Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

Лабораторная работа №1

Цель: изучить устройство приборов для измерения давления и расхода жидкости. Методика измерения и поверка манометра.

Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

Общие сведения.

Давление (Р) — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.

В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па). Давление в 1 Па, можно создать силой в 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью в 1м, расположенной перпендикулярно направлению действия силы (1Па=1Н/м). С целью сокращения числа значащих цифр используют также кратные единицы от единиц СИ, например МПа=10⁶ Па, кПа=10³ Па.

Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера (ат), равная кгс/см; миллиметр водяного столба (мм вод.ст.) и миллиметр ртутного столба (мм рт.ст.), отнесенные к нормальным условиям: для воды к 4°С, для ртути к 0°С и нормальному ускорению свободного падения, равному 9,80665 м/с".

Соотношения между единицами давления приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Соотношения между единицами измерения давления.

Единица	Па	кгс/м2	ат (кгс/м2)	мм вод.ст.	мм рт. ст.
Ша		0,10197	0,10197·10-4	0,10197	7,5003·10-3
1кгс/м	9,80665		10-4		73,56·10-3
1 кгс/см	9,80665 ·104	104		104	735,56
1мм вод.ст.	9,80665		10-4		73,56·10-3
1мм рт.ст.	133,322	13,595	13,55 ·104	13,595

Различают следующие виды давления:

- Абсолютное давление - полное давление, испытываемое газом или жидкостью, равное сумме избыточного и атмосферного давлений:

- Вакуумметрическое - давление, при котором абсолютное давление меньше атмосферного, то такое давление называется

Приборы, предназначенные для измерения абсолютного и избыточного давления, называются манометрами, для измерения атмосферного давления - барометрами. Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры (дифманометры).

Приборы для измерения давления и вакуума (по принципу действия) делят на:

- жидкостные, измеряющие давление высотой столба жидкости;

- металлические, действующие по принципу передачи упругих деформаций рабочими частями (трубками, пластинками) соответственно изменениям давлений;

- поршневые, действующие по принципу передачи давления жидкостью по закону Паскаля посредством изменения нагрузки на поршень;

- электрические, действующие по принципу изменения емкости в цепи или изменения сопротивления проводника пропорциональным изменениям внешнего давления.

По характеру и величине измеряемого давления, приборы делят на:

1) манометры, измеряющие избыточное давление

2)вакуумметры, измеряющие недостаток давления до атмосферного (разряжение):

 

 

По назначению приборы классифицируют на рабочие, контрольные, образцовые со шкалами классов точности 0,15; 0,25; и 0,4; микроманометры, дифференциальные манометры, специальные манометры.

По способу фиксации показаний приборы делят на: самопишущие и показывающие.

Рисунок 1.1. - Дифференциальный водяной манометр

Манометр (рис. 1.1.) состоит из двух стеклянных трубок соединённых между собой в верхней части. В месте соединения расположен кран для выпуска воздуха. Воздух над обоими столбиками жидкости расположен под одинаковым давлением, и измеряемая разность давлений будет характеризоваться только разностью жидкости в трубках h.

Жидкостные манометры

Для измерения небольших избыточных давлений и разрежений используют U- образные жидкостные манометры (рис. 1.2) В качестве рабочей жидкости обычно применяется вода (иногда ртуть и другие жидкости). Внутренний диаметр стеклянной трубки должен быть не менее 8÷10 мм, так как при меньшем диаметре начинают проявляться капиллярные свойства жидкости. При заполнении U- образного манометра особое внимание следует обращать на чистоту внутренней полости трубки и рабочей жидкости, так как загрязнения искажают форму мениска и могут привести к грубым погрешностям измерения.

Рисунок 1.2 - U-образный манометр

 

Избыточное давление (Па), измеряемое с помощью U-образного манометра, подсчитывается по формуле:

g - местное ускорение свободного падения, м/с²;

h - разность уровней жидкости, м;

 

р - плотность рабочей жидкости, кг/м³;

р_с - плотность среды над рабочей жидкостью, кг/м³.

Точность отсчета показаний U-образного манометра невооруженным глазом с учетом погрешности изготовления шкалы обычно не превышает ±2 мм столба рабочей жидкости. Для повышения точности отсчета образцовые U-образные манометры снабжаются зеркальной шкалой.

Микроманометры

Для измерения малых перепадов давления воздуха или неагрессивных газов используют микроманометры (рис. 1.3). В качестве рабочей жидкости используют этиловый спирт. Разность высот уровней рабочей жидкости уравновешивает измеряемое давление и, согласно схеме, равна:

Рисунок 1.3 - Микроманометр с наклонной трубкой

Если F₁ и F₂ - площади сечений наклонной трубки и сосуда, то вследствие равенства объемов nF₁ = h₂F₂, поэтому:

h = n(sin а + F₁/F₂).

Избыточное давление (Па), измеряемое микроманометром, равно:

Перед измерением необходимо проверить плотность спирта, залитого в прибор, и если плотность спирта не совпадает с плотностью, указанной на приборе, то необходимо ввести поправку к постоянной прибора:

к' = кр'/р

где: р' - фактическая плотность спирта.

Промышленность выпускает микроманометры типа ММН с переменным утлом наклона измерительной трубки с пятью диапазонами измерения давления

(кгс/м²): 0...50; 0...75; 0...100; 0... 150 и 0...200; классов точности 0,5 и 1.

Для более точных измерений малых перепадов давления используют микроманометры с оптическим устройством и микроманометры компенсационного типа.

Поршневые манометры

Точными (образцовыми) приборами для измерения высоких давлений являются поршневые манометры, устройство которых показано на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Поршневой манометр

Манометр состоит из поршня 2 с тарелкой грузов 1 и точно подогнанного к поршню цилиндра 3. Масло в манометр подается винтовым прессом 4. С помощью такого манометра измеряют давления до 60 кгс/см с точностью до 0,01%.

Грузы рассчитаны на нормальное ускорение свободного падения g₀ = 9,8066

м/с².

При отклонении температуры от 20°С вводят поправку

где, - температурные коэффициенты линейного расширения материала цилиндра и поршня, 1/°С. Значения температурных коэффициентов указываются на приборе.

Для измерения боле высоких давлений используются поршневые манометры другой конструкции. Например, для измерения давлений до 600 и 2500 кгс/см² выпускаются манометры МП-600 и МП-2500 соответственно с точностью измерения до 0,05%.

 

 

Общие сведения

Приборы, предназначенные для определения объема или массы вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени, называются расходомерами.

Объемный Q₀ и массовый М расходы жидкости могут быть выражены в

единицах м³ /с, м³ /ч, л/ч и кг/с, кг/ч, т/ч соответственно. Для получения сопоставимых результатов объемный расход должен быть приведен к нормальным условиям (t_H=20°C, р=101325 Па, относительная влажность φ = о). В этом случае объемный расход обозначается через Q₀.

В качестве измерителей расхода в настоящее время используются различные напорные трубки, суживающие устройства, расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры), а также различного типа счетчики и электромагнитные расходомеры. Напорные трубки используют также для измерения скоростей жидкостей и газов.

Вакуумметры и мановакуумметры с трубчатой пружиной имеют аналогичную конструкцию.

Применяя приборы с трубчатой пружиной, следует иметь в виду, что в условиях переменной температуры изменяется модуль упругости чувствительного элемента, что вызывает необходимость введения поправок к показанию прибора. Кроме того, стабильность показаний трубчатого манометра нарушается явлениями гистерезиса и остаточной деформации, поэтому трубчатые манометры следует тарировать не реже 1 раза в год.

Лабораторная работа №1

Цель: изучить устройство приборов для измерения давления и расхода жидкости. Методика измерения и поверка манометра.

Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

Общие сведения.

Давление (Р) — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.

В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па). Давление в 1 Па, можно создать силой в 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью в 1м, расположенной перпендикулярно направлению действия силы (1Па=1Н/м). С целью сокращения числа значащих цифр используют также кратные единицы от единиц СИ, например МПа=10⁶ Па, кПа=10³ Па.

Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера (ат), равная кгс/см; миллиметр водяного столба (мм вод.ст.) и миллиметр ртутного столба (мм рт.ст.), отнесенные к нормальным условиям: для воды к 4°С, для ртути к 0°С и нормальному ускорению свободного падения, равному 9,80665 м/с".

Соотношения между единицами давления приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Соотношения между единицами измерения давления.

Единица	Па	кгс/м2	ат (кгс/м2)	мм вод.ст.	мм рт. ст.
Ша		0,10197	0,10197·10-4	0,10197	7,5003·10-3
1кгс/м	9,80665		10-4		73,56·10-3
1 кгс/см	9,80665 ·104	104		104	735,56
1мм вод.ст.	9,80665		10-4		73,56·10-3
1мм рт.ст.	133,322	13,595	13,55 ·104	13,595

Различают следующие виды давления:

- Абсолютное давление - полное давление, испытываемое газом или жидкостью, равное сумме избыточного и атмосферного давлений:

- Вакуумметрическое - давление, при котором абсолютное давление меньше атмосферного, то такое давление называется

Приборы, предназначенные для измерения абсолютного и избыточного давления, называются манометрами, для измерения атмосферного давления - барометрами. Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры (дифманометры).

Приборы для измерения давления и вакуума (по принципу действия) делят на:

- жидкостные, измеряющие давление высотой столба жидкости;

- металлические, действующие по принципу передачи упругих деформаций рабочими частями (трубками, пластинками) соответственно изменениям давлений;

- поршневые, действующие по принципу передачи давления жидкостью по закону Паскаля посредством изменения нагрузки на поршень;

- электрические, действующие по принципу изменения емкости в цепи или изменения сопротивления проводника пропорциональным изменениям внешнего давления.

По характеру и величине измеряемого давления, приборы делят на:

1) манометры, измеряющие избыточное давление

2)вакуумметры, измеряющие недостаток давления до атмосферного (разряжение):

 

 

По назначению приборы классифицируют на рабочие, контрольные, образцовые со шкалами классов точности 0,15; 0,25; и 0,4; микроманометры, дифференциальные манометры, специальные манометры.

По способу фиксации показаний приборы делят на: самопишущие и показывающие.

Рисунок 1.1. - Дифференциальный водяной манометр

Манометр (рис. 1.1.) состоит из двух стеклянных трубок соединённых между собой в верхней части. В месте соединения расположен кран для выпуска воздуха. Воздух над обоими столбиками жидкости расположен под одинаковым давлением, и измеряемая разность давлений будет характеризоваться только разностью жидкости в трубках h.