Меню

Манометр с помощью которого производилось измерение давления



1.2. Гидростатическое давление. Закон Паскаля

Напряжение внутри жидкости, находящейся в состоянии покоя, называется гидростатическим давлением.

Средним гидростатическим давлением называется среднее для данной площадкинапряжение сжатия, вызванное силой. Это давление можно определить как отношениек, то есть

(1.8)

Гидростатическое давление в данной точке определяется, как предел отношения кприто есть

(1.9)

Абсолютное гидростатическое давление в любой точке жидкости складывается из давления на её свободную поверхность и давления столба жидкости, высота которого равна расстоянию от этой точки до свободной поверхности (рис. 1.1).

Основное уравнение гидростатики будет иметь вид

(1.10)

где – полное или абсолютное гидростатическое давление в данной точкеМ;

–давление на свободной поверхности;

z – координата точки М;

z – координата свободной поверхности;

OX– плоскость сравнения;

–высота слоя жидкости над точкой М.

Если сосуд открыт, то давление на свободной поверхности равняется атмосферному давлению

(1.11)

Величина превышения абсолютного давления в точке над атмосферным давлением называют избыточным или манометрическим давлением

(1.12)

Если в какой-либо точке абсолютное давление меньше атмосферного, то состояние жидкости характеризуется так называемым вакуумом. Разность между атмосферным и абсолютным давлением называется вакуумметрическим давлением

(1.13)

На основании основного уравнения гидростатики может быть сформулирован закон Паскаля: внешнее давление, приложенное к свободной поверхности жидкости в замкнутом сосуде, передаётся в любую точку жидкости без изменения.

На способности жидкости передавать изменение внешнего давления во все точки занятого ею пространства основан принцип действия гидравлических машин. На рис. 1.2 показана схема действия гидравлического пресса.

Если на малый поршень действует сила P1, то сила, действующая на большой поршень P2, определяется по уравнению:

(1.14)

где = 0,8-0,85 – коэффициент полезного действия гидравлического пресса, учитывающий потери на трение.

Гидростатическое давление измеряют в паскалях. Паскаль (Па) – давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью 1 м 2 .

При решении практических задач, где возникает необходимость перевода ранее применявшихся единиц измерения давления в СИ, будем пользоваться соотношениями:

1 ат = 1 кг/см 2 = 10 м вод. cт. = 98065 Па  98,1 кПа

760 мм рт. cт. = 101325 Па  101,3 кПа.

Какая высота водяного столба соответствует давлению 150 кПа

Решение. Из формулы (1.12) следует, что

где p = 1,510 5 Па – избыточное давление, создаваемое столбом воды;

 = 110 3 кг/м 3 – плотность воды.

Какая высота ртутного столба соответствует давлению 80 кПа

Определить величину избыточного давления на поверхности жидкости, находящейся в закрытой ёмкости (рис. 1.3) в состоянии покоя, если в трубке пьезометра вода поднялась на высоту h = 1,8 м.

На какой высоте над манометром, присоединённым к резервуару, находится уровень нефти плотностью 840 кг/м 3 . Манометр показывает давление 1,2110 5 Па.

Определить избыточное давление воды в трубопроводе, если U-образный ртутный манометр (рис. 1.4) показал перепад h = 80 см, а h1 = 40 см.

Определить уровень мазута в баке (рис. 1.5), если при замере S-образной трубкой, разность уровней ртути h = 250 мм. Плотность мазута = 860 кг/м 3 .

Читайте также:  Метрологические характеристики средств измерений лекция

Манометр, с помощью которого производилось измерение давления в наружной водопроводной сети, показал 2 кг/см 2 . Определить абсолютное давление в сети, если атмосферное давление 750 мм рт. cт.

Решение. Абсолютное давление в наружной водопроводной сети определяется по формуле (1.11), где – атмосферное давление

Тогда

Определить абсолютное и вакуумметрическое давление воды в трубопроводе, если U-образный ртутный манометр (рис. 1.6) показал перепад h = 50 см. Атмосферное давление 760 мм рт. ст. Высотные отметки относительно оси трубопровода показаны на рис. 1.6.

Давление в газопроводе А измеряется с помощью микроманометра, заполненного спиртом плотностью = 790 кг/м 3 . Трубка микроманометра наклонена к горизонту под углом = 15 (рис. 1.7). Определить избыточное давление в газопроводе, если мениск переместился на l = 62 мм.

Определить абсолютное и избыточное давление на дно пожарного водоёма глубиной 3,5 м. Атмосферное давление 735 мм рт. ст.

Определить абсолютное и избыточное давление на дно водонапорного бака диаметром 3 м, в котором находится 15 м 3 воды. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.

Определить абсолютное и избыточное давление в резервуаре по показанию ртутного дифференциального манометра (рис. 1.8), в правом колене которого над ртутью находится столб масла высотой 15 см плотностью 850 кг/м 3 . Высота столба ртути 40 см, атмосферное давление 730 мм рт. ст.

Определить абсолютное и вакуумметрическое давление во всасывающей линии ацетиленового компрессора по показанию ртутного вакуумметра (рис. 1.9). Ртуть в левом колене поднялась на высоту hp = 50 см, над ртутью налито масло hм = 20 см плотностью 800 кг/м 3 . Атмосферное давление 750 мм рт. ст.

Определить избыточное давление в сети наружного пожарного водопровода, питающегося от водонапорной башни высотой 25 м.

Определить максимальную высоту слоя нефти плотностью 900 кг/м 3 , чтобы избыточное давление на дно резервуара не превышало 70 кПа.

Определить на какую высоту может подняться вода из водяного бака гидропневматической установки, если манометр, установленный на воздушном баке, показывает 3,2 кг/см 2 .

Определить максимальную глубину воды в водонапорном баке объемом 30 м 3 , установленном на перекрытии. Дополнительная нагрузка на перекрытии от установки бака с водой не должна превышать 210 4 Па. Вес бака с арматурой 8 т.

Определить усилие, необходимое для открытия всасывающего клапана пожарного насоса диаметром 200 мм, если длина рукава H = 6 м, а глубина погружения всасывающего клапана h = 1 м (рис. 1.10)

Определить силу, действующую на шток сигнализатора давления, если давление на мембрану диаметром 40 мм составляет 3,510 5 Па (рис. 1.11).

Для подъёма пожарной техники во время ремонта применяется гидродомкрат (рис. 1.12). Определить силу, развиваемую гидродомкратом, если сила F, действующая на рукоятку, составляет 20 Н, а/в = 1/9, d2/d1 = 10. Коэффициент полезного действия = 0,85.

Определить давление масла в цилиндре гидропривода пожарной лестницы (рис. 1.13), если диаметр поршня 100 мм. Усилие на штоке поршня 30 кН, коэффициент полезного действия = 0,95.

Источник

Манометр для измерения низкого давления газовой среды

Для измерения какого-либо давления рабочей среды в процессе технологического процесса используется манометр для измерения давления. В качестве рабочей среды выступают жидкости, газы, воздушная среда и даже пар. Используются различные манометры, конструкция которых зависит от способа снятия показаний. Приборы применяются во всех отраслях промышленности, строительстве и медицине.

Читайте также:  Что такое единица измерения бухта код

Типы определяемых давлений

Из школьного курса физики известно, что для расчетов пользуются тремя видами давлений. Среди них следующие:

  • Атмосферное. Оно давно рассчитано и является постоянным для определенной точки земной поверхности. Атмосферное давление оказывает воздействие на все окружающие предметы в том числе и на человека. Но здоровый человек его не чувствует из-за уравновешивания внутренним давлением.
  • Избыточное. Создается посредством нагнетательных установок при условии замкнутого пространства. Повышенное давление в основном используется для приведения силовых механизмов в движение от слабосильного двигателя.
  • Пониженное (вакуумическое). Использование вакуумического давления обусловлено технологическими условиями. Созданное разряжение помогает втягивать рабочую среду в какую-либо емкость.

При обучении в институте появляется дополнительное понятие — абсолютное давление. Это сумма атмосферного и повышенного давлений.

Для снятия показаний должен выбираться соответствующий тип прибора.

Типы измерительных приборов

Манометры — это компактные приборы, предназначенные для измерения избыточного давления рабочей среды. С их помощью производится визуальный контроль за технологическим процессом. Технологическое оборудование может разрушиться при увеличении максимального значения.

Для многих встает проблема, какие бывают манометры и для чего. В зависимости от типа среды, способа снятия показаний и места установки различают следующие виды:

  • В зависимости от измерительного механизма:
    • мембранные;
    • пружинные;
    • жидкостные;
    • электроконтактные;
    • дифференциальные.
  • По функциональной нагрузке:
    • показывающие;
    • измерительные;
    • сигнализирующие;
    • образцовые;
    • высокоточные;
    • управляющие,
    • контрольные,
    • специальные.
  • По типу корпуса:
    • виброустойчивые;
    • взрывозащищенные,
    • коррозионно-стойкие.
  • По месту расположения:
    • технические;
    • судовые;
    • железнодорожные.
  • По способу отображения информации:
    • стрелочные;
    • самопишущие;
    • жидкостные.

Пружинный прибор предназначен, чтобы измерять показатели повышенной нагрузки жидкости или газа. Технология измерения основана на способности деформирования под действием нагрузки. К пружине закреплена указательная стрелка. Перед стрелкой располагается панель с расчерченной шкалой.

В другом варианте такого прибора выступает трубка Бурдона. Она имеет форму полусферы и, с одной стороны, глухая. Подаваемая нагрузка разгибает трубку, а одновитковая пружинка с индикаторной стрелкой поворачивается вокруг оси на угол расправления.

Мембранные измерители отличаются от пружинных приборов принципом измерения. Работают они за счет пневматической компенсации. Прогибание мембраны зависит от приложенной нагрузки.

Вариантов измерительных механизмов множество:

  • мембрана плоская гофрированная;
  • сильфонная мембрана.

Среди множества измерителей наибольшей популярностью пользуются устройства с пружиной Бурдона. Диапазон измерений доступен в диапазоне от 0,6 кгс/см2 до 1600 кгс/см2.

Жидкостные манометры работают по образу сообщающихся сосудов. В них два столба жидкости уравновешиваются. Можно сказать, что таким способом измеряется гидростатическое давление. На одной из трубок находится шкала. Приборы имеют малый диапазон измерения 10−100 Па и поэтому используются в лабораториях.

Электроконтактные измерители используются для определения значений разряжения (вакуума). К ним относятся вакуумметры и мановакуумметры. Работают с нейтральными жидкостями и газами, потому что изготавливаются из стали и латуни.

Читайте также:  Как измерить головку блока цилиндров

По внешнему виду электроконтактные манометры напоминают пружинные, но имеют значительно больший корпус. В нем располагается контактная группа. Основным назначением таких приборов считается аварийная сигнализация.

Образцовые манометры, по сути своей, являются эталонами, при помощи которых происходит проверка исправности рабочих манометров. Они имеют высокую точность благодаря зубчатой передаче передаточного механизма.

Специальные манометры названы так, потому что предназначены для измерения давления газов одного типа. Например, ацетилена, аммиака, кислорода и прочих. На передней части прибора указывается назначение, а его корпус окрашивается в определенный цвет:

  • черный — углекислота;
  • синий — кислород;
  • красный — пропан;
  • желтый — аммиак.

Виброустойчивые приборы предназначаются для отслеживания высокого скачкообразного давления или для сред, вызывающих сильные вибрации.

Самопишущие приборы производят измерения и сразу же производят запись результатов в виде диаграммы.

Судовыми манометрами производится измерение воды и пара в котлах, масла и дизельного топлива для силовой установки. При работе в условиях повышенной влажности они должны быть влаго- и виброустойчивыми.

Железнодорожные, как видно из названия, используются в локомотивах и подвижных составах железнодорожного транспорта. Их особенностью является преобразование полученных результатов в электронный и другой вид.

Дифференциальные приборы относятся к категории сложного оборудования. Работа измерителя основана на деформировании нескольких блоков, входящих следящий механизм. Определение показаний происходит после уравновешивания блоков, когда стрелка перестает перемещаться.

Каждый прибор имеет погрешность измерений и манометры не исключение. Они делятся на несколько точностных классов:

Устройство прибора

Среди множества устройств рассматривать устройство и принцип работы следует на самой распространенной модели. Устройство манометра для измерения давления таково:

  1. Корпус прибора.
  2. Трубка Бурдона.
  3. Стрелка индикаторная.
  4. Штуцер присоединительный.
  5. Передающий рычажно-пружинный механизм.
  6. Шкала.
  7. Стекло защитное.

Корпус манометра изготавливается из стали, и его образ напоминает цилиндр, который заглушен с одной стороны. В нем закрепляется рычажно-пружинный механизм с трубкой Бурдона. Для отображения показаний устанавливается шкала. А индикаторная стрелка, имеющая жесткое крепление к механизму, показывает приложенное усилие. Стекло защищает от внешнего воздействия.

Монтаж на водопровод проводится через полый штуцер. Жидкость, проходя через штуцер, попадает в трубку, которую пытается разогнуть.

Область применения

Практически все отрасли промышленности используют в своих механизмах манометры. Самые распространенные это:

  • машиностроение;
  • автомобилестроение (компрессоры);
  • сельское хозяйство;
  • газобаллонное оборудование;
  • жилищно-эксплуатационное хозяйство (котловое оборудование, водопровод);
  • домашнее хозяйство (отопительный котел, автоклав);
  • металлургия.

Газовый манометр

Газовые манометры имеют маркировку КМ. Предназначены для использования сухих сред, таких как воздух, кислород и прочие. Чтобы установить манометр низкого давления на трубопровод используется резьба М12х1,5.

Пред приобретением необходимо знать в чем измеряется давление газа. Самыми распространенными системами измерения в быту являются атмосфера и Bar. В промышленности используются кгс/см2 и МПа.

Правила подбора

Разные отрасли используют разные измерительные приборы. Чтобы подобрать нужный манометр требуется знать следующие требования:

  • тип измерителя;
  • диапазон производимых измерений;
  • класс точности;
  • контролируемая среда;
  • присоединительные размеры;
  • выдерживаемая нагрузка;
  • условия эксплуатации.

Измерить с гарантированной точностью можно после калибровки и испытания прибора. В случае необходимости производится его настройка.

Источник