Прибор для измерения давления жидкости и газа

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

• при накачивании автомобильных шин;
• в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
• в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
• для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
• в нефтяной и газодобывающей промышленности;
• для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление Δp = p1 − p2.

• Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:
• 1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.
• Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:
• Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.
• Ускорение свободного падения (g) равно 9,8 H/кг.

Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях.

С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д.

По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц).

Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ.

Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

1. Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.
2. Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

3. , где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

4. Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:
5. P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Задачи

Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м2. Определите давление бензина на дно канистры. Ускорение g равно 9,8 H/кг.

• Решение:
• Нам известно:
• h = 0,6 м;
• ρ = 710 кг/м2.
• Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:
• Р = ρgh;
• P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.
• Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

1. Решение:
2. Итак, у нас дано:
3. G1= 3 кг;
4. G2= 300 гр = 0,3 кг;
5. F = 2 см2 = 0,0002 м2;
6. Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Ответ: 161,7 кПа.

Давление и Расход, купить по цене производителя в Москве и Санкт-Петербурге

• Давление и Расход радиоизмерительные приборы предназначенные для измерения давления и расхода воздуха:
• Балометры это детекторы температуры или термисторы, а также другие типы температурочувствительных резисторов, используемых для измерения интенсивности электромагнитного излучения в широком спектральном диапазоне.
• Счетчики сжатого воздуха Основным предназначением счетчиков и трансмиттеров, используемых в качестве стационарных систем измерений, является обеспечение контроля воздушных потоков и сжатого воздуха.
• Ультразвуковые расходомеры это устройство (прибор), принцип действия которого состоит в использовании акустических эффектов, возникающих при перемещении вещества, расход которого требуется вычислить.
• Цифровые манометры эталонные приборы для точного измерения вакуума, избыточного, абсолютного и дифференциального давления в жидкостях и газах.

Продажа приборов давления и расхода — основное направление деятельности компании. Купить приборов давления и расхода в нашем интернет-магазине просто, выберите подходящую по характеристикам модель и нажмите заказать в один клик, и.

Балометры:

это детекторы температуры или термисторы, а также другие типы температурочувствительных резисторов, используемых для измерения интенсивности электромагнитного излучения в широком спектральном диапазоне.

Области применения таких детекторов включает определение ИК температуры, построение тепловых образов, измерение локальных полей при высокой мощности излучений, тестирование СВЧ устройств.

Они используются в устройствах управления лучами ВЧ антенн, в медицинских приборах и т.п.

Принцип действия болометров основан на фундаментальном физическом законе, связывающем величину поглощенного электромагнитного сигнала с рассеиваемой мощностью.

Cчетчики сжатого воздуха:

Основным предназначением счетчиков и трансмиттеров, используемых в качестве стационарных систем измерений, является обеспечение контроля воздушных потоков и сжатого воздуха. На большинстве крупных промышленных предприятий широко применяется сжатый воздух, что обусловлено традиционным использованием пневматического оборудования.

Для учета расхода сжатого воздуха в баллонах обычно используются показания манометра, поскольку точно известен объём, а для централизованных пневматических систем приходится ориентироваться на производительность компрессора, что зачастую не отражает реального воздухопотребления из-за возможных неконтролируемых потерь.

Ультразвуковые расходомеры:

Ультразвуковой расходомер – это устройство (прибор), принцип действия которого состоит в использовании акустических эффектов, возникающих при перемещении вещества, расход которого требуется вычислить.

Неоспоримые достоинства ультразвуковых расходомеров: малое или почти полное отсутствие гидравлического сопротивления, надежность (т.к.

нет подвижных трущихся механических элементов), относительно высокие точность, быстродействие и помехозащищённость, которые и оправдывают их широкое распространение в различных отраслях промышленности, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

Цифровые манометры:

Цифровые манометры — эталонные приборы для точного измерения вакуума, избыточного, абсолютного и дифференциального давления в жидкостях и газах. Цифровые манометры обладают рядом преимуществ перед аналоговыми манометрами — цифровой дисплей, возможность регистрации и передачи данных на ПК, выбор единиц измерения и добавление новых.

Все модели манометров имеют заводской протокол калибровки, поэтому вам не требуется вносить никаких дополнительных корректировок перед началом работы. В зависимости от требованиям к измерениям вы сможете выбрать различные комплектации приборов со всеми необходимыми аксессуарами.

