Na kojem principu rade mjerači tlaka tekućine? Termometar za tehničke tekućine

Tlakomjeri za tekućinu (cijevi) rade na principu spojenih posuda - uravnotežujući fiksni tlak s težinom tekućine za punjenje: stupac tekućine se pomiče do visine koja je proporcionalna primijenjenom opterećenju.

Mjerenja koja se temelje na hidrostatičkoj metodi privlačna su kombinacijom jednostavnosti, pouzdanosti, isplativosti i visoke točnosti. Manometar s tekućinom iznutra je optimalan za mjerenje pada tlaka unutar 7 kPa (u posebnim izvedbama - do 500 kPa).

Vrste i vrste uređaja

Koriste se za laboratorijska mjerenja ili industrijske primjene razne opcije mjerači tlaka s cijevnom strukturom. Najtraženiji su sljedeći tipovi uređaja:

• U obliku slova U. Osnova dizajna su spojene posude u kojima je tlak određen jednom ili više razina tekućine odjednom. Jedan dio cijevi se spaja na sustav cjevovoda izvršiti mjerenje. Istodobno, drugi kraj može biti hermetički zatvoren ili imati slobodnu komunikaciju s atmosferom.
• Cupped. Jednocijevni mjerač tlaka tekućine u mnogočemu je sličan dizajnu klasičnih instrumenata u obliku slova U, ali umjesto druge cijevi koristi široki spremnik, čija je površina 500-700 puta više površine dijelovima glavne cijevi.
• Prsten. U uređajima ove vrste, stupac tekućine je zatvoren u prstenastom kanalu. Kada se tlak promijeni, težište se pomiče, što zauzvrat dovodi do pomicanja strelice indikatora. Tako uređaj za mjerenje tlaka bilježi kut nagiba osi prstenastog kanala. Ovi mjerači tlaka privlače visoku točnost rezultata koji ne ovise o gustoći tekućine i plinovitog medija na njemu. Istodobno, opseg primjene takvih proizvoda ograničen je na njihov visoka cijena i poteškoća u održavanju.
• Tekući klip. Izmjereni tlak pomiče vanjsku šipku i uravnotežuje njen položaj kalibriranim utezima. Odabirom optimalnih parametara za masu štapa s utezima, moguće je osigurati njegovo izbacivanje količinom proporcionalnom izmjerenom tlaku, te stoga pogodnom za kontrolu.

Od čega se sastoji mjerač tlaka tekućine?

Uređaj manometra tekućine može se vidjeti na fotografiji:

Primjena mjerača tlaka tekućine

Objašnjava jednostavnost i pouzdanost mjerenja na temelju hidrostatske metode široka primjena uređaj s tekućim punilom. Takvi mjerači tlaka su neophodni pri izvođenju laboratorijska istraživanja ili rješavanje raznih tehnički problemi. Konkretno, instrumenti se koriste za sljedeće vrste mjerenja:

• Blagi nadpritisak.
• Razlika tlaka.
• Atmosferski tlak.
• Pod pritiskom.

Važno područje primjene cijevnih mjerača tlaka s tekućim punilom je provjera kontrole mjerni instrumenti: mjerači propuha, mjerači tlaka, mjerači vakuuma, barometri, mjerači diferencijalnog tlaka i neke vrste mjerača tlaka.

Tlakomjer tekućine: princip rada

Najčešći dizajn uređaja je cijev u obliku slova U. Princip rada manometra prikazan je na slici:

Shema mjerača tlaka tekućine u obliku slova U

Jedan kraj cijevi ima komunikaciju s atmosferom - na nju utječe Atmosferski tlak Patm. Drugi kraj cijevi je pomoću dovodnih uređaja spojen na ciljni cjevovod - izložen je tlaku mjerenog medija Rab. Ako je Rabs indikator veći od Patm, tada se tekućina istiskuje u cijev koja je povezana s atmosferom.

Upute za izračun

Visinska razlika između razina tekućine izračunava se formulom:

h = (Rabs – Ratm)/((rl – ratm)g)
Gdje:
Abs – apsolutni izmjereni tlak.
Ratm – atmosferski tlak.
rzh – gustoća radnog fluida.
ratm – gustoća okolne atmosfere.
g – gravitacijsko ubrzanje (9,8 m/s2)
Indikator visine radne tekućine H sastoji se od dvije komponente:
1. h1 – smanjenje stupca u odnosu na izvornu vrijednost.
2. h2 – povećanje stupca u drugom dijelu cijevi u odnosu na početnu razinu.
Indikator ratm često se ne uzima u obzir u izračunima, jer rl >> ratm. Dakle, ovisnost se može predstaviti kao:
h = Rizb/(rzh g)
Gdje:
Rizb – nadpritisak izmjereno okruženje.
Na temelju gornje formule Rizb = hrž g.

Ako je potrebno izmjeriti tlak ispuštenih plinova, koriste se mjerni instrumenti kod kojih je jedan kraj hermetički zatvoren, a vakuumski tlak spojen je s drugim dovodnim uređajima. Dizajn je prikazan na dijagramu:

Dijagram vakuum mjerača apsolutnog tlaka tekućine

Za takve uređaje koristi se formula:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

Tlak na zatvorenom kraju cijevi je nula. Ako u njemu ima zraka, izračuni tlaka manometra vakuuma izvode se na sljedeći način:
Ratm – Rabs = Rizb – hrzh g.

Ako je zrak u zatvorenom kraju ispušten i protutlak Ratm = 0, tada:
Rab = hrzh g.

Dizajni u kojima je zrak na zabrtvljenom kraju evakuiran i evakuiran prije punjenja prikladni su za upotrebu kao barometri. Bilježenje razlike u visini stupca u zatvorenom dijelu omogućuje točne izračune barometarskog tlaka.

Prednosti i nedostatci

Tlakomjeri za tekućine imaju i jake i slabe strane. Njihovom uporabom moguće je optimizirati kapitalne i operativne troškove za aktivnosti kontrole i mjerenja. Istodobno, treba imati na umu moguće rizike i ranjivosti takvih struktura.

Među ključne prednosti Za mjerne instrumente punjene tekućinom treba obratiti pozornost na sljedeće:

• Visoka točnost mjerenja. Uređaji s niskom razinom pogreške mogu se koristiti kao referentni za provjeru različite kontrolno-mjerne opreme.
• Jednostavnost korištenja. Upute za korištenje uređaja su vrlo jednostavne i ne sadrže nikakve složene ili specifične radnje.
• Niska cijena. Cijena tekućih mjerača tlaka znatno je niža u usporedbi s drugim vrstama opreme.
• Brza montaža. Spajanje na ciljne cjevovode vrši se pomoću dovodnih uređaja. Montaža/demontaža ne zahtijeva posebnu opremu.

Kada se koriste mjerači tlaka punjeni tekućinom, treba uzeti u obzir neke slabosti takvih dizajna:

• Nagli porast tlaka može dovesti do ispuštanja radne tekućine.
• Nije predviđena mogućnost automatskog snimanja i prijenosa rezultata mjerenja.
• Unutarnja struktura tekućinskih mjerača tlaka određuje njihovu povećanu krhkost
• Uređaji se odlikuju prilično uskim mjernim područjem.
• Ispravnost mjerenja može biti narušena lošim čišćenjem unutarnjih površina cijevi.

Manometar je kompaktni mehanički uređaj za mjerenje tlaka. Ovisno o modifikaciji, može raditi sa zrakom, plinom, parom ili tekućinom. Postoje mnoge vrste mjerača tlaka, koji se temelje na principu očitavanja tlaka u mediju koji se mjeri, a svaki od njih ima svoju primjenu.

Opseg korištenja

Tlakomjeri su jedan od najčešćih instrumenata koji se mogu naći u raznim sustavima:

• Kotlovi za grijanje.
• Plinovodi.
• Cjevovodi za vodu.
• Kompresori.
• Autoklavi.
• Cilindri.
• Balon zračne puške itd.

Izvana manometar podsjeća na niski cilindar različitih promjera, najčešće 50 mm, koji se sastoji od metalnog tijela s stakleni poklopac. Kroz stakleni dio možete vidjeti skalu s oznakama u jedinicama tlaka (Bar ili Pa). Cijev sa vanjski navoj za uvrtanje u rupu sustava u kojoj je potrebno mjeriti tlak.

Kada se tlak ubrizgava u medij koji se mjeri, plin ili tekućina kroz cijev pritišće unutarnji mehanizam manometra, što dovodi do otklona kuta strelice koja pokazuje na skali. Što je veći pritisak stvoren, to se igla više otklanja. Broj na skali gdje se kazaljka zaustavlja odgovarat će tlaku u sustavu koji se mjeri.

Tlak koji manometar može mjeriti

Tlakomjeri su univerzalni mehanizmi koji se mogu koristiti za mjerenje različitih veličina:

• Višak tlaka.
• Vakuumski tlak.
• Razlike u tlaku.
• Atmosferski pritisak.

Korištenje ovih uređaja omogućuje vam kontrolu različitih tehnoloških procesa i sprječavanje hitne situacije. Mjerači tlaka namijenjeni za uporabu u posebni uvjeti mogu imati dodatne izmjene na tijelu. To može biti zaštita od eksplozije, otpornost na koroziju ili povećane vibracije.

Vrste mjerača tlaka

Mjerači tlaka koriste se u mnogim sustavima gdje postoji tlak, koji mora biti na jasno definiranoj razini. Korištenje uređaja omogućuje vam praćenje, budući da nedovoljna ili prekomjerna izloženost može naškoditi raznim tehnološki procesi. Osim toga, višak tlaka uzrokuje pucanje spremnika i cijevi. U tom smislu stvoreno je nekoliko vrsta manometara dizajniranih za specifične radne uvjete.

Oni su:

• Uzorno.
• Opće tehničke.
• Električni kontakt.
• Posebna.
• Samosnimanje.
• Brodski.
• Željeznička pruga.

Uzorno manometar namijenjen za provjeru druge slične mjerne opreme. Takvi uređaji određuju razinu prekomjernog tlaka u različitim okruženjima. Takvi uređaji opremljeni su posebno preciznim mehanizmom koji daje minimalnu pogrešku. Njihova klasa točnosti kreće se od 0,05 do 0,2.

Opće tehničke koriste se u općim okruženjima koja se ne smrzavaju u led. Takvi uređaji imaju klasu točnosti od 1,0 do 2,5. Otporne su na vibracije pa se mogu ugraditi na transportne i grijaće sustave.

Električni kontakt dizajnirani su posebno za nadzor i upozoravanje na dostizanje gornje granice opasnog opterećenja koje može uništiti sustav. Takvi se uređaji koriste s različitim medijima kao što su tekućine, plinovi i pare. Ova oprema ima ugrađen mehanizam upravljanja električnim krugom. Kada se pojavi višak tlaka, manometar daje signal ili mehanički isključuje opskrbnu opremu koja pumpa tlak. Također, električni kontaktni mjerači tlaka mogu uključivati ​​poseban ventil koji smanjuje tlak sigurna razina. Takvi uređaji sprječavaju nezgode i eksplozije u kotlovnicama.

Posebna Mjerači tlaka dizajnirani su za rad s određenim plinom. Takvi uređaji obično imaju kućišta u boji, a ne klasična crna. Boja odgovara plinu s kojim ovaj uređaj može raditi. Također, na ljestvici se koriste posebne oznake. Na primjer, mjerači tlaka za mjerenje tlaka amonijaka, koji se obično ugrađuju u industriji rashladne jedinice, slikano u žuta boja. Takva oprema ima klasu točnosti od 1,0 do 2,5.

Samosnimanje koriste se u područjima gdje je potrebno ne samo vizualno pratiti tlak u sustavu, već i bilježiti pokazatelje. Oni pišu grafikon koji se može koristiti za pregled dinamike tlaka u bilo kojem vremenskom razdoblju. Takvi uređaji mogu se naći u laboratorijima, kao iu termoelektranama, tvornicama konzervi i drugim prehrambenim poduzećima.

Brodski uključuju široku postava mjerači tlaka koji imaju kućište otporno na vremenske uvjete. Mogu raditi s tekućinom, plinom ili parom. Njihova imena mogu se naći na uličnim distributerima plina.

Željeznička pruga manometri su dizajnirani za praćenje viška tlaka u mehanizmima koji služe električnim tračničkim vozilima. Konkretno, koriste se na hidraulički sustavi, pomicanje tračnica prilikom izvlačenja kraka. Takvi uređaji imaju povećanu otpornost na vibracije. Ne samo da podnose udarce, već i kazaljka na vagi ne reagira na njih mehanički utjecaj na kućištu, točno prikazujući razinu tlaka u sustavu.

Vrste mjerača tlaka temeljene na mehanizmu za očitavanje tlaka u mediju

Tlakomjeri se razlikuju i po unutarnjem mehanizmu koji rezultira očitavanjem tlaka u sustavu na koji su spojeni. Ovisno o uređaju to su:

• Tekućina.
• Proljeće.
• Membrana.
• Električni kontakt.
• Diferencijal.

Tekućina Manometar je dizajniran za mjerenje tlaka u stupcu tekućine. Takvi uređaji rade na fizičkom principu spojenih posuda. Većina uređaja ima vidljivu razinu radne tekućine iz koje uzimaju očitanja. Ovi uređaji su jedni od rijetko korištenih. Zbog dodira s tekućinom njihova se unutrašnjost prlja, pa se postupno gubi prozirnost, a očitanja je teško vizualno odrediti. Tlakomjeri za tekućinu bili su jedni od prvih koji su izumljeni, ali se još uvijek nalaze.

Proljeće tlakomjeri su najčešći. Oni imaju jednostavan dizajn koji je pogodan za popravak. Njihove granice mjerenja obično se kreću od 0,1 do 4000 bara. Osjetljivi element samog takvog mehanizma je ovalna cijev, koja se skuplja pod pritiskom. Sila pritiska na cijev prenosi se posebnim mehanizmom na kazaljku, koja se okreće pod određenim kutom, pokazujući na skalu s oznakama.

Membrana Manometar radi na fizikalnom principu pneumatske kompenzacije. Unutar uređaja nalazi se posebna membrana, čija razina otklona ovisi o učinku stvorenog pritiska. Obično su dvije membrane zalemljene zajedno kako bi formirale kutiju. Kako se volumen kutije mijenja, osjetljivi mehanizam skreće strelicu.

Električni kontakt Tlakomjeri se mogu naći u sustavima koji automatski prate tlak i prilagođavaju ga ili signaliziraju kada je dosegnuta kritična razina. Uređaj ima dvije strelice koje se mogu pomicati. Jedan je postavljen na minimalni tlak, a drugi na maksimum. Kontakti su montirani unutar uređaja strujni krug. Kada tlak dosegne jednu od kritičnih razina, električni krug se zatvara. Kao rezultat toga, generira se signal na upravljačkoj ploči ili se pokreće automatski mehanizam za hitno resetiranje.

Diferencijal Tlakomjeri su jedan od najsloženijih mehanizama. Rade na principu mjerenja deformacija unutar posebnih blokova. Ovi elementi manometra su osjetljivi na pritisak. Kako se blok deformira, poseban mehanizam prenosi promjene na strelicu koja pokazuje na ljestvici. Pokazivač se pomiče sve dok promjene u sustavu ne prestanu i zaustave se na određenoj razini.

Razred točnosti i raspon mjerenja

Bilo koji manometar ima tehnički atest, što označava njegovu klasu točnosti. Indikator ima numerički izraz. Što je niži broj, to je uređaj precizniji. Za većinu instrumenata norma je klasa točnosti od 1,0 do 2,5. Koriste se u slučajevima kada malo odstupanje nije od posebne važnosti. Najveću pogrešku obično uzrokuju uređaji kojima vozači mjere tlak zraka u gumama. Njihova klasa često pada na 4.0. Najbolji razred Ogledni mjerači tlaka imaju preciznost, od kojih najnapredniji rade s pogreškom od 0,05.

Svaki mjerač tlaka dizajniran je za rad u određenom rasponu tlaka. Prejaki masivni modeli neće moći zabilježiti minimalne fluktuacije. Vrlo osjetljivi uređaji, kada su izloženi prekomjernoj količini, otkazuju ili se uništavaju, što dovodi do pada tlaka u sustavu. U tom smislu, pri odabiru mjerača tlaka, obratite pozornost na ovaj pokazatelj. Obično se na tržištu mogu naći modeli koji mogu zabilježiti razlike tlaka u rasponu od 0,06 do 1000 mPa. Postoje i posebne modifikacije, takozvani mjerači propuha, koji su dizajnirani za mjerenje vakuumskog tlaka do razine od -40 kPa.

Za mjerenje tlaka koriste se manometri i barometri. Barometri se koriste za mjerenje atmosferskog tlaka. Za ostala mjerenja koriste se manometri. Riječ tlakomjer dolazi od dvije grčke riječi: manos - rastresito, metreo - mjera.

Cjevasti metalni manometar

Postoje različite vrste mjerača tlaka. Pogledajmo pobliže dva od njih. Sljedeća slika prikazuje cijevni metalni manometar.

Izumio ga je 1848. Francuz E. Bourdon. Sljedeća slika prikazuje njegov dizajn.

Glavne komponente su: šuplja cijev savijena u luk (1), strelica (2), zupčanici (3), slavina (4), poluga (5).

Princip rada cjevastog manometra

Jedan kraj cijevi je zatvoren. Na drugom kraju cijevi se pomoću slavine povezuje s posudom u kojoj treba mjeriti tlak. Ako tlak počne rasti, cijev će se odviti, djelujući na polugu. Poluga je povezana sa strelicom preko zupčanika, tako da kako se pritisak povećava, strelica će se skrenuti, pokazujući pritisak.

Ako se tlak smanji, cijev će se saviti, a strelica će se pomaknuti u suprotnom smjeru.

Mjerač tlaka tekućine

Sada pogledajmo drugu vrstu manometra. Sljedeća slika prikazuje mjerač tlaka tekućine. U obliku je slova U.

Sastoji se od staklene cijevi u obliku slova U. U tu se cijev ulijeva tekućina. Jedan kraj cijevi pomoću gumena cijev spojen na okruglu ravnu kutiju, koja je prekrivena gumenom folijom.

Princip rada tekućinskog manometra

U početnom položaju voda u cijevima bit će na istoj razini. Ako se gumeni film pritisne, razina tekućine u jednom koljenu manometra će se smanjiti, au drugom će se stoga povećati.

Ovo je prikazano na gornjoj slici. Prstom pritisnemo film.

Kad pritisnemo film, tlak zraka u kutiji raste. Tlak se prenosi kroz cijev i dolazi do tekućine, istiskujući je. Kako se razina u ovom koljenu smanjuje, razina tekućine u drugom koljenu cijevi će se povećati.

Po razlici u razinama tekućine bit će moguće procijeniti razliku između atmosferskog tlaka i pritiska koji djeluje na film.

Sljedeća slika pokazuje kako koristiti manometar za tekućinu za mjerenje tlaka u tekućini na različitim dubinama.

Poglavlje 2. TEKUĆINSKI MANOMETRI

Pitanja vodoopskrbe za čovječanstvo oduvijek su bila vrlo važna, a posebnu su važnost dobila razvojem gradova i pojavom različite vrste proizvodnja Istodobno, problem mjerenja tlaka vode, tj. tlaka potrebnog ne samo za osiguranje opskrbe vodom kroz vodoopskrbni sustav, već i za rad raznih mehanizama, postajao je sve hitniji. Čast pronalazača pripada najvećem talijanskom umjetniku i znanstveniku Leonardu da Vinciju (1452-1519), koji je prvi upotrijebio piezometrijsku cijev za mjerenje tlaka vode u cjevovodima. Nažalost, njegovo djelo “O kretanju i mjerenju vode” objavljeno je tek u 19. stoljeću. Stoga je općeprihvaćeno da su prvi tekući mjerač tlaka izradili 1643. godine talijanski znanstvenici Torricelli i Viviai, učenici Galilea Galileija, koji su proučavajući svojstva žive u cijevi otkrili postojanje atmosferskog tlaka. Tako je rođen živin barometar. U sljedećih 10-15 godina u Francuskoj (B. Pascal i R. Descartes) i Njemačkoj (O. Guericke) stvorene su razne vrste tekućinskih barometara, uključujući i one s punjenjem vodom. Godine 1652. O. Guericke demonstrirao je težinu atmosfere spektakularnim pokusom s ispražnjenim polutkama, koje nisu mogle razdvojiti dvije zaprege konja (slavne “magdeburške polutke”).

Daljnji razvoj znanosti i tehnologije doveo je do pojave velikog broja tekućinskih mjerača tlaka različite vrste, koriste se;: do danas u mnogim granama industrije: meteorologija, zrakoplovstvo i elektrovakuumska tehnika, geodezija i geološka istraživanja, fizika i mjeriteljstvo itd. Međutim, zbog niza specifičnosti principa rada tekućinskih mjerača tlaka, njihova specifična težina u usporedbi s mjeračima tlaka drugih tipova je relativno mala i vjerojatno će se smanjiti u budućnosti. Unatoč tome, za posebno precizna mjerenja u rasponu tlaka blizu atmosferskog tlaka, oni su i dalje nezamjenjivi. Tlakomjeri za tekućine nisu izgubili na važnosti ni u nizu drugih područja (mikromanometrija, barometrija, meteorologija, fizikalna i tehnička istraživanja).

2.1. Glavne vrste tekućinskih mjerača tlaka i načela njihova rada

Princip rada tekućinskih manometara može se ilustrirati na primjeru tekućinskog manometra u obliku slova U (Sl. 4, a ), koji se sastoji od dvije međusobno povezane okomite cijevi 1 i 2,

napola ispunjen tekućinom. U skladu sa zakonima hidrostatike, s jednakim pritiscima R ja i str 2 slobodne površine tekućine (meniskusi) u obje cijevi bit će postavljene na stupanj I-I. Ako jedan od pritisaka premašuje drugi (R\ > p 2), tada će razlika u tlaku uzrokovati pad razine tekućine u cijevi 1 i prema tome se dižu u cijevi 2, dok se ne postigne stanje ravnoteže. Istovremeno, na razini

II-P jednadžba ravnoteže ima oblik

Ap=pi -r 2 =N R "g, (2.1)

tj. Razlika tlakova određena je tlakom stupca tekućine s vis N s gustoćom p.

Jednadžba (1.6) sa stajališta mjerenja tlaka je temeljna, budući da je tlak u konačnici određen osnovnim fizikalnim veličinama - masom, duljinom i vremenom. Ova jednadžba vrijedi za sve vrste tekućinskih mjerača tlaka bez iznimke. To implicira definiciju da je tekućinski manometar onaj manometar u kojem je izmjereni tlak uravnotežen tlakom stupca tekućine koji nastaje pod utjecajem tog tlaka. Važno je naglasiti da je mjera tlaka u tekućim tlakomjerima

visina stola tekućine, upravo je ta okolnost dovela do pojave jedinica za mjerenje tlaka u mm vode. Art., mm Hg. Umjetnost. i drugi koji prirodno proizlaze iz principa rada tekućinskih mjerača tlaka.

Manometar za tekućinu u šalici (Sl. 4, b) sastoji se od međusobno povezanih čašica 1 i vertikalna cijev 2, Štoviše, površina poprečnog presjeka šalice znatno je veća od cijevi. Stoga pod utjecajem razlike tlakova Ar Promjena razine tekućine u šalici mnogo je manja od porasta razine tekućine u cijevi: N\ = N g f/F, Gdje N ! - promjena razine tekućine u čaši; H 2 - promjena razine tekućine u cijevi; / - površina poprečnog presjeka cijevi; F - površina poprečnog presjeka čašice.

Otuda visina stupca tekućine koja uravnotežuje izmjereni tlak N - N x + H 2 = # 2 (1 + f/F), i izmjerenu razliku tlaka

Pi - Pr = H 2 p?-(1 + f/F ). (2.2)

Dakle, uz poznati koeficijent k= 1 + f/f razlika tlaka može se odrediti promjenom razine tekućine u jednoj cijevi, što pojednostavljuje proces mjerenja.

Manometar s dvostrukom šalicom (Sl. 4, V) sastoji se od dvije čašice spojene savitljivim crijevom 1 i 2, od kojih je jedan čvrsto fiksiran, a drugi se može kretati u okomitom smjeru. Pri jednakim pritiscima R\ I str 2 šalice, pa su stoga slobodne površine tekućine na istoj razini I-I. Ako R\ > R 2 zatim šalicu 2 raste dok se ne postigne ravnoteža u skladu s jednadžbom (2.1).

Jedinstvo principa rada mjerača tlaka tekućine svih vrsta određuje njihovu svestranost s gledišta mogućnosti mjerenja tlaka bilo koje vrste - apsolutnog i manometra i diferencijalnog tlaka.

Apsolutni tlak mjerit će se ako str 2 = 0, tj. kada je prostor iznad razine tekućine u cijevi 2 ispumpan. Tada će stupac tekućine u manometru uravnotežiti apsolutni tlak u cijevi

i,T.e.p a6c =tf r g.

Prilikom mjerenja prekomjernog tlaka, jedna od cijevi komunicira s atmosferskim tlakom, npr. p 2 = p tsh. Ako je apsolutni tlak u cijevi 1 više od atmosferskog tlaka (R i >r aT m)> tada, u skladu s (1.6), stupac tekućine u cijevi 2 uravnotežit će višak tlaka u cijevi 1 } tj. p i = N R g: Ako, naprotiv, p x < р атм, то столб жидкости в трубке 1 bit će mjera negativnog prekomjernog tlaka p i = -N R g.

Kada se mjeri razlika između dva tlaka, od kojih svaki nije jednak atmosferskom tlaku, mjerna jednadžba ima oblik Ar=p\ - p 2 - = N - R g. Kao iu prethodnom slučaju, razlika može imati i pozitivne i negativne vrijednosti.

Važna mjeriteljska karakteristika instrumenata za mjerenje tlaka je osjetljivost mjernog sustava, koja uvelike određuje točnost mjerenja i tromost. Za instrumente s manometrom, osjetljivost se shvaća kao omjer promjene očitanja instrumenta i promjene tlaka koja ju je uzrokovala (u = AN/Ar) . U općem slučaju, kada osjetljivost nije konstantna u rasponu mjerenja

n = lim at Ar -*¦ 0, (2.3)

Gdje AN - promjena očitanja manometra tekućine; Ar - odgovarajuća promjena tlaka.

Uzimajući u obzir mjerne jednadžbe, dobivamo: osjetljivost manometra u obliku slova U ili dvije šalice (vidi sliku 4, a i 4, c)

n =(2A ’ a ~>

osjetljivost manometra šalice (vidi sl. 4, b)

R-gy \llF) ¦ (2 " 4 ’ 6)

U pravilu, za čašne mjerače tlaka F "/, stoga je smanjenje njihove osjetljivosti u usporedbi s tlakomjerima u obliku slova U beznačajno.

Iz jednadžbi (2.4, A ) i (2.4, b) slijedi da je osjetljivost u potpunosti određena gustoćom tekućine R, punjenje mjernog sustava uređaja. No, s druge strane, vrijednost gustoće tekućine prema (1.6) određuje mjerno područje manometra: što je veće, to je veća gornja granica mjerenja. Dakle, relativna vrijednost pogreške očitanja ne ovisi o vrijednosti gustoće. Stoga je za povećanje osjetljivosti, a time i točnosti, razvijen veliki broj uređaja za očitavanje, koji se temelje na različitim principima rada, od fiksiranja položaja razine tekućine u odnosu na skalu manometra na oko (pogreška očitanja od oko 1 mm). ) i završava s korištenjem preciznih metoda interferencije (pogreška očitanja 0,1-0,2 mikrona). Neke od ovih metoda možete pronaći u nastavku.

Mjerna područja tekućinskih manometara prema (1.6) određena su visinom stupca tekućine, odnosno dimenzijama manometra i gustoćom tekućine. Najteža tekućina danas je živa, čija je gustoća p = 1,35951 10 4 kg/m 3. Živin stupac visine 1 m razvija tlak od oko 136 kPa, tj. tlak koji nije puno viši od atmosferskog tlaka. Stoga, kada se mjere tlakovi reda veličine 1 MPa, dimenzije manometra u visini su usporedive s visinom trokatnice, što predstavlja značajne operativne neugodnosti, a da ne spominjemo pretjeranu glomaznost konstrukcije. Ipak, pokušaji su napravljeni da se stvore manometri s ultra-visokim živinim sadržajem. Svjetski rekord postavljen je u Parizu, gdje je, na temelju dizajna poznatih Eiffelov toranj ugrađen je manometar sa živinim stupcem visine oko 250 m, što odgovara 34 MPa. Trenutno je ovaj mjerač tlaka demontiran zbog beskorisnosti. Međutim, živin manometar Fizičko-tehničkog instituta Savezne Republike Njemačke, jedinstven po svojim mjeriteljskim karakteristikama, i dalje je u funkciji. Ovaj mjerač tlaka, ugrađen u toranj na katu iO, ima gornju granicu mjerenja od 10 MPa s pogreškom manjom od 0,005%. Velika većina živinih manometara ima gornje granice reda veličine 120 kPa, a samo povremeno do 350 kPa. Pri mjerenju relativno malih tlakova (do 10-20 kPa) mjerni sustav tekućinskih tlakomjera puni se vodom, alkoholom i drugim lakim tekućinama. U tom slučaju, mjerni rasponi su obično do 1-2,5 kPa (mikromanometri). Za još niže tlakove razvijene su metode za povećanje osjetljivosti bez upotrebe složenih senzorskih uređaja.

Mikromanometar (slika 5), ​​sastoji se od čašice ja, koji je spojen na cijev 2, postavljenu pod kutom A na horizontalnu razinu

ja-ja. Ako, uz jednake pritiske pi I str 2 površine tekućine u čaši i cjevčici bile su na razini I-I, zatim porast tlaka u čaši (R 1 > Pr) uzrokovat će spuštanje razine tekućine u šalici i podizanje u cijevi. U ovom slučaju, visina stupca tekućine H 2 a njegova duljina duž osi cijevi L 2 bit će povezani relacijom H2=L2 grijeh a.

Uzimajući u obzir jednadžbu kontinuiteta fluida H, F = b 2 /, nije teško dobiti jednadžbu mjerenja mikromanometra

p t -r 2 =N p "g = L 2 r h (sina + -), (2,5)

Gdje b 2 - pomicanje razine tekućine u cijevi duž svoje osi; A - kut nagiba cijevi prema horizontali; ostale oznake su iste.

Iz jednadžbe (2.5) slijedi da je za sin A « 1 i f/f “1 pomicanje razine tekućine u cijevi bit će mnogo puta veće od visine stupca tekućine potrebne za uravnoteženje izmjerenog tlaka.

Osjetljivost mikromanometra s nagnutom cijevi u skladu s (2.5)

Kao što se vidi iz (2.6), najveća osjetljivost mikromanometra s horizontalnim rasporedom cijevi (a = O)

tj. U odnosu na površine čašice i cijevi veća je od na Manometar u obliku slova U.

Drugi način povećanja osjetljivosti je uravnotežiti tlak pomoću stupca dviju tekućina koje se ne miješaju. Manometar s dvije šalice (slika 6) napunjen je tekućinama tako da njihova granica

Riža. 6. Mikromanometar s dvije čaše s dvije tekućine (p, > p 2)

dio se nalazio unutar okomitog presjeka cijevi uz šalicu 2. Kada pi = p 2 tlak na razini I-I

bok Pi -N 2 R 2 (Pi >P2)

Zatim, kako se tlak u šalici povećava 1 jednadžba ravnoteže će imati oblik

Ap=pt -p 2 =D#[(P1 -p 2) +f/F(Pi + Rg)] g, (2.7)

gdje je px gustoća tekućine u šalici 7; p 2 - gustoća tekućine u šalici 2.

Prividna gustoća stupca dviju tekućina

Pk = (Pi - P2) + f/f (Pi + Pr) (2,8)

Ako gustoće Pi i p 2 imaju vrijednosti bliske jedna drugoj, a f/F". 1, tada se prividna ili efektivna gustoća može smanjiti na vrijednost p min = f/f (R ja + p 2) = 2p x f/f.

ʹr r k * %

gdje je p k prividna gustoća u skladu s (2.8).

Kao i prije, povećanje osjetljivosti ovim metodama automatski smanjuje mjerne raspone tekućinskog manometra, što ograničava njihovu upotrebu na područje mikromanometra™. Uzimajući u obzir i veliku osjetljivost razmatranih metoda na utjecaj temperature tijekom točnih mjerenja, u pravilu se koriste metode koje se temelje na točnim mjerenjima visine stupca tekućine, iako to komplicira dizajn tekućinskih mjerača tlaka.

2.2. Ispravci očitanja i pogreške mjerača tlaka tekućine

Ovisno o njihovoj točnosti, potrebno je unijeti izmjene i dopune u mjerne jednadžbe tekućih manometara, uzimajući u obzir odstupanja radnih uvjeta od uvjeta umjeravanja, vrstu tlaka koji se mjeri i karakteristike sheme strujnog kruga pojedinih manometara.

Radni uvjeti određeni su temperaturom i ubrzanjem slobodnog pada na mjestu mjerenja. Pod utjecajem temperature mijenja se i gustoća tekućine koja se koristi za uravnoteženje tlaka i duljina ljestvice. Ubrzanje gravitacije na mjestu mjerenja u pravilu ne odgovara njegovoj normalnoj vrijednosti prihvaćenoj tijekom kalibracije. Stoga pritisak

P=Pp }