Принцип работы жидкостного манометра

Принцип работы жидкостного манометра

Жидкостные манометры – профессиональные приборы, решающие проблему высокоточного измерения жидкостной среды. В статье мы рассмотрим их внешний вид, схему работы, разновидности, расскажем об их использовании.

Принцип работы жидкостного манометра

Функционирование жидкостного манометра базируется на принципе сообщающихся сосудов. Фиксируемое давление уравновешивается массой жидкостного наполнителя. Его уровень передвигается на высоту, которая пропорциональна прилагаемой нагрузке. Схема прибора проста.

Измерительная система выглядит как стеклянная трубка с парой колен, наполненная рабочей средой. Учитывая, что на ее поверхности образуется лишь атмосферное давление, вещество останавливается на одинаковом уровне. Значения измерений указывают в единицах раствора (дюймах, см, мм жидкости, ртутного столба).

Например, если в трубке налита ртуть, данные указываются в мм ртутного столба. В случае повреждения такого прибора велик риск заражения ядовитыми парами. Ртутные манометры отличаются узостью диапазона измеряемых давлений.

Принцип работы жидкостного манометра

Такие устройства снабжаются ртутоуловителями. Они применяются на практике как образцовые приборы для градуировок шкал.

Уровни рабочей среды совпадают в случае равенства давлений над ними. Если они не равны, то принимают положение, при котором избыток давления в первом сосуде уравновешивается давлением избытка жидкостного столба во втором. У многих изделий уровень рабочей среды видимый. По его показателю определяются значения проведенных замеров.

Принцип работы жидкостного манометра

Приборы не только точны, но и отличаются стабильностью показаний. У них минимальная погрешность, оптимальная скорость установки и пуска.

Они взрывобезопасны, однако характеризуются недостаточной механической прочностью стеклянных трубок.

Их минусами являются незначительность пределов измерений, а также невозможность передачи в дистанционном формате, автоматической фиксации показаний.

Принцип работы жидкостного манометра

В промышленном использовании и лабораторных условиях применяют разные модификации жидкостных манометров. Чаще других востребованы несколько вариантов устройств. Они просты и надежны, поэтому отличаются широким спектром применения. Сегодня их используют для определения разницы давления, его избыточности, разрежения, замера атмосферной нагрузки.

Принцип работы жидкостного манометра

В основе данных приборов сообщающиеся сосуды с конкретным давлением по одному либо нескольким уровням жидкости. Первый конец трубки соединен с системой для проведения замеров. Второй герметично спаянный либо свободно сообщается с атмосферой. Стороны устройства имеют одинаковую длину.

Трубка устанавливается на металлическое основание. У нее полистирольная шкала, градуированная в мм.

Принцип работы жидкостного манометра

Для выполнения замеров избытка давления в один конец поступает среда при свободном втором. Так же измеряется и вакуумметрическое давление. У прибора симметричная разметка на шкале. Жидким веществом может быть вода, ртуть или спирт. Двухтрубные устройства применяются в сферах медицины, метеорологии, промышленности, трубопроводах.

Принцип работы жидкостного манометра Принцип работы жидкостного манометра

Однотрубный жидкостный манометр работает так же, как и традиционные U-образные аналоги. Однако в сравнении с ними у него нет второй трубки. Вместо нее в конструкции предусмотрена емкость, площадь которой гораздо больше площади сечения базовой трубки. По сути, устройство состоит из чашки с отверстием внизу, к которому подсоединена открытая трубка.

В отличие от предыдущего прибора здесь применяется только жидкостный столб, нет потребности в вычислении суммарных колебаний уровней жидкости. Рабочей жидкостью может быть вода либо ртуть. Ее заливают в сосуд до нулевой отметки шкалы. Приборы используют для тарировки, а также поверки рабочих приборов, реже они являются рабочими устройствами.

Принцип работы жидкостного манометра

Кольцевые модификации, именуемые кольцевыми весами, высокоточны. Их жидкостный столб расположен в кольцевом канале. Разность давлений приводит к перетеканию жидкости. Когда измеряется давление, центр тяжести перемещается, сдвигая стрелку указателя. При измерении устройством фиксируется наклонный угол оси кольцевого канала.