Какие существуют КИПиА — Короли Воды и Пара на vc.ru

{«id»:293560,»gtm»:null}

Современное производство невозможно представить без приборов и датчиков. А в жилом секторе не обойтись без счетчиков на воду, тепло и электричество. Кто при необходимости вносит эти полезные изменения? Кто следит за их работой?

Ответ прост: КИПиА (расшифровка здесь), точнее служба с таким названием, отвечает за работоспособность всей приборной системы на предприятии. Инструменты для учета электроэнергии и бензина, автоматические клапаны, расходомеры, другие средства контроля — всем этим занимается компания «Кипов».

КИП – это огромный спектр различных механизмов, приспособлений и приборов, устройство которых может быть как очень простым, так и достаточно сложным. Человек со школы знаком с линейкой, угольником, транспортиром и циркулем. А ведь многие даже не задумываются, что это и есть контрольно-измерительные приборы, только простейшие.

Классификация инструментария КИП очень обширна, и все их охватить в рамках этой статьи совершенно невозможно. Но выделить из всей массы информации основные классы и характеристики этого вида оборудования вполне реально.

Устройства, используемые для измерения давления газа или жидкости. Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление — одна из основных величин, определяющих термодинамическое состояние веществ и ход технологических процессов.

Различают следующие виды давления: атмосферное, абсолютное, избыточное и вакуум (разрежение).

Атмосферное (барометрическое) давление— давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.Абсолютное давление— давление, отсчитанное от абсолютного нуля.

За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачан воздух.Избыточное давление— разность между абсолютным и барометрическим давлениями.

Вакуум (разрежение)— разность между барометрическим и абсолютным давлениями.

Датчики давления можно разделить на измерительные приборы давления и измерительные преобразователи давления (датчики давления).Классификация датчиков по типу измеряемого давления:

• Датчики абсолютного давления. Эти датчики измеряют давление относительно абсолютного вакуума. Применение: пищевые и химические производства.

• Датчики избыточного (относительного) давления, манометры. Эти датчики измеряют давление относительно атмосферного давления в этом месте. Барометры измеряют атмосферное давление. Применение: водоснабжение и водоотведение.

Устройство предназначено для измерения перепада давления среды. Также используется для изменения уровня расхода среды, скорости среды, уровня среды. Он используется в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами. Распространенное название этих приборов-цифровые дифференциальные манометры.

Дифференциальный манометр— прибор для измерения перепада давлений. Применяется для измерения уровня жидкостей в резервуарах под давлением или расхода жидкости, газа и пара с помощью диафрагм методом измерения перепада давления на сужающем устройстве. Называется также датчиком разности давлений.

Эти датчики используются для измерения давления и его перепадов в неагрессивных разреженных средах в дымоходах, камерах сгорания и т.д.

Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления. Давление определяется как единица силы создаваемая на единицу площади поверхности.

В зависимости от вида измеряемого давления, преобразователи давления делятся на несколько видов:

• Преобразователи избыточного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.

• Преобразователи абсолютного давления. Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности
• Преобразователи вакууметрического давления (разряжения). Эти датчики измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно атмосферного давления
• Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры). Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним.

Эти устройства используются для определения уровня измеряемой среды в контейнерах различных типов, как открытого, так и закрытого типа.

Уровнемеры – это датчики, предназначенные для непрерывного измерения уровня жидкостей. Их работа базируется на определённых физических принципах, благодаря которым электронный блок уровнемера преобразует значение уровня жидкости в пропорциональный аналоговый сигнал или в цифровой код.Наибольшее распространение получили следующие виды уровнемеров:

• Уровнемер с визуальным отсчетом — уровнемер, основанный на визуальном измерении высоты уровня жидкости. Уровень жидкости измеряют в стеклянной трубке, сообщающейся с контролируемым сосудом в нижней, а иногда и в верхней части, или же при помощи прозрачной вставки, помещенной в стенке контролируемого сосуда, например, барабанно-парового котла
• Буйковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буек (силы Архимеда). Буек в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружен в жидкость и перемещается в зависимости от ее уровня. Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.
• Пьезометрический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на преобразовании гидростатического давления жидкости в давление воздуха, подаваемого от постороннего источника и барботирующего через слой жидкости.
• Гидростатический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении манометром или напоромером гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты ее уровня. Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения неагрессивных, незагрязненных жидкостей, находящихся под атмосферным давлением.
• Поплавковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости. Поплавковые уровнемеры не пригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой.
• Дифманометрический уровнемер — гидростатический уровнемер, в котором гидростатическое давление измеряют при помощи дифференциального манометра. Часто используется для измерения уровня в емкостях под избыточным давлением.
• Акустический уровнемер — уровнемер, основанный на зависимости интенсивности поглощения или времени распространения акустических колебаний от высоты уровня жидкости или сыпучего вещества
• Ультразвуковой уровнемер — акустический уровнемер, работающий на звуковых колебаниях высокой частоты
• Емкостной уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на различии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха.

Устройства, преобразующие температуру среды в электрический сигнал для дальнейшего использования в автоматических приборах и системах, могут быть как первичными преобразователями, так и термочувствительными элементами (термопара или термосопротивление) и вторичные преобразователи температуры (аналоговые или цифровые).

• Электромагнитные расходомеры — это измерительный прибор, работа которого основана на принципе электромагнитной индукции. Электромагнитный расходомер работает только со средой, проводящей электрический ток.
• Ультразвуковые расходомеры, в своей работе использует ультразвук, который не воспринимается человеческим ухом. Такие расходомеры могут быть использованы для измерения расхода потока сред, непроводящих электрический ток.
• Вихревые расходомеры — это стандартный расходомер, в основе работы которого лежит измерение скорости движения потока. Этим расходомерами можно измерять расход потока таких сред, как пар или газ с твердыми частицами во взвешенном состоянии. В конструкции вихревых расходомеров отсутствуют подшипники или двигающиеся рабочие детали, которые могут повреждаться из-за попадания твердых частиц.
• Дисковые расходомеры — это один из обычных типов расходомеров с непосредственным отсчётом, работа которого основана на принципе положительного накопления. В конструкции этого расходомера имеется крыльчатка, нутационный диск или диск с «коническим вращением».

Основные системы контрольно-измерительных приборов для управления технологическими процессами включают:

• Контроль и мониторинг уровня
• Контроль и мониторинг давления
• Автоматизированные системы управления
• Контроль и мониторинг температуры
• Диспетчерский контроль и сбор данных (SCADA)

Оборудование для контроля и управления потоком обнаруживает и контролирует уровень твердых веществ, жидкостей или газов в резервуарах, сосудах и отсеках с помощью датчиков определения уровня, которые передают информацию на панель управления или монитор инженера. В ответ на изменившийся уровень, инженер может дистанционно активировать электрический или механический привод для регулировки расхода.

Системы контроля давления обнаруживают изменения технологического давления и отображают результаты измерений в барах, кПа или других соответствующих единицах измерения, используя информацию, полученную от датчиков давления.

Устройства контроля и регулирования давления могут быть механическими или электрическими.

Они являются важными инструментами, обеспечивающими безопасность персонала и имущества в промышленных операциях, особенно в отраслях, где используются жидкости, жидкости и газы, находящиеся под давлением.

Автоматизированные системы управления помогают управлять производственными процессами, требующими высокой степени точности или безопасности.

Автоматизированное управление обеспечивает превосходную надежность промышленных процессов за счет устранения фактора человеческой ошибки.

Контроль и мониторинг температуры

Устройства контроля и управления температурой обнаруживают изменения температуры окружающей среды или температуры в измеряемых средах, таких как отсеки, сосуды, резервуары, трубы и другое оборудование.

В современных человеко-машинных интерфейсах или (HMI) или системах P&ID автоматический прибор или инженер по контролю и измерению обычно может просматривать показания температуры на приборной панели или мониторе и предпринимать любые необходимые действия для технологического процесса или отключения устройств или всего завода, чтобы предотвратить выпуск брака или отказ оборудования.

Системы SCADA используются в широком спектре отраслей промышленности, таких как производство электроэнергии, очистка воздуха, очистка сточных вод и производственные предприятия, чтобы объединить множество оборудования и систем, которые отслеживают и собирают информацию о текущих процессах на промышленных предприятиях. Системы SCADA передают информацию инженеру по управлению с помощью обратной связи от датчиков и программируемых логических контроллеров (PLCS) и используют HMI для взаимодействия с человеком и управления.

Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного.

Приборы для измерения давления жидкостей и газов

Давление — это физическая величина, характеризующая напряжённое состояние среды (жидкой или газообразной).

Давление возникает в результате действия силы на поверхность тела. Оно определяет термодинамическое состояние веществ. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования.

С задачей измерения давления приходится сталкиваться в измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости, и др.

Повышенное или пониженное давление (несоблюдение режима) в ходе технологического процесса в каком-либо аппарате может привести к потере качества продукта на конечной стадии процесса.

Давление может быть атмосферным (давление околоземной атмосферы), избыточным (превышающим атмосферное) и абсолютным (сумма атмосферного и избыточного). Абсолютное давление ниже атмосферного называется разреженным, а глубокое разряжение — вакуумным.

Единицей давления в международной системе единиц (СИ) является Паскаль (Па).

Один Паскаль есть давление, создаваемое силой один Ньютон на площади один квадратный метр. Поскольку эта единица очень мала, применяют также единицы кратные ей: килопаскаль (кПа)= Па; мегапаскаль (МПа)= Па и др.

Разнообразие видов измеряемых давлений, а также областей их применения в технологии обусловило использование наряду с системной единицей давления и внесистемных единиц. К их числу относятся бар, миллиметр ртутного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм — сила на квадратный метр, миллиметр водяного столба.

Приборы давления применяются для контроля и управления технологическими процессами. Это устройства служат для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерой. На промышленных установках наиболее распространены манометры избыточного давления, имеющие обычно нулевую точку отсчета (от атмосферного давления). Применяются и узкопредельные манометры — манометры с безнулевой шкалой.

Приборы для измерения давления подразделяются на:

Манометры – для измерения абсолютного и избыточного давления;Барометры — для измерения барометрического давления атмосферного воздуха [1].

Напоромеры — это манометры избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40 кПа (для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0,04 МПа)Вакуумметры — это приборы для измерения давления разреженного газа (вакуума);Тягомеры — это вакуумметры для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более — 40 кПа.Мановакуумметры — предназначенных для измерения избыточного давления и давления разреженного газа (вакуума).Тягонапоромеры — это мановакуумметры для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20 кПа, для измерения разряжений и малых избыточных давлений;Дифманометры — это приборы измеряющие разность двух давлений.

Манометры применяют для измерения постоянных и переменных по направлению давлений.Постоянным давлением — считают давление, не изменяющееся или плавно изменяющееся по времени со скоростью не более 1% / cек.

от суммы верхних пределов измерений приборов.

Переменным давлением — считают давление, плавно и многократно возрастающее или убывающее по любому периодическому закону со скоростью от 1 до 10% /с от суммы верхних пределов измерений.

• По принципу действия средства измерений давления подразделяются на следующие:
• — Жидкостные — основанные на уравновешивании измеряемого давления соответствующего столба жидкости.
• — Деформационные (пружинные) — измеряющие давление по величине деформации упругих различных элементов или по развиваемой ими силе.
• — Грузопоршневые — в которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень.

— Электрические — основанные или на преобразовании давления в одну из электрических величин, или на изменении электрических свойств материала под действием давления. Такое подразделение не является полным и может быть дополнено средствами измерений, основанными на других физических явлениях.

Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием.

В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешиванием мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, называемой затворной или манометрической, применяются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, трансформаторное масло.

Выбор рабочей жидкости определяется диапазоном измеряемого давления, условиями эксплуатации и требуемой точностью измерений.В настоящее время номенклатура жидкостных средств измерений давления с гидростатическим уравновешиванием существенно ограничена. В большинстве случаев они заменены более совершенными деформационными средствами измерений.

К числу жидкостных средств измерений давления (разности давлений и разряжения) с гидростатическим уравновешиванием, ещё применяются на технологических потоках, относятся поплавковые и колокольные дифманометры.

Принцип действия поплавковых дифманометров основан на уравновешивании измеряемого перепада давления гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Поплавковый дифманометр представляет собой два сообщающихся сосуда. Площадь одного сосуда значительно больше другого.

Внутренняя полость сообщающихся сосудов заполняется рабочей жидкостью (ртутью или трансформаторным маслом) до нулевой отметки. Колокольные дифманометры этого типа представляю собой колокол, погруженный в рабочую жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений.

Противодействующая сила создается за счет утяжеления колокола при его подъеме и уменьшении тяжести колокола при его погружении. Достигается это за счет изменения гидростатической подъемной силы, действующей на колокол согласно закона Архимеда.Колокольные дифманометры с гидростатическим уравновешиванием обладают высокой чувствительностью и использовались для измерения малых давлений, перепадов давлений и разряжений.

Деформационные средства измерений давления.

Высокая точность, простота конструкции, надежность и низкая стоимость являются основными факторами, обуславливающими широкое распространение деформационных приборов для измерения давления в промышленности. Эти приборы предназначены для измерения избыточного давления и разряжения неагрессивных жидких и газообразных сред.

Принцип действия деформационных средств измерений давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. Мерой измеряемого давления в средствах измерений данного типа является деформация упругого элемента или развиваемая им сила.

Наибольшее распространение в практике измерений получили три основные формы чувствительных элементов: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Трубчатая пружина (пружина Бурдона) — упругая криволинейная металлическая полая трубка, один из концов которой имеет возможность перемещаться, а другой — жестко закреплен.

Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорциональное перемещение ее свободного конца.

Наиболее распространена одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой изогнутую по дуге окружности трубку с обычно овальным поперечным сечением. Под влиянием поданного избыточного давления трубка раскручивается, а под действием разряжения скручивается.

Для передачи перемещения свободного конца деформационного чувствительного элемента к указателю манометра используют секторные и рычажные передаточные механизмы. С помощью передаточного механизма перемещение свободного конца трубчатой пружины в несколько градусов или миллиметров преобразуется в угловое перемещение стрелки на 270 — 300 г.

Манометры имеют разные шкалы в зависимости от контролируемого параметра и градуируются в кгс/ cм2. Рабочая зона манометра находится на средине шкалы и должна быть не более 2/3 от шкалы. Сильфон — тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечными гофрами способная получать значительные перемещения под действием давления или силы.

При действии осевой нагрузки, внешнего или внутреннего давления длина сильфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от направления приложенной силы. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др.

Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8 — 10 до 80 — 100 мм и толщиной стенки 0,1 — 0,3мм.Приборы этого типа предназначены для измерения избыточного давления, разряжения и разности давлений.Мембраны бывают упругие и эластичные.

Упругая мембрана — гибкая круглая плоская (плоская мембрана) или гофрированная (гофрированная мембрана) пластина, способная получить прогиб под действием давления. Мембраны изготавливают, из различных марок стали, бронзы, латуни и т. д.

Эластичная мембрана, предназначена для измерения малых давлений и разности давлений, представляет собой зажатые между фланцами плоские или гофрированные диски, выполненные из прорезиненной ткани, тефлона и др.Измерительные приборы с чувствительным мембранным элементом предназначены для измерения атмосферного и избыточного давлений и разряжения.

Из-за малости усилий, развиваемых чувствительным деформационным элементом, мембранные приборы выпускаются в основном показывающими. Принцип действия приборов состоит в преобразовании измеряемого давления или разряжения в перемещение жесткого центра чувствительного мембранного элемента, которое с помощью передаточного механизма преобразуется во вращательное движение указателя.

Грузопоршневые манометры.

Грузопоршневые манометры — в основном применяются в качестве эталонных и образцовых приборов для градуировки и поверки различных видов пружинных манометров, так как они отличаются от манометров других видов высокой точностью и широким диапазоном измерений.Принцип действия состоит в уравновешивании давления, действующего на поршень с одной стороны, давлением грузов с другой стороны.

Электрические средства измерений давления.

К электрическим средствам измерения давления относятся выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, различаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации.

Для преобразований применяются индуктивные, дифференциально- трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и др. преобразовательные элементы. Индуктивные преобразователи давления — мембрана воспринимающая давление, является подвижным якорем электромагнита.

Под действием измеряемого давления мембрана перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного преобразовательного элемента.

Манометры | 7 класс | Физика

Содержание

Из предыдущих уроков мы знаем, что для измерения атмосферного давления используют барометры: ртутные и анероиды.

Но как измерить давление воздуха, существенно отличающееся по величине от атмосферного давления? Для этого тоже существуют специальные приборы, речь о которых и пойдет на данном уроке.

Определение и виды

Как называют приборы для измерения давлений, больших или меньших атмосферного?

Манометр (от греческого «манос» — «редкий, неплотный» и «метрео» — «измерять») — это прибор, используемый для измерения давлений больших или меньших атмосферного.

Манометры бывают двух основных видов: жидкостные и металлические. Давайте рассмотрим устройство и принцип работы каждого из них.

{«questions»:[{«content»:»Для измерения давления, которое намного больше или меньше атмосферного, используют [[choice-33]]»,»widgets»:{«choice-33»:{«type»:»choice»,»options»:[«манометр»,»ртутный барометр»,»динамометр»,»альтиметр»,»барометр-анероид»],»answer»:[0]}}}]}

Открытый жидкостный манометр

Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью (рисунок 1). К одному концу стеклянной трубки прикреплена резиновая трубка. Она соединена с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой.

Рисунок 1. Открытый жидкостный манометр

Почему в открытом манометре уровни однородной жидкости в обоих коленах одинаковые?Трубка такого манометра представляет собой сообщающиеся сосуды. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, она устанавливается на одинаковом уровне.

{«questions»:[{«content»:»Перед началом измерений жидкость в коленах открытого жидкостного манометра находится[[choice-38]]»,»widgets»:{«choice-38»:{«type»:»choice»,»options»:[«на одинаковых уровнях»,»на разных уровнях»,»только в одном колене»],»answer»:[0]}}}]}

Измерение давления воздуха с помощью жидкостного манометра

Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой, понизится.

Рисунок 2. Изменение уровня жидкости в коленах манометра

Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.

Сама коробка соединена с коленом стеклянной трубки. Значит, давление передается и на жидкость в этом колене. Обозначим его «первым». То есть давление в первом колене будет больше давления во втором, потому что на второе колено действует только атмосферное давление воздуха.

Мы увидим, что жидкость придет в равновесие и остановится. Это случится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.

От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление. Чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления связано с высотой этого избыточного столба.

{«questions»:[{«content»:»Если оказать давление на жидкость в первом колене жидкостного манометра, то уровень жидкости во втором колене[[choice-45]]»,»widgets»:{«choice-45»:{«type»:»choice»,»options»:[«повысится»,»понизится»,»не изменится»],»answer»:[0]}}}]}

Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра

С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3, а.

Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью открытого жидкостного манометра

Конструкция манометра не изменена. Но тем не менее мы можем погрузить коробочку, обтянутую пленкой, в емкость с водой. Чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра (рисунок 3, б). Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.

Как показать, что давление в жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям?Для этого нам нужно переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине. Мы увидим, что показания манометра не будут меняться.

Давление в жидкости по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.

{«questions»:[{«content»:»На одной и той же глубине давление в жидкости[[choice-48]]»,»widgets»:{«choice-48»:{«type»:»choice»,»options»:[«одинаково по всем направлениям»,»отсутствует»,»максимально в направлении действия силы тяжести»],»answer»:[0]}}}]}

Металлический манометр

Внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 4. А вот его внутреннее устройство может быть двух разных типов. Рассмотрим каждый из них.

Рисунок 4. Металлический манометр

• Внутренне устройство металлического манометра 1-го типа показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Устройство металлического манометра 1-го типа

Изогнутая пустотелая трубка 1 запаяна с одного конца. С другой стороны она соединяется с краном 4. Этот кран сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

При увеличении давления трубка начинает разгибаться. При помощи рычажного механизма 4 и зубчатки 3 она передает движение стрелке 2. Так стрелка начинает двигаться вдоль шкалы прибора.

Трубка обладает некоторой упругостью. Поэтому при уменьшении давления она возвращается в свое изначальное положение. Стрелка же возвращается к нулевому делению шкалы.

{«questions»:[{«content»:»В основе устройства металлического манометра находится [[fill_choice-51]], которая при увеличении давления разгибается и заставляет двигаться стрелку прибора.»,»widgets»:{«fill_choice-51»:{«type»:»fill_choice»,»options»:[«полая трубка»,»зубчатка»,»трубка с жидкостью»],»answer»:0}}}]}

Устройство металлического манометра 2-го типа

На рисунке 6 представлено устройство металлического манометра 2-го типа.

Рисунок 6. Устройство металлического манометра 2-го типа

Различие в строении заключается только в том, что трубка 1 запаяна с двух сторон. При этом она имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2. При разгибании трубки, они заставляют стрелку 3 двигаться вдоль шкалы прибора.

Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 5 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.

Применение манометров

Манометры являются одними из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах. Например, в котлах отопления, газопроводах, водопроводах, компрессорах, автоклавах, баллонах, баллонных пневматических винтовках и т. д.

Преимущества работы с ними очевидны. Они помогают держать под контролем уровень давления в различных механизмах.