Какие есть приборы для измерения давления жидкости

Жидкостные приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления жидкости.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Приборы для измерения давления применяются во многих отраслях промышленности и классифицируются, в зависимости от своего предназначения, следующим образом:

· Барометры — измеряют атмосферное давление.

· Вакуумметры — измеряют вакуумметрическое давление.

· Манометры — измеряют избыток давления.

· Мановакуумметры — измеряют вакуумметрическое и избыточное давление.

· Баровакуумметры — измеряют абсолютное давление.

· Дифференциальные манометры — измеряют разность давлений.

По принципу работы приборы для измерения давления могут быть следующих типов:

· Прибор жидкостный (давление уравновешивается с помощью веса столба жидкости).

· Грузопоршневые приборы (измеряемое давление уравновешивается усилием, которое создают калиброванные грузы).

· Приборы с дистанционной передачей показаний (используются изменения различных электрических характеристик вещества под воздействием измеряемого давления).

· Прибор пружинный (измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления).

Для измерения давления применяют различные приборы,

которые можно подразделить на две основные группы: жидкостные и механические.

Простейшим прибором является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости. Он представляет собой стеклянную трубку, открытую с одного конца (трубка на рис. 14а). Пьезометр — очень чувствительный и точный прибор, однако он удобен только при измерении небольших давлений, в противном случае трубка получается очень длинной, что осложняет его применение.

Для уменьшения длины измерительной трубки применяют приборы с жидкостью большей плотностью (например, ртутью). Ртутный манометр представляет собой У-образную трубку, изогнутое колено которого заполняется ртутью (рис. 14б). Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом — повышается.

Дифференциальный манометр применяют в тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда (рис. 14 в).

Применение жидкостных приборов ограничивается областью сравнительно небольших давлений. Если необходимо измерять высокие давления, применяют приборы второго типа -механические.

Пружинный манометр является наиболее распространенным из механических приборов. Он состоит (рис.15а) из полой тонкостенной изогнутой латунной или стальной трубки (пружины) 1, один конец которой запаян и соединен приводным устройством 2 с зубчатым механизмом 3. На оси зубчатого механизма располагается стрелка 4. Второй конец трубки открыт и соединен с сосудом, в котором замеряется давление. Под действием давления пружина деформируется (распрямляется) и через приводное устройство приводит в действие стрелку, по отклонению которой определяют значение давления по шкале 5.

Мембранные манометры также относятся к механическим (рис. 15б). В них вместо пружины устанавливается тонкая пластина-мембрана 1 (металлическая или из прорезиненной материи). Деформация мембраны посредством приводного устройства передается стрелке, указывающей значение давления.

Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений.

Для измерения давлений меньше атмосферного применяют жидкостные и механические вакуумметры, принцип работы которых тот же, что и у манометров.

Принцип сообщающихся сосудов.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающимися называют сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. Наблюдения показывают, что в сообщающихся сосудах любой формы однородная жидкость всегда устанавливается на одном уровне.

Иначе ведут себя разнородные жидкости даже в одинаковых по форме и размерам сообщающихся сосудах. Возьмем два цилиндрических сообщающихся сосуда одинакового диаметра (рис. 51), на их дно нальем слой ртути (заштрихован), а поверх него в цилиндры нальем жидкости с разными плотностями, например r21 (слой ртути нужен для того, чтобы жидкости не смешивались). Мы увидим, что если эти жидкости находятся в состоянии покоя, их уровни h2 и h2 различны (h2>h2).

Мысленно выделим внутри трубки, соединяющей сообщающиеся сосуды и заполненнной ртутью, площадку площади S, перпендикулярную горизонтальной поверхности. Так как жидкости покоятся, давление на эту площадку слева и справа одинаково, т.e. p1=p2. Согласно формуле (5.2), гидростатическое давление p1=1gh2 и p2=2gh2. Приравняв эти выражения, получаем r1h2 = r2h2, откуда

h2/h2=r2/r1. (5.4)

Следовательно, разнородные жидкости в состоянии покоя устанавливаются в сообщающихся сосудах таким образом, что высоты их столбов оказываются обратно пропорциональными плотностям этих жидкостей.

Если r1=r2, то из формулы (5.4) следует, что h2=h2, т.е. однородные жидкости устанавливаются в сообщающихся сосудах на одинаковом уровне.

Чайник и его носик представляют собой сообщающиеся сосуды: вода стоит в них на одном уровне. Значит, носик чайника должен

Устройство водопровода.

На башне устанавливается большой бак с водой (водонапорная башня). От бака идут трубы с целым рядом ответвлений, вводимых в дома. Концы труб закрываются кранами. У крана давление воды, заполняющей трубы, равно давлению столба воды, имеющего высоту, равную разности высот между краном и свободной поверхностью воды в баке. Так как бак устанавливается на высоте десятков метров, то давление у крана может достигать нескольких атмосфер. Очевидно, что давление воды на верхних этажах меньше давления на нижних этажах.

Вода в бак водонапорной башни подается насосами

Водомерная трубка.

На принципе сообщающихся сосудов устроены водомерные трубки для баков с водой. Такие трубки, например имеются на баках в железнодорожных вагонах. В открытой стеклянной трубке, присоединенной к баку, вода всегда стоит на том же уровне, что и в самом баке. Если водомерная трубка устанавливается на паровом котле, то верхний конец трубки соединяется с верхней частью котла, наполненной паром.

Это делается для того, чтобы давления над свободной поверхностью воды в котле т в трубке были одинаковыми.

Фонтаны

Петергоф — великолепный ансамбль парков, дворцов и фонтанов. Это единственный ансамбль в мире, фонтаны которого работают без насосов и сложных водонапорных сооружений. В этих фонтанах используется принцип сообщающихся сосудов — учтены уровни фонтанов и прудов-хранилищ.

⇐ Предыдущая5Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Давление внутри жидкости чем измеряется

Автор Марк калашников задал вопрос в разделе Домашние задания

каким физическим прибором измеряется давление внутри жидкости и получил лучший ответ

Ответ от Владимир Соколов[гуру] манометр.

1. Диапазон измеряемых давлений до 400 кПа.

2. Класс точности до 0,05

3. Чувствительность — 1

4. Линейность — 100%

5. Быстродействие — 1. 2 измерения в минуту.

В основу принципа действия жидкостных приборов положено, основное уравнение гидростатики

где р -давление в точке внутри жидкости, Па;

р -давление на каком-либо уровне Па;

h -глубина погружения частицы жидкости под уровнем с давлением Р, м;

ρ -плотность жидкости, кг/м 3 ;

g -ускорение свободного падения, м/с 2 .

Следствие из уравнения: Для одной и той же жидкости замкнутого объёма давление одинаково во всех точках расположенных на одинаковом уровне (глубине h ).

Пьезометры (рис. 2.1) обычно представляют собой открытую сверху прямую стеклянную трубку диаметром не менее 6 — 8 мм помещенную на измерительной шкале. Для измерения гидростатического давления на уровне 1 — 1 в отверстии А стенки сосуда установлен пьезометр. Поскольку оба конца трубки открыты, жидкость в ней поднимется под действием гидростатического давления до уровня 2 — 2.

Рис 2.1 Пьезометр

1- стеклянная трубка, 2 — измерительная шкала.

Высота столба жидкости в трубке между уровнями 1 — 1 и 2 — 2 соответствует пьезометрической высоте hп (в точке А), которая может быть определена аналитически из уравнения равновесия жидкости относительно плоскости 1 — 1:

,

Если пьезометр установлен в открытом сосуде, то уравнение примет вид

т. е. пьезометрическая высота будет равна глубине погружения точки А в жидкость.

Для измерения гидростатического давления применяют так же жидкостные манометры, которые отличаются от пьезометров тем, что в них используется жидкость большей плотности, например ртуть, плотность которой равен ρрт =13 600 кг/м 3 .

Простейшим типом жидкостного манометра является U-образный ртутный манометр (рис. 2.2), в котором один конец трубки присоединяется к сосуду с жидкостью в той точке, где необходимо определить избыточное давление.

Рис. 2 Ртутный манометр

1- стеклянная трубка, 2 — измерительная шкала.

Избыточное гидростатическое давление на уровне 1-1 (в точке А) будет измеряться пьезометрической высотой hn, а в закрытом сосуде на уровне 2 — 2 (точка Б) будет: , где Δh — глубина понижения уровня ртути в левом колене трубки

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.

  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:

  1. 0,15;
  2. 0,25;
  3. 0,4;
  4. 0,6;
  5. 1,0;
  6. 1,5;
  7. 2,5;
  8. 4,0.

  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.

  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.

  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.

Источник