ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Давление - один из важнейших параметров технологических процессов.
Давлением называется отношение силы, действующей на площадь, к величине площади.
, (2.1)
где F – сила;
S – площадь.
Различают давления:
1) барометрическое (атмосферное) - Р атм;
2) абсолютное - Р абс;
3) избыточное - Р изб;
4) вакуум (разрежение) - Р вак
1. Барометрическое давление - это давление атмосферы, окружающей земной шар.
2. Абсолютное давление - это полное давление, под которым находятся жидкость, газ или пар.
Рабс = Ризб + Ратм (2.2)
3. Избыточное давление - это давление сверх атмосферного.
Ризб = Рабс - Ратм (2.3)
4. Если из закрытого сосуда откачать часть воздуха, то абсолютное давление внутри сосуда понизится и станет меньше, чем атмосферное. Такое давление внутри сосуда называется вакуумом.
Вакуум - это недостаток давления до атмосферного.
Рвак = Ратм - Рабс (2.4)
Рис. 2.1 Виды давлений
Остаточное давление определяется по формуле:
Рост = Ратм – Рвак, (2..5)
где Ратм = 760 мм рт.ст.
Единицы измерения давления
Единица измерения давления в системе СИ - Паскаль (Па).
Паскаль - это давление с силой 1 Н на площадь 1 м 2.
(2.6)
Внесистемные единицы: кгс/см 2; мм вод.ст.; мм рт. ст; бар, атм.
Соотношение между единицами измерения:
1 кгс/см 2 = 98066,5 Па (2.7)
1 мм вод.ст. = 9,80665 Па
1 мм рт.ст. = 133,322 Па
1 бар = 10 5 Па
1 атм = 9,8* 104 Па
Классификация приборов для измерения давления
I. По принципу действия:
1) жидкостные;
2) деформационные;
3) грузопоршневые;
4) электрические.
II. По роду измеряемой величины:
1) манометры - приборы для измерения абсолютного и избыточного давления;
2) вакуумметры - приборы для измерения вакуума;
3) мановакуумметры - для измерения избыточного давления и вакуума;
4) дифманометры - для измерения разности двух давлений;
5) барометры - для измерения атмосферного давления;
6) напоромеры (микроманометры) - для измерения малых избыточных давлений;
7) тягомеры - приборы для измерения малых разрежений;
8) тягонапоромеры - приборы для измерения малых избыточных давлений и малых разрежений.
Жидкостные манометры
Принцип действия их основан на уравновешивании измеряемого давления давлением столба рабочей жидкости.
Рабочей жидкостью может быть вода, спирт, ртуть, минеральные масла небольшой вязкости.
Они применяются для лабораторных и местных технических измерений небольших давлений, разрежений, разности 2-х давлений, атмосферного давления.
Их достоинства: простота конструкции, дешевизна, сравнительно высокая точность измерения.
Выпускают несколько типов жидкостных манометров: U - образные; однотрубные (чашечные); кольцевые.
Рис.2.2 U - образный манометр
1 - U - образная стеклянная трубка;
2 - доска;
3 - шкала.
Этот манометр состоит из U - образной стеклянной трубки, заполненной жидкостью: водой, спиртом или ртутью. Трубка закреплена на доске (2) со шкалой (3), расположенной между коленами трубки.
Трубка заполняется жидкостью до нулевой отметки.
К одному концу трубки подводится давление измеряемой среды; другой конец трубки сообщается с атмосферой.
Под действием измеряемого давления жидкость в трубке перемещается из одного колена в другое до тех пор, пока измеряемое давление не уравновесится давлением столба жидкости в открытом колене.
Если измеряемое давление ниже атмосферного, то жидкость в коленах переместится в обратном направлении, и высота столба будет соответствовать вакууму.
Для определения столба жидкости нужно сделать 2 отсчета: h1 и h2 и суммировать их.
h = h1 + h2 (2.8)
Деформационные приборы
(пружинные манометры)
В этих приборах давление определяется по деформации упругих элементов.
Рис.2.3 Упругие элементы пружинных манометров:
а) одновитковая трубчатая пружина (трубка Бурдона);
б) многовитковая трубчатая пружина;
в) упругая мембрана;
г) мембранная коробка;
д) сильфон
Манометры с одновитковой трубчатой пружиной ОБМ
ОБМ-100; ОБМ-160 - манометры общего назначения;
100, 160 - диаметр корпуса в мм.
Эти приборы наиболее распространены. Их преимущества: простота устройства; надежность в работе; компактность; большой диапазон измерения; малая стоимость.
Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации пружины.
Под действием давления сечение трубки стремится принять круглую форму, вследствие чего трубка разворачивается на величину, пропорциональную давлению. При снижении давления до атмосферного, трубка принимает первоначальную форму.
Чувствительным элементом (ЧЭ) манометра является одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой согнутую по окружности трубку с сечением в форме овала. Трубчатая пружина изготавливается из бронзы, латуни или стали в зависимости от назначения прибора и пределов измерения.
Один конец трубки впаян в держатель со штуцером, который предназначен для присоединения манометра к источнику давления.
Второй конец трубки - свободный, герметически закрыт.
К свободному концу трубчатой пружины присоединена тяга. Другой конец тяги подсоединяется к хвостовику зубчатого сектора. Хвостовик зубчатого сектора имеет прорезь (кулису), вдоль которой при регулировке прибора можно перемещать конец тяги.
Зубчатый сектор удерживается на оси и входит в зацепление с маленькой шестеренкой, называемой трибкой. Она жестко насажена на ось стрелки.
Для устранения «мертвого хода» стрелки, вызванного наличием люфтов в соединениях, манометр снабжается упругим волоском спиральной формы, изготавливаемым из фосфористой бронзы. Внутренний конец волоска крепится к оси стрелки, а внешний - к неподвижной части прибора.
Под действием давления внутри трубки свободный конец ее перемещается и тянет за собой тягу. При этом поворачивается зубчатый сектор и трибка, на оси которой насажена стрелка. Конец стрелки показывает по шкале прибора величину измеряемого давления.
Рис. 2.4 Пружинный манометр:
1 –ниппель;
2 –держатель;
3 - (корпус) плата;
4 – ось;
5 –шестерёнка (трибка);
6 –пружина;
7- трубка Бурдона;
8- запаянный конец;
9 -зубчатый сектор;
10 –стрелка;
11-тяга.
В зависимости от назначения манометры имеют следующие маркировки:
МТП, МВТП - виброустойчивые;
СВ - сверхвысокого давления;
МТИ, ВТИ - точных измерений (класс точности 0,6; 1,0);
МО, ВО - образцовые (класс 0,4);
МТ, МОШ, ОБМ - технические.
