Instrumentaţie
Presiunea este o forță uniform distribuită care acționează perpendicular pe unitatea de suprafață. Poate fi atmosferică (presiunea atmosferei apropiate de Pământ), exces (depășind atmosferă) și absolută (suma atmosferei și excesului). Presiune absolută sub atmosferă se numește rarefiat, iar rarefierea profundă se numește vid.
Unitatea de măsură a presiunii în Sistemul Internațional de Unități (SI) este Pascal (Pa). Un Pascal este presiunea exercitată de o forță de un Newton pe o suprafață de unu metru patrat. Deoarece această unitate este foarte mică, se folosesc și multipli ai acesteia: kilopascal (kPa) = Pa; megapascal (MPa) \u003d Pa etc. Datorită complexității sarcinii de trecere de la unitățile de presiune utilizate anterior la unitatea Pascal, următoarele unități sunt permise temporar pentru utilizare: kilogram-forță pe centimetru pătrat (kgf / cm) \u003d 980665 Pa; kilogram-forță pe metru pătrat (kgf / m) sau milimetru de coloană de apă (mm coloană de apă) \u003d 9,80665 Pa; milimetru coloana de mercur(mm Hg) = 133,332 Pa.
Dispozitivele de control al presiunii sunt clasificate în funcție de metoda de măsurare utilizată în ele, precum și de natura valorii măsurate.
Conform metodei de măsurare care determină principiul de funcționare, aceste dispozitive sunt împărțite în următoarele grupuri:
Lichid, în care măsurarea presiunii are loc prin echilibrarea acesteia cu o coloană de lichid, a cărei înălțime determină mărimea presiunii;
Arc (deformare), în care se măsoară valoarea presiunii prin determinarea măsurii deformarii elementelor elastice;
Cargo-piston, bazat pe echilibrarea fortelor create pe de o parte de presiunea masurata, iar pe de alta parte de sarcini calibrate care actioneaza asupra pistonului plasat in cilindru.
Electrice, în care măsurarea presiunii se realizează prin conversia valorii acesteia în cantitate electrică, și prin măsurarea proprietăților electrice ale materialului, în funcție de mărimea presiunii.
În funcție de tipul de presiune măsurată, dispozitivele sunt împărțite în următoarele:
Manometre concepute pentru a măsura excesul de presiune;
Vacuometre utilizate pentru măsurarea rarefării (vid);
Manometre si vacuum care masoara excesul de presiune si vid;
Manometre utilizate pentru măsurarea micilor suprapresiuni;
Calibre de tracțiune utilizate pentru măsurarea rarefării scăzute;
Contoare de presiune proiectate pentru a măsura presiunile scăzute și rarefacția;
Manometre de presiune diferențială (manometre de presiune diferențială), care măsoară diferența de presiune;
Barometre utilizate pentru măsurarea presiunii barometrice.
Cel mai frecvent sunt folosite jalele cu arc sau tensiometru. Principalele tipuri de elemente sensibile ale acestor dispozitive sunt prezentate în fig. 1.
Orez. 1. Tipuri de elemente sensibile ale manometrelor de deformare
a) - cu arc tubular cu o singură tură (tub Bourdon)
b) - cu arc tubular cu mai multe spire
c) - cu membrane elastice
d) - burduf.
Dispozitive cu arcuri tubulare.
Principiul de funcționare al acestor dispozitive se bazează pe proprietatea unui tub curbat (arc tubular) cu secțiune transversală necirculară de a-și modifica curbura cu o schimbare a presiunii în interiorul tubului.
În funcție de forma arcului, se disting arcurile cu o singură rotație (Fig. 1a) și arcurile cu mai multe rotații (Fig. 1b). Avantajul arcurilor tubulare cu mai multe spire este că mișcarea capătului liber este mai mare decât cea a arcurilor cu o singură tură cu aceeași modificare a presiunii de intrare. Dezavantajul este dimensiunile semnificative ale dispozitivelor cu astfel de arcuri.
Manometrele cu arc tubular cu o singură rotație sunt unul dintre cele mai comune tipuri de instrumente cu arc. Elementul sensibil al unor astfel de dispozitive este un tub 1 (Fig. 2) de secțiune eliptică sau ovală, îndoit de-a lungul unui arc de cerc, etanșat la un capăt. Capătul deschis al tubului prin suportul 2 și niplul 3 este conectat la sursa de presiune măsurată. Capătul liber (sigilat) al tubului 4 prin mecanismul de transmisie este conectat la axa săgeții care se deplasează de-a lungul scalei instrumentului.
Tuburile manometru proiectate pentru presiuni de până la 50 kg/cm2 sunt fabricate din cupru, iar tuburile manometru proiectate pentru presiuni mai mari sunt din oțel.
Proprietatea unui tub curbat cu secțiune transversală necirculară de a modifica mărimea îndoirii cu o schimbare a presiunii în cavitatea sa este o consecință a unei modificări a formei secțiunii. Sub acțiunea presiunii din interiorul tubului, o secțiune eliptică sau plat-ovală, deformându-se, se apropie de o secțiune circulară (axa mică a elipsei sau ovalului crește, iar cea majoră scade).
Mișcarea capătului liber al tubului în timpul deformării acestuia în anumite limite este proporțională cu presiunea măsurată. La presiuni în afara limitei specificate, în tub apar deformații reziduale, ceea ce îl face inadecvat pentru măsurare. Prin urmare, maximul presiunea de lucru manometrul trebuie să fie sub limita proporțională cu o anumită marjă de siguranță.
Orez. 2. Manometru cu arc
Mișcarea capătului liber al tubului sub acțiunea presiunii este foarte mică, prin urmare, pentru a crește acuratețea și claritatea citirilor dispozitivului, se introduce un mecanism de transmisie care mărește scara de mișcare a capătului tubului. . Este alcătuit (Fig. 2) dintr-un sector dinţat 6, o roată dinţată 7 care se cuplează cu sectorul şi un arc elicoidal (par) 8. Săgeata indicatoare a manometrului 9 este fixată pe axa roţii dinţate 7. arcul 8 este atașat la un capăt de axa angrenajului și celălalt de punctul fix al plăcii mecanismului. Scopul arcului este de a elimina jocul săgeții prin alegerea golurilor din angrenajele și articulațiile balamale ale mecanismului.
Manometre cu membrană.
Elementul sensibil al manometrelor cu diafragmă poate fi o diafragmă rigidă (elastică) sau flască.
Membranele elastice sunt discuri de cupru sau alamă cu ondulații. Ondulările cresc rigiditatea membranei și capacitatea acesteia de a se deforma. Cutiile cu membrană sunt realizate din astfel de membrane (vezi Fig. 1c), iar blocurile sunt realizate din cutii.
Membranele flacide sunt realizate din cauciuc pe bază de țesătură sub formă de discuri cu o singură clapă. Sunt folosite pentru a măsura mici suprapresiuni și vid.
Manometre cu membrană și pot fi cu indicații locale, cu transmitere electrică sau pneumatică a citirilor către dispozitive secundare.
De exemplu, să luăm în considerare un manometru diferențial de presiune de tip diafragmă DM, care este un senzor de tip membrană fără scară (Fig. 3) cu un sistem de transformare diferențială pentru transmiterea valorii valorii măsurate către un dispozitiv secundar de tip KSD.
Orez. 3 Manometru diferenţial cu membrană tip DM
Elementul sensibil al manometrului de presiune diferențială este un bloc de membrană format din două cutii de membrană 1 și 3 umplute cu lichid organosilicium, situate în două camere separate separate printr-un despărțitor 2.
Miezul de fier 4 al transformatorului diferenţial 5 este ataşat de centrul membranei superioare.
Cu cât presiunea măsurată mai mare (pozitivă) este furnizată în camera inferioară, cu atât presiunea inferioară (minus) este furnizată către camera superioară. Forța căderii de presiune măsurată este echilibrată de alte forțe care decurg din deformarea cutiilor membranare 1 și 3.
Odată cu creșterea căderii de presiune, cutia cu membrană 3 se contractă, lichidul din aceasta curge în cutia 1, care se extinde și mișcă miezul 4 al transformatorului diferenţial. Când scăderea de presiune scade, cutia cu membrană 1 este comprimată și lichidul este forțat să iasă din ea în cutia 3. Miezul 4 se mișcă în jos. Astfel, poziția miezului, adică tensiunea de ieșire a circuitului transformatorului diferențial depinde în mod unic de valoarea presiunii diferențiale.
Pentru lucrări în sisteme de monitorizare, reglare și control procese tehnologice prin conversia continuă a presiunii mediului într-un semnal de ieșire curent standard cu transmiterea acestuia către dispozitive sau actuatoare secundare, se folosesc traductoare de tip „Sapphire”.
Traductoarele de presiune de acest tip servesc: pentru a măsura presiunea absolută ("Sapphire-22DA"), pentru a măsura excesul de presiune ("Sapphire-22DI"), pentru a măsura vidul ("Sapphire-22DV"), pentru a măsura presiunea - vid ("Sapphire-22DV") -22DIV"), presiune hidrostatică ("Sapphire-22DG").
Dispozitivul convertorului „SAPPHIR-22DG” este prezentat în fig. 4. Sunt folosite pentru a măsura presiune hidrostatica(nivel) de medii neutre și agresive la temperaturi de la -50 la 120 °C. Limita superioară de măsurare este de 4 MPa.
Orez. 4 Dispozitiv de conversie „SAPPHIRE -22DG”
Tensometrul 4 de tipul cu pârghie cu membrană este plasat în interiorul bazei 8 într-o cavitate închisă 10 umplută cu un lichid organosiliciu, și este separat de mediul măsurat prin membrane ondulate metalice 7. Elementele sensibile ale tensometrului sunt folii de siliciu. tensometre 11 plasate pe o placă de safir 10.
Membranele 7 sunt sudate de-a lungul conturului exterior la baza 8 și interconectate printr-o tijă centrală 6, care este conectată la capătul pârghiei traductorului de extensometru 4 prin intermediul unei tije 5. Flanșele 9 sunt etanșate cu garnituri 3. Flanșa pozitivă cu o membrană deschisă servește la montarea traductorului direct pe vasul de proces. Impactul presiunii măsurate determină deformarea membranelor 7, îndoirea membranei extensometrice 4 și modificarea rezistenței jalonilor tensometrice. Semnalul electric de la extensometrul este transmis de la unitatea de măsurare prin fire prin garnitura de presiune 2 la dispozitivul electronic 1, care transformă modificarea rezistenței extensometrelor într-o modificare a semnalului de ieșire curent într-unul dintre intervale ( 0-5) mA, (0-20) mA, (4-20) ma.
Unitatea de măsurare rezistă fără distrugere la impactul supraîncărcării unilaterale cu suprapresiune de funcționare. Acest lucru este asigurat de faptul că, la o astfel de suprasarcină, una dintre membranele 7 se sprijină pe suprafața profilată a bazei 8.
Modificările de mai sus ale convertoarelor Sapphire-22 au un dispozitiv similar.
Traductoarele de măsurare a presiunii hidrostatice și absolute „Sapphire-22K-DG” și „Sapphire-22K-DA” au un semnal de curent de ieșire (0-5) mA sau (0-20) mA sau (4-20) mA, de asemenea ca semnal de cod electric bazat pe interfața RS-485.
element sensibil manometre cu burduf si manometre diferentiale sunt burduf - membrane armonice (tuburi ondulate metalice). Presiunea măsurată determină deformarea elastică a burdufului. Măsura presiunii poate fi fie deplasarea capătului liber al burdufului, fie forța care apare în timpul deformării.
schema circuitului manometrul de presiune diferențială cu burduf tip DS este prezentat în Fig.5. Elementul sensibil al unui astfel de dispozitiv este unul sau două burdufuri. Burdufurile 1 și 2 sunt fixate la un capăt pe o bază fixă, iar la celălalt sunt conectate printr-o tijă mobilă 3. Cavitățile interne ale burdufului sunt umplute cu lichid (amestec apă-glicerină, lichid organosilicicat) și sunt conectate la reciproc. Pe măsură ce presiunea diferențială se modifică, unul dintre burduf se comprimă, forțând fluidul în celălalt burduf și mișcând tija ansamblului burduf. Mișcarea tijei este convertită în mișcarea unui stylus, indicator, model integrator sau semnal de transmisie la distanță proporțional cu presiunea diferențială măsurată.
Presiunea diferențială nominală este determinată de blocul de arcuri elicoidale 4.
Cu scăderi de presiune peste valoarea nominală, cupele 5 blochează canalul 6, oprind curgerea lichidului și împiedicând astfel distrugerea burdufului.
Orez. 5 Schema schematică a unui manometru diferenţial cu burduf
Pentru obtinerea informaţii de încredere despre valoarea oricărui parametru, este necesar să se cunoască exact eroarea dispozitivului de măsurare. Determinarea erorii de bază a dispozitivului în diferite puncte ale scalei la anumite intervale se realizează prin verificarea acestuia, adică. comparați citirile dispozitivului testat cu citirile unui dispozitiv mai precis, exemplar. De regulă, calibrarea instrumentelor se efectuează mai întâi cu o valoare crescătoare a valorii măsurate (cursă înainte) și apoi cu o valoare descrescătoare (cursă inversă).
Manometrele sunt verificate în următoarele trei moduri: punct zero, punct de lucru și calibrare completă. În acest caz, primele două verificări se efectuează direct la locul de muncă folosind supapă cu trei căi(Fig. 6).
Punctul de lucru este verificat prin atașarea unui manometru de control la manometrul de lucru și comparând citirile acestora.
Verificarea completă a manometrelor se efectuează în laborator pe o presă de calibrare sau un manometru cu piston, după îndepărtarea manometrului de la locul de muncă.
Principiul de funcționare al unei instalații cu greutate mare pentru verificarea manometrelor se bazează pe echilibrarea forțelor create pe de o parte de presiunea măsurată, iar pe de altă parte, de sarcinile care acționează asupra pistonului plasat în cilindru.
Orez. 6. Scheme de verificare a punctelor zero și de lucru ale manometrului folosind o supapă cu trei căi.
Poziții supape cu trei căi: 1 - de lucru; 2 - verificarea punctului zero; 3 - verificarea punctului de operare; 4 - purjarea liniei de impuls.
Ministerul Educației al Federației Ruse
Universitatea Tehnică de Stat din Saratov
STUDIUL DISPOZITIVELOR
PENTRU MĂSURAREA PRESIUNII
Instrucțiuni
pentru munca de laborator
pentru studenții specialităților
150400, 170500, 290300, 120100.
Aprobat
Consiliul Editorial și Editurii
Statul Saratov
universitate tehnica
Saratov 2003
Ghid pentru efectuarea lucrărilor de laborator.
Compilat de: Sunchalyaev Farid Timerkhanovich
Sizov Vladimir Mihailovici
Recenzător: Ustinov N.A.
Editor:
STUDIUL DISPOZITIVELOR DE MĂSURARE A PRESIUNII
Scopul lucrării: studiul dispozitivului și principiul de funcționare al dispozitivelor
pentru măsurarea presiunii după diagrame și ajutoare vizuale.
NOȚIUNI DE BAZĂ
Presiunea este forța de acțiune a unui mediu lichid pe unitatea de suprafață a acestuia. Presiunea este o mărime scalară.
Unitatea SI pentru presiune este Pascal. Unități nesistemice de presiune - kilogram-forță pe centimetru pătrat (kgf / cm 2) - presiune atmosferică (at), metri de coloană de apă (m..water.st), mm de mercur (mm Hg). Unitățile de presiune sunt legate după cum urmează:
1Pa \u003d 1 N / m 2, 1kgf / cm 2 \u003d 98,07 kPa, 1 m. = 9,807 kPa
1 la. = 98,07 kPa, 1 mm Hg = 133,32 Pa
Presiunea măsurată este împărțită în P absolut abs. , atmosferică Р la. , excesul de P colibă. = P abs. - R lași vid R wack. = P la- R abs
Clasificarea instrumentelor
În funcție de scop, instrumentele de măsurare a presiunii sunt împărțite în patru tipuri:
1) Instrumente de măsură presiune atmosferică-barometre,
2) Instrumente pentru măsurarea suprapresiunii și a vidului.
Suprapresiunea pozitivă este măsurată cu manometre. Dispozitive care măsoară lipsa presiunii față de atmosferă, de ex. vid se numesc vacuometre. Manometrele de presiune și de vacuum sunt utilizate pentru a măsura suprapresiunea și vidul.
3) Instrumente pentru măsurarea presiunii absolute. Dacă presiunea absolută este mai mare decât presiunea atmosferică, atunci este egală cu suma citirilor manometrului și barometrului. Dacă presiunea absolută este mai mică decât cea atmosferică, atunci este egală cu diferența dintre citirile barometrului și ale vacuometrului.
4) Dispozitive pentru măsurarea diferenței de presiune diferențială manometre.
Domeniul de aplicare al dispozitivelor pentru scopul lor este prezentat în Fig.1.
Conform principiului de funcționare, dispozitivele de măsurare a presiunii sunt împărțite în lichid, deformare sau arc, greutate mare, indirecte (electrice și combinate).
DISPOZITIV ȘI PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE AL DISPOZITIVELOR
APARATE LICHIDE
Principiul de funcționare dispozitive lichide se bazează pe echilibrarea presiunii măsurate cu presiunea coloanei de lichid. Măsura presiunii este înălțimea coloanei de lichid. Dispozitivele lichide vă permit să măsurați presiunea atmosferică, vidul, suprapresiunea și diferența de presiune.
a) Un piezometru este folosit pentru a măsura excesul de presiune și este un tub de sticlă montat vertical, cu un capăt superior deschis, care comunică cu atmosfera. Capătul inferior al tubului este conectat la un rezervor sau tub în care se măsoară presiunea (Fig. 2). Este instalată o macara pentru a opri piezometrul.
Valoarea excesului de presiune P ex. la punctul considerat este determinat de formula:
unde ρ este densitatea lichidului, kg/m3;
g este accelerația de cădere liberă, g = 9,81 m/s;
h - indicație pe scara piezometrului, m;
h 0 este diferența verticală dintre zeroul scalei și cel considerat
punct, m.
b) Manometrul diferenţial este un tub de sticlă în formă de U, umplut aproximativ pe jumătate cu fluid de lucru (Fig. 3). Capetele deschise ale tubului sunt conectate la punctele de măsurare a presiunii. Sub influența diferenței de presiune, fluidul de lucru curge în direcția presiunii inferioare, iar diferența de niveluri ale fluidului de lucru este determinată pe o scară.
Diferența de presiune P 1 - P 2 este determinată de formula
Unde 
- densitatea fluidului de lucru, kg/m 3 ;
- densitatea lichidului deasupra fluidului de lucru, kg/m 3 ;
- diferența nivelurilor fluidului de lucru pe scară, m;
1 - diferența dintre marcajele punctelor de măsurare a presiunii.
La 1 = 0, formula este simplificată
Mercurul este folosit ca fluid de lucru în manometrele de presiune diferențială. Când se măsoară diferențe mici de presiune în gaze, se folosește apă. În cazul măsurării micilor căderi de presiune în conductele umplute cu apă, se folosesc piezometre, conectate la punctele de măsurare a căderii de presiune.
Pe diagrama piezometrului (Fig. 2.), numerele indică: I - rezervor;
2 - tub de sticlă; 3 - scară; 4 - macara; 5 - furtun de conectare; 6 - montare.
Pe diagrama unui manometru diferenţial de lichid (Fig. 3.)
I - tub de sticlă; 2 - furtunuri de conectare; 3 - fitinguri; 4 - conducte cu diferite presiuni.
Manometrul de presiune diferențială poate fi folosit și ca manometru și vacuometru. În acest caz, un capăt al tubului comunică cu atmosfera.
Principalele avantaje ale instrumentelor de presiune lichidă sunt simplitatea designului și precizia ridicată. Pentru a crește sensibilitatea în măsurarea presiunilor scăzute, se folosesc lichide cu densitate scăzută. Dacă este imposibil să se utilizeze lichide cu o densitate mică, se folosesc aparate de măsurare a presiunii cu un tub înclinat 2 și o scară înclinată 3 (Fig. 4), în care umplerea unui tub de sticlă depinde de unghiul de înclinare , măsurat. la scară fixă. Suprapresiune R la punctul considerat este determinat de formula.
Sensibilitatea dispozitivului crește odată cu scăderea unghiului tubului α .
Pe fig. 4. Este prezentat un piezometru cu tub înclinat. Cifrele indică:
I - rezervor sau conductă; 2 - tub de sticlă; 3 - scara; 4 - scara goniometrului.
Principalul dezavantaj al dispozitivelor lichide este o gamă mică de presiuni variabile. Odată cu creșterea intervalului de presiune măsurată, lungimea tuburilor de sticlă crește. În plus, multe dispozitive lichide folosesc mercur ca fluid de lucru, ai cărui vapori sunt otrăvitori.
Simplitatea dispozitivului, stabilitatea citirilor și sensibilitatea ridicată determină utilizarea pe scară largă a instrumentelor lichide în practica de laborator, precum și utilizarea lor pentru calibrarea și calibrarea altor instrumente de măsurare a presiunii.
D e f o r m a ţ ii
Principiul de funcționare al dispozitivelor de deformare se bazează pe deformarea unui element elastic sub presiune. Elementul elastic poate fi realizat sub forma unui tub gol, curbat, astupat pe o parte, o membrană, un burduf. Măsura presiunii este deformarea elementului elastic. Elementul elastic trebuie să-și mențină constante caracteristicile atunci când temperatura ambientală și a fluidului se modifică pe toată perioada de funcționare. Prin urmare, în cazurile cele mai critice, este necesară calibrarea periodică a acestor dispozitive.
P r i b o r y cu arc tubular.
Pe fig. 5. arătat dispozitiv de deformare cu arc tubular Partea principală a acestor dispozitive este un tub tubular, având o formă ovală în secțiune transversală și îndoit de-a lungul unui arc de cerc astfel încât axa majoră a ovalului să fie perpendiculară pe planul tubului. Un capăt al tubului este etanșat și liber, iar celălalt capăt deschis al tubului este fixat de carcasa 4 și presiunea măsurată este furnizată acestuia. Sub presiune, tubul se deformează. La manometre se desface, la vacuometre se răsucește, într-un grad sau altul, în funcție de mărimea presiunii. În acest caz, capătul liber al tubului 3 se deplasează într-o direcție sau alta și prin mecanismul de transmisie (sector cu 5 leși, 6 dinți) rotește săgeata 7 și de-a lungul cadranului 6 al dispozitivului la un unghi proporțional cu presiunea măsurată.
Dispozitive cu membrană.
Principiul de funcționare al dispozitivului cu membrană (Fig. 6) se bazează pe deformarea membranei elastice 1 sub presiune.
Prin lesa 2, sectorul 3 este dințat și deformarea angrenajului este transmisă săgeții 4 a dispozitivului care se deplasează de-a lungul cadranului 5. Dispozitivul cu membrană poate măsura excesul de presiune și vid.
Dispozitivele cu arc sunt portabile, ușor de utilizat și aplicabile într-o gamă largă de modificări de presiune, totuși, datorită modificărilor proprietăților elementului elastic în timp, este necesară calibrarea periodică a acestor manometre.
Manometrele cu arc sunt fabricate conform următoarelor clase de precizie - 0,5; eu; 1,5; 2,5; 4, care corespunde erorii relative de măsurare în procente.
C ro u s t p o r s h e
Principiul de funcționare al instrumentelor cu greutate mare se bazează pe echilibrarea presiunii măsurate care acționează asupra pistonului printr-o forță externă. Mărimea acestei forțe este o măsură a presiunii. Presiunea măsