Слайд 1Раздел 3 Измерение давления и перепада давлений
Тема 3.1 Основные методы
и средства для измерения давлений и разряжений (Д-5)§§12.1 -12.4
Слайд 2
Все тела, находящиеся на земной поверхности, испытывают давление атмосферы, названное атмосферным
ратм.
Кроме того, различают давление абсолютное рабс , избыточное ризб и давление вакуума рвак.
Абсолютное – это давление с учетом давления атмосферы, отсчитываемое от абсолютного нуля.
Избыточное – это давление сверх атмосферного ризб= рабс – ратм Избыточное давление может иметь положительные и отрицательные значения.
Если из закрытого сосуда откачать часть воздуха, то абсолютное давление внутри его понизится и станет меньше чем атмосферное.
Такое давление внутри сосуда называется вакуумом или разряжением, и оно равно разности между атмосферным и абсолютным давлениями.
Слайд 3
По принципу действия устройства (приборы) для измерения давлений подразделяются на следующие
основные группы:
жидкостные,— в которых измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости соответствующей высоты;
деформационные, — в которых измеряемое давление определяется по величине деформации различных упругих чувствительных элементов или по развиваемой ими силе;
грузопоршневые,— в которых измеряемое или воспроизводимое давление уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня и грузов:
электрические,— действие которых основано на зависимости электрических параметров манометрического преобразователя от измеряемого давления.
Слайд 4
По наименованию различают следующие основные устройства (приборы) для измерения давления:
манометры —
устройства для измерения положительного избыточного давления или разности давлений;
барометры — для измерения барометрического (абсолютного) давления атмосферного воздуха;
манометры избыточного давления — для измерения избыточного давления (выше атмосферного — барометрического), равного разности между абсолютным и барометрическим (атмосферным) давлением;
вакуумметры — для измерения вакуумметрического давления (ниже атмосферного), т.е. отрицательного избыточного давления (разряжения);
мановакуумметы — универсальные приборы для измерения избыточного и вакуумметрического давлений;
дифференциальные манометры — для измерения разности двух давлений ни одно из которых не является давлением окружающей среды.
Слайд 5
В международной системе единиц СИ в качестве единицы давления принято давление,
вызываемое силой в 1 ньютон, равномерно распределенной по поверхности площадью 1м2. Единица н/м2 очень мала, поэтому в технических измерениях допускается применение внесистемных единиц: бар, миллиметр ртутного столба и миллиметр водяного столба.
Слайд 6
Простейшим прибором для измерения давления, вакуума или разности давлений является стеклянный
U-образный жидкостной манометр
Слайд 7
Измеряемое давление Р = РА — РБ [н/м2] определяется высотой столба
h (м) уравновешивающей жидкости, ее плотностью ρ (кг/мг) и плотностью среды ρc над уравновешивающей жидкостью . Погрешность показаний возникает из-за неточности градуировки шкалы. Отсчет трудно произвести без специальных приспособлений точнее ± 1 мм. Отсчет необходимо производить по двум уровням. Нельзя отсчитать уровень в одной трубке и результат умножить на два. Неодинаковый диаметр стеклянных трубок может привести к большим дополнительным погрешностям.
Слайд 8
Основной эксплуатационный недостаток U-образных манометров (отсчет по двум уровням) устраняется, если
применить однотрубные (чашечные) манометры
Слайд 9
Стеклянные барометры — наиболее точные приборы для измерения барометрического давления. Барометрическое
давление атмосферного воздуха уравновешивается в стеклянных барометрах столбом ртути соответствующей высоты в замкнутой стеклянной трубке (рис).
Слайд 10
В современных ртутных барометрах ртуть соприкасается с воздухом через эластичную пленку
или диафрагму, а поэтому не испаряется и не проливается при опрокидывании барометра.
Более точные измерения барометрического давления проводят с помощью инспекторских и контрольных барометров.
Манометры с одновитковой трубчатой пружиной, относятся к группе деформационных манометров, имеющих простую конструкцию, высокий класс точности. Эти приборы используют и в качестве вакуумметров или мановакуумметров.
Слайд 11
Чувствительный элемент прибора выполнен в форме согнутой по кругу на угол
γ=270° трубки Тр некруглого (овального или эллиптического) сечения (рис). Конец А трубки закрыт, а открытый конец В присоединен к неподвижному штуцеру С, через который внутренняя полость трубки соединяется с измеряемым избыточным (положительным или отрицательным) давлением Р. При увеличении давления трубка стремится распрямиться (если большая ось сечения трубки располагается перпендикулярно плоскости изгиба трубки — плоскости чертежа, и угол γ становится меньше. При уменьшении давления свободный конец А трубки перемещается в обратном направлении. Перемещение конца трубки служит мерой давления внутри трубки (или точнее разности давлений внутри и вне трубки)
Слайд 12
Приборы с одновитковой трубчатой пружиной не могут обеспечить высокой точности измерения,
если показывающую стрелку заменить пером пишущего устройства. Поэтому для самопишущих приборов применяют обычно более мощные чувствительные элементы –например, сильфон, который представляет собой тонкостенную гофрированную трубку диаметром 25-60 мм. Один конец ее герметически запаян, а другой закреплен на жестком неподвижном основании (рис).
1 — сильфон; 2 – рычажная передача; 1 — стрелка (перо) прибора; 2 — сильфон, 3 —перо.
Слайд 13
Внутрь сильфона подводится измеряемое давление, когда оно начнет превышать наружное атмосферное
давление, тогда сильфон начнет растягиваться в длину и через систему рычагов перемещать перо регистрирующего механизма.
Для измерения небольших избыточных и вакуумметрическич давлений газовых сред или их разности чаще всего в промышленности применяют деформационные (мембранные) приборы. По свойствам чувствительных элементов такие приборы имеют две разновидности: с упругими и вялыми мембранами.
Упругие мембраны обычно выполняют в форме тонкостенных металлических коробок МК с гофрированными донышками. Внутрь коробки подводится измеряемое давление Р; снаружи действует давление атмосферы.
При повышении давления внутри коробки она деформируется (раздувается). Деформация донышка служит мерой изменения давления, определяемого стрелкой по шкале Ш.
Слайд 14
Принципиальные схемы пружинных напоромеров и тягомеров:
а — с упругой
мембранной коробкой; б — с вялой мембраной
Слайд 15
У вялых мембран М, изготовляемых из эластичных тканей или резины, измеряемое
давление Р, воздействующее на мембрану, уравновешивается усилием со стороны плоской противодействующей пружины П, закрепленной одним концом на корпусе мембраны. Отклонение другого конца пружины служит мерой измеряемого давления.
Упругие мембранные коробки применяют также в пружинных; барометрах-анероидах. В этом случае атмосферное давление воздействует на герметически закрытую коробку, внутренняя полость которой находится под вакуумом.
Слайд 16
Манометры поршневого типа – наиболее точные приборы для измерения давления Давление
в них определяется по величине нагрузки на поршень, перемещающийся в среде, находящейся под давлением.
В настоящее время грузопоршневые манометры широко применяются как устройства высокой точности для поверки технических, контрольных и даже образцовых манометров в лабораторных условиях.
Принцип действия их заключается в уравновешивании силы давления измеряемой среды на свободно передвигающийся в цилиндре поршень силой, создаваемой калиброванным грузом.