Прибор имеет вид металлической трубки, изогнутой в кольцо и закрепленной на призме. В нижнюю часть кольца подается жидкость, в верхней есть перегородка. Равномерность шкалы обеспечивается особым лекальным устройством. Манометры такого типа используют для измерения давления и его перепада, определения вакуума. Они надежны и просты в исполнении.

Измерительная система данных приборов содержит в качестве одного из элементов жидкость. Однако работают устройства по-другому. В ходе проведения измерений происходит вытеснение напором стороннего штока и уравновешивание его уровня посредством калиброванных грузов.

При подборе необходимых параметров веса штока с грузами обеспечивается его подъем на уровень, который пропорционален измеряемому давлению.

Давление в данном случае вычисляется противовесовой массой, геометрическими значениями устройства, углом поворота корпуса. У корпуса есть 2 измерительные камеры, необходимые для подачи давления по имеющимся шлангам. Сфера применения устройств аналогична.

Пользоваться манометром несложно. Измеряемое давление напрямую связывается с плотностью рабочей среды, которая применяется в приборе. Прежде чем приступить к использованию, нужно уточнить, какой тип жидкости является рабочей средой (вода, спирт, ртуть).

Кроме того, имеет значение определение вида давления. Если трубки классического U-образного прибора открыты, жидкость будет подвергаться атмосферному давлению. Бывает, что они закрыты и присоединены к источнику давления. Когда концы трубок открыты, одинаковый уровень жидкости объясняется идентичным давлением, оказываемым на них.

При приложенном давлении на второй столб жидкостный уровень в первой трубке увеличивается. При этом высота второго столба снижается. Шкала устройства демонстрирует фактическую разность между приложенным и атмосферным давлением.

Однако при проведении такого измерения нужно помнить о смещении показателей высоты в обеих трубках.

Зачастую шкала прибора имеет специальное устройство, позволяющее регулировать положение самой шкалы.

Прежде чем приступить к проведению измерений, нужно удостовериться в совпадении уровня жидкости в обеих трубках. После этого нужно проследить за тем, чтобы оба уровня совпали с отметкой на шкале.

Данное обнуление способствует получению более точных данных, исправной работе прибора, говорит о чистоте используемой жидкости.

Манометры используют для измерения не только небольших, но и отрицательных давлений.

U-образные устройства с используемой водой применяются как напоромеры, тягонапоромеры и тягомеры при диагностировании воздушного напора, а также неагрессивных газов. Диапазон определений жидкостных манометров задается показателем высоты в трубке (размерами самого прибора и плотности используемого вещества).

Устройства применяют для градуировки манометров иных разновидностей, которые предназначены для измерения небольшого атмосферного давления, вакуума и разности давлений.

Чашечные (одно- и двухчашечные) модификации применяются для замера разницы давлений до 3 МПа. Их именуют микроманометрами с наклонной трубкой. Они безынерционные, относятся к усилительным звеньям. При увеличении чувствительности приборов автоматически уменьшается диапазон измерений микроманометров.

Условия их эксплуатации задаются температурой и ускорением падения в месте проведения замеров. Из-за воздействия температуры происходит изменение плотности, используемой для уравновешивания давления. Кроме того, изменяется длина шкалы. Погрешности измерений объясняются неточностями шкал, ошибками при отсчетах высот жидкостных столбов.

Манометр — из чего состоит? Виды и типы

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

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.

Принцип работы жидкостного манометра

  • 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.

Читайте также:  Предел прочности при сжатии формула

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.

Принцип работы жидкостного манометра

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.

Принцип работы жидкостного манометра

  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.

Принцип работы жидкостного манометра

Ответ: 161,7 кПа.

Манометры: принцип действия

Для измерения давления используют манометры и барометры. Барометры используются для измерения атмосферного давления. Для других измерений используются манометры. Произошло слово манометр от двух греческих слов: манос – неплотный, метрео – измеряю.

Существуют различные типы манометров. Рассмотрим подробнее два из них. На следующем рисунке изображен трубчатый металлический манометр.

Принцип работы жидкостного манометра

Его изобрел в 1848 году француз Э. Бурдон. На следующем рисунке видна его конструкции.

Принцип работы жидкостного манометра

Основные составные части это: согнутая в дугу полая трубка (1), стрелка (2), зубчатка(3), кран(4), рычаг(5).

Принцип действия трубчатого манометра

Один конец трубки запаян. В другой конец трубки, с помощью крана соединяется с сосудом, в котором необходимо измерить давление. Если давление начнет увеличиваться, трубка будет разгибаться, при этом воздействуя на рычаг. Рычаг через зубчатку связан со стрелкой, поэтому при увеличении давления стрелка будет отклоняться, указывая давление.

Если же давление будет уменьшаться, то трубка будет сгибаться, а стрелка двигаться в обратном направлении.

Жидкостный манометр

Теперь рассмотрим другой тип манометра. На следующем рисунке изображен жидкостный манометр.  Он имеет форму буквы U.

Принцип работы жидкостного манометра

В его состав входит стеклянная трубка в форме буквы U. В эту трубочку налита жидкость. Один из концов трубки с помощью резиновой трубки соединяют с круглой плоской коробочкой, которая затянута резиновой пленкой.

Принцип действия жидкостного манометра

В исходном положении вода в трубках будет находиться на одном уровне. Если же на резиновую пленку будет оказываться давление, то уровень жидкости в одном колене манометра понизится, а в другом, следовательно, повысится. 

Это показано на рисунке выше.  Мы давим на пленку пальцем.

Когда мы надавливаем на пленку, давление воздуха, который находится в коробочке, увеличивается. Давление передается по трубке и доходит до жидкости, при этом вытесняя её. При понижении уровня в этом колене, уровень жидкости в другом колене трубки, будет увеличиваться. 

По разности уровней жидкости, можно будет судить о разности атмосферного давления и того давления, что оказывается на пленку.

На следующем рисунке показано, как с помощью жидкостного манометра измерить давление в жидкости на различной глубине.

Принцип работы жидкостного манометра

Нужна помощь в учебе?

Принцип работы жидкостного манометра Предыдущая тема: Барометр-анероид и атмосферное давление на различных высотах
Следующая тема:   Гидравлический пресс: принцип действия

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Принцип работы жидкостного манометра

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности. Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

Виды и типы приборов

Для лабораторных измерений или промышленного применения используются различные варианты манометров с трубной конструкцией. Наиболее востребованы такие виды приборов:

  • U-образные. Основа конструкции – сообщающиеся сосуды, в которых определение давления осуществляется по одному или сразу нескольким уровням жидкости. Одна часть трубки соединяется с трубопроводной системой для проведения измерения. В то же время другой конец может быть герметически запаян или иметь свободное сообщение с атмосферой.
  • Чашечные. Однотрубный жидкостный манометр во многом напоминает конструкцию классических U-образных приборов, но вместо второй трубки здесь применяется широкий резервуар, площадь которого в 500-700 раз больше площади сечения основной трубки.
  • Кольцевые. В устройствах данного типа столб жидкости заключен в кольцевом канале. При изменении давления происходит перемещение центра тяжести, что в свою очередь приводит к перемещению стрелки указателя. Таким образом, прибор для измерения давления фиксирует угол наклона оси кольцевого канала. Эти манометры привлекают высокой точностью результатов, которые не зависят от плотности жидкости и газовой среды на ней. В то же время сфера применения таких изделий ограничивается их высокой стоимостью и сложностью обслуживания.
  • Жидкостно-поршневые. Измеряемое давление вытесняет сторонний шток и уравновешивает его положение калиброванными грузами. Подобрав оптимальные параметры массы штока с грузами, удается обеспечить его выталкивание на величину, пропорциональную к измеряемому давлению, а, следовательно, удобную для контроля.

Применение жидкостного манометра

Простота и надежность измерений на основе гидростатического метода объясняют широкое применение прибора с жидкостным наполнителем. Такие манометры незаменимы при проведении лабораторных исследований или решении различных технических задач. В частности, приборы используются для таких типов измерений:

  • Небольшие избыточные давления.
  • Разность давлений.
  • Атмосферное давление.
  • Разрежение.

Важное направление применения трубных манометров с жидким наполнителем – поверка контрольно-измерительных приборов: тягомеров, напоромеров, вакуумметров барометров, дифманометров и некоторых типов манометров.

Манометр жидкостный: принцип действия

Самый распространенный вариант конструкции приборов – U-образная трубка. Принцип действия манометра показан на рисунке:

Принцип работы жидкостного манометра

Схема U-образного жидкостного манометра

Один конец трубки имеет сообщение с атмосферой – на него воздействует атмосферное давление Pатм. Другой конец трубки с помощью подводящих устройств подключается к целевому трубопроводу – на него воздействует давление измеряемой среды Рабс. Если показатель Рабс выше Pатм, то жидкость вытесняется в трубку, сообщающуюся с атмосферой.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g) где: Рабс – абсолютное измеряемое давление. Ратм – атмосферное давление. rж – плотность рабочей жидкости. rатм – плотность окружающей атмосферы. g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2) Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих: 1.

h1 – понижение столба по сравнению с исходным значением. 2. h2 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем. Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм.

Таким образом, зависимость можно представить как: h = Ризб/(rж g) где: Ризб – избыточное давление измеряемой среды.

  • На основе приведенной формулы, Ризб = hrж g.
  • Если необходимо измерить давление разряженных газов, применяются измерительные приборы, в которых один из концов герметически запаян, а к другому с помощью подводящих устройств подключают вакуумметрическое давление. Конструкция показана на схеме:

Принцип работы жидкостного манометра

Схема жидкостного вакуумметра абсолютного давления

Для таких приборов применяется формула: h = (Ратм – Рабс)/(rж g).

Давление в запаянном торце трубки равно нулю. При наличии в нем воздуха расчеты вакуумметрического избыточного давления выполняются как: Ратм – Рабс = Ризб – hrж g.

Если воздух в запаянном конце откачан, и давление противодействия Ратм = 0, то: Рабс= hrж g.

Конструкции, в которых воздух в запаянном конце откачивается и перед заполнением вакууммируется, подходят для применения в качестве барометров. Фиксация разницы высоты столба в запаянной части позволяет произвести точные расчеты барометрического давления.

Преимущества и недостатки

Жидкостные манометры имеют как сильные, так и слабые стороны. При их использовании удается оптимизировать капитальные и эксплуатационные издержки на контрольно-измерительные мероприятия. В то же время следует помнить о возможных рисках и уязвимых местах таких конструкций.

Среди ключевых преимуществ измерительных приборов с жидкостным наполнением следует отметить:

  • Высокая точность измерений. Приборы с низким уровнем погрешности могут использоваться в качестве образцовых для поверки различного контрольно-измерительного оборудования.
  • Простота использования. Инструкция по использованию прибора является предельно простой и не содержит каких-либо сложных или специфических действий.
  • Невысокая стоимость. Цена жидкостных манометров значительно ниже по сравнению с другими типами оборудования.
  • Быстрый монтаж. Подключение к целевым трубопроводам производится с помощью подводящих устройств. Осуществление монтажа/демонтажа не требует специального оборудования.

При использовании манометрических устройств с жидкостным наполнением следует учитывать и некоторые слабые стороны таких конструкций:

  • Резкий скачок давления может привести к выбросу рабочей жидкости.
  • Возможность автоматической фиксации и передачи результатов измерений не предусмотрена.
  • Внутреннее устройство жидкостных манометров определяет их повышенную хрупкость
  • Приборы характеризуются достаточно узким диапазоном измерений.
  • Корректность измерений может быть нарушена некачественной очисткой внутренних поверхностей трубок.

Инструкция для жидкостного манометра

Для гидростатических измерений в манометрах могут использоваться различные рабочие жидкости: дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, жидкость Туле и другие наполнители.

При их использовании важно помнить о возможных рисках.

В частности, вода приводит к коррозии железосодержащих сплавов, ртуть несет угрозу здоровью человека, а ацетилен и некоторые другие виды наполнителей являются психотропными веществами.

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.

Жидкостной манометр для измерения давления газа — Отопление и водоснабжение — нюансы, которые надо знать

Одним из показателей стабильности работы любой водопроводной системы является давление. При соблюдении технологии монтажа системы и условий эксплуатации давление должно находиться в пределах допустимых рассчитанных норм. Если же оно превышает допустимое значение, то велика вероятность разрыва системы.

А если давление ниже критического минимума, то образуется эффект кавитации при котором в системе появляется воздух, как следствие со временем система подвергается коррозии, а затем разрушению изнутри.

Так как чем же измерить давление?! Все очень просто для этого существует специальные приборы – манометры.

Манометры других типов

На практике для измерения больших давлений используют не жидкостные, а пружинные манометры. В их основе – деформация твердого тела, в данном случае – пружины.

Под действием давления пружина сжимается и через механизмы вращает стрелку прибора. Иногда вместо пружины используют согнутую в дугу металлическую трубу с запаянным концом.

Когда в нее подается давление, она разгибается и посредством механизмов двигает стрелку манометра.

Существуют компрессионные манометры. Они работаю на законах термодинамики, в частности – на законе Бойля-Мариотта. Такие манометры могут измерять очень низкие давления.

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке.

Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности.

Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

  Стентирование или шунтирование: плюсы и минусы

Виды и типы приборов

Для лабораторных измерений или промышленного применения используются различные варианты манометров с трубной конструкцией. Наиболее востребованы такие виды приборов:

  • U-образные. Основа конструкции – сообщающиеся сосуды, в которых определение давления осуществляется по одному или сразу нескольким уровням жидкости. Одна часть трубки соединяется с трубопроводной системой для проведения измерения. В то же время другой конец может быть герметически запаян или иметь свободное сообщение с атмосферой.
  • Чашечные. Однотрубный жидкостный манометр во многом напоминает конструкцию классических U-образных приборов, но вместо второй трубки здесь применяется широкий резервуар, площадь которого в 500-700 раз больше площади сечения основной трубки.
  • Кольцевые. В устройствах данного типа столб жидкости заключен в кольцевом канале. При изменении давления происходит перемещение центра тяжести, что в свою очередь приводит к перемещению стрелки указателя. Таким образом, прибор для измерения давления фиксирует угол наклона оси кольцевого канала. Эти манометры привлекают высокой точностью результатов, которые не зависят от плотности жидкости и газовой среды на ней. В то же время сфера применения таких изделий ограничивается их высокой стоимостью и сложностью обслуживания.
  • Жидкостно-поршневые. Измеряемое давление вытесняет сторонний шток и уравновешивает его положение калиброванными грузами. Подобрав оптимальные параметры массы штока с грузами, удается обеспечить его выталкивание на величину, пропорциональную к измеряемому давлению, а, следовательно, удобную для контроля.

Применение жидкостного манометра

Простота и надежность измерений на основе гидростатического метода объясняют широкое применение прибора с жидкостным наполнителем. Такие манометры незаменимы при проведении лабораторных исследований или решении различных технических задач. В частности, приборы используются для таких типов измерений:

  • Небольшие избыточные давления.
  • Разность давлений.
  • Атмосферное давление.
  • Разрежение.

Важное направление применения трубных манометров с жидким наполнителем – поверка контрольно-измерительных приборов: тягомеров, напоромеров, вакуумметров барометров, дифманометров и некоторых типов манометров.

Манометр жидкостный: принцип действия

Самый распространенный вариант конструкции приборов – U-образная трубка. Принцип действия манометра показан на рисунке:

Схема U-образного жидкостного манометра

Один конец трубки имеет сообщение с атмосферой – на него воздействует атмосферное давление Pатм. Другой конец трубки с помощью подводящих устройств подключается к целевому трубопроводу – на него воздействует давление измеряемой среды Рабс. Если показатель Рабс выше Pатм, то жидкость вытесняется в трубку, сообщающуюся с атмосферой.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g) где: Рабс – абсолютное измеряемое давление. Ратм – атмосферное давление. rж – плотность рабочей жидкости. rатм – плотность окружающей атмосферы. g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2) Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих: 1.

h1 – понижение столба по сравнению с исходным значением. 2. h2 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем. Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм. Таким образом, зависимость можно представить как: h = Ризб/(rж g) где: Ризб – избыточное давление измеряемой среды.

Жидкостные манометры, принцип действия, преимущества, недостатки

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений давлением столба жидкости. Они имеют простое устройство и высокую точность измерения, широко применяются как лабораторные и поверочные приборы. Жидкостные манометры подразделяются на: U-образные, колокольные и кольцевые.

U-образные. Принцип действия основан на законе сообщающихся сосудов. Они бывают двухтрубные (1) и чашечные однотрубные(2).

1) 2)

1) представляют собой стеклянную трубку 1, укрепленную на плате 3 со шкалой и залитую запорной жидкостью 2. Разность уровней в коленах пропорциональна измеряемому перепаду давления. «-»1.

ряд погрешностей: вследствие неточности отсчета положения мениска, изменения Т окруж. среды, явлений капиллярности (устраняется введением поправок). 2.

необходимость двух отсчетов, что приводит к увеличению погрешности.

2) предст. собой модификацию двухтрубных, но одно колено заменено на широкий сосуд (чашечку). Под действием избыточного давления уровень жидкости в сосуде снижается, а в трубке повышается.

Поплавковые U-образные дифманометры по принципу действия подобны чашечным, но для измерения давления в них используют перемещение поплавка, помещенного в чашку, при изменении уровня жидкости. По средством передаточного устройства перемещение поплавка преобразуется в перемещение показывающей стрелки. «+» широкий предел измерения.

Колокольные манометры. Используются для измерения перепадов давления и разряжений.

В этом приборе колокол 1, подвешенный на пос-

тоянно растянутой пружине 2, частично погружен в разделительную жидкость 3, налитую в сосуд 4.При Р1=Р2 колокол прибора будет находиться в равновесии. При возникновении разности давлений равновесии нарушит-ся и появиться подъемная сила, кот. будет перемещать колокол. При перемещении колокола пружина сжимается.

Кольцевые манометры. Применяются для измерения разности давления, а также небольших давлений и разряжений. Действие основано на принципе «кольцевых весов».

32.Многоконтурные аср

Многоконтурные АСР обычно используют в тех случаях когда одноконтурный АСР даже с п-регулятором не позволяют получить требуемого кач-ва регулирования (чаще всего это объекты обладающие большим временем запаздывания).

Широкое распространение в пищевой промышленности получили каскадные АСР, кот. также относятся к многоконтурным АСР. Каскадные обычно используют в тех случаях, когда наряду с основным технологическим параметром У , можно найти вспомогательный Уштрих, кот.

также зависит от основного возмущаещего воздействия, но имеет меньшее время запаздывания.

Тем больше эффективность работы таких систем, чем выше разность между t3 и t3, .

Классификация манометров

Манометр — прибор, измеряющий давление жидкости или газа.

Принцип работы

Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления силой упругой деформации трубчатой пружины или более чувствительной двухпластинчатой мембраны, один конец которой запаян в держатель, а другой через тягу связан с трибко-секторным механизмом, преобразующим линейное перемещение упругого чувствительного элемента в круговое движение показывающей стрелки.

Типология манометров

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы:

  • манометры – для измерения избыточного давления;
  • вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума);
  • мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений;
  • напоромеры — для измерения малых избыточных давлений;
  • тягомеры -вакуумметры с минусовым пределом;
  • барометры – для измерения атмосферного давления;
  • баровакуумметры – для измерения абсолютного давления;
  • дифференциальные – для измерения разности давлений.

По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на следующие типы:

  • жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, диффманометры и др.;
  • грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень;
  • приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.;
  • пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике.

По назначению разделяют следующие виды манометров:

  • технические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров;
  • электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2);
  • виброустойчивые применяются в условиях высоких вибраций;
  • взрывозащищенные в корпусе из взрывоустойчивых сплавов на основе алюминия;
  • коррозионносойкие для эксплуатации в особо жестких условиях, имеют высокий класс пылевлагозащиты;
  • аммиачные используются для измерения давления агрессивных газов и жидкостей;
  • судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте;
  • железнодорожные: предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте;
  • самопишушие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра;
  • для нефтегазовых скважин: применяются для измерения давления внутри нефтяных и газовых скважин на большой глубине;
  • сверхвысокое давление: предназначены для измерения сверхвысокого избыточного давления агрессивных некристаллизующихся сред.

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

  • образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов;
  • рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений.

Манометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Манометр – это компактное механическое устройство для измерения давления. В зависимости от модификации оно может работать с воздухом, газом, паром или жидкостью. Существует много разновидностей манометров, по принципу снятия показаний давления в измеряемой среде, каждый из которых имеет свое применение.

Манометры являются одним из самых распространенных приборов, которые можно встретить в различных системах:

  • Котлах отопления.
  • Газопроводах.
  • Водопроводах.
  • Компрессорах.
  • Автоклавах.
  • Баллонах.
  • Баллонных пневматических винтовках и т.д.

Внешне манометр напоминает невысокий цилиндр различного диаметра, чаще всего 50 мм, который состоит из металлического корпуса со стеклянной крышкой. Сквозь стеклянную часть просматривается шкала с отметками в единицах измерения давления (Бар или Па).

Сбоку в корпус входит трубка с внешней резьбой для ввинчивания в отверстие системы, в которой необходимо провести измерение давления.

  Что такое страница-заглушка для сайта и как ее сделать?

При нагнетании давление в измеряемой среде газ или жидкость сквозь трубку прижимает внутренний механизм манометра, что приводит к отклонению угла стрелки, которая указывает на шкалу. Чем выше создаваемое давление, тем больше отклоняется стрелка. Цифра на шкале, на которой остановится указатель, и будет соответствовать давлению в измеряемой системе.

Манометры являются универсальными механизмами, которые могут применяться для измерения различных значений:

  • Избытка давления.
  • Вакуумного давления.
  • Разницы давлений.
  • Атмосферного давления.

Применение этих приборов позволяет контролировать различные технологические процессы и предотвращать аварийные ситуации.

Манометры предназначенные для эксплуатации в особых условиях могут иметь дополнительные модификации корпуса. Это может быть взрывозащищенность, устойчивость к коррозии или повышенной вибрации.

Разновидности манометров

Манометры используется во многих системах, где присутствует давление, которое должно находиться на четко заданном уровне.

Применение прибора позволяет вести за ним контроль, поскольку недостаточное или избыточное воздействие может навредить различным технологическим процессам. Кроме этого, превышение нормы давления является причиной разрыва емкостей и труб.

В связи с этим создано несколько разновидностей манометров рассчитанных под определенные условия работы.

Три метода самостоятельно измерить давление воды в квартире

Посмотрим на три способа самостоятельно измерить давление воды в вашей квартире.

Метод 1, постоянный

Если установить манометры в вводной водопроводный узел, то вы сможете постоянно контролировать давление воды в системе ГВС и ХВС. Давление воды будет измеряться именно на вводе воды в квартиру.

  • Устанавливаются манометры на горячий и холодный водопровод, после главных запорных кранов квартиры, после грубого фильтра очистки воды, после обратного клапана, ДО счётчиков учёта расхода воды.
  • Читать: Стояки водоснабжения в многоквартирном доме
  • Если в водопроводном узле предусмотренны фильтры тонкой очистки, то манометры лучше поставить после них, а ещё лучше купить тонкие фильтры с манометрами.
  • несколько манометров в узле
  • Важно отметить, что обычно, для экономии места и удобства монтажа, манометры ставятся в комплекте с редукторами давления.
  • манометр с редуктором давления

Примечание: установка редуктора давления не обязывает ставить манометр и наоборот. Это просто удобно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector