску.

В більшості випадків тиск, який необхідно вимірювати, утворюється у відкритих чи закритих посудинах, тобто, в просторі оточеному атмосферою і який знаходиться під дією атмосферного тиску. В цих випадках практичне значення має перевищення тиску в посудині над атмосферним. Таке перевищення називають надлишковим тиском Р_над.

За початок відліку надлишкового тиску Р_над приймають значення атмосферного тиску. Таким чином, надлишковий тиск дорівнює відповідному

йому абсолютному тиску за відрахуванням значення атмосферного Р_атм:

Р_над = Р_абс - Р_атм. (1.1)

Від’ємне значення надлишкового тиску за формулою (1.1) називають розрідженням або вакуумметричним тиском Р_вак (від латинського «vacuum» -пустота). Це тиск, що менший атмосферного і дорівнює:

Р_вак = Р_атм - Р_абс. (1.2)

Залежність (1.2) показує, що Р_вак не може перевищувати атмосферний тиск Р_атм, який має місце в даний момент і в даному місці, і що від’ємне значення абсолютного тиску бути не може.

Одиницею вимірювання тиску в системі СІ є паскаль (Па). 1Па – це тиск, що утворюється на поверхні площею в 1м ² прикладеною до неї силою 1 ньютон (Н), яка рівномірно розподілена по нормальній до цієї поверхні. Пристави кратності:

1кПа = 10³Па, а 1МПа = 10⁶Па.

Вманометрії допускається використання і позасистемних одиниць тиску.

Найбільш розповсюджена - технічна атмосфера (ат або кгс/м²), що являє собою тиск, який утворюється силою в 1кг, рівномірно розподіленою по нормалі до поверхні, площею в 1см ².

1ат = 1кгс/см² = 98066,5 Па 100 кПа = 0,1 МПа.

Наступна одиниця тиску – бар: 1 бар (1 гектоп’єза) = 10⁵Па = 0,1 МПа і є по величині трохи більшим за технічну атмосферу.

Ще використовується одиниця тиску - фізична атмосфера (атм), яка

дорівнює тиску стовпа ртуті висотою 760 мм при температурі 0°С на 1 см ²

і прискоренні вільного падіння g = 9,81 м/с ². 1 атм = 1,0332 кгс/см² 101,325 КПа – відповідає нормальному атмосферному тиску і використовується як одиниця при перерахунках об’ємів газу та повітря, при їхньому переході із одного стану в інший (при зріджені газів).

Так як тиск в одну атмосферу або бар є досить великою величиною, то на

практиці для вимірювання малих тисків використовують наступні одиниці тиску: мм ртутного та мм водяного стовпа:

■ 1 ат = 735,56 мм.рт.ст при температурі 0°С;

■ 1 ат = 10 м водяного стовпа при 4°С;

■ 1 мм рт. ст. (1 торр) = 133,322 Па;

■ 1 мм. вод. ст. при 4°С = 9,8 Па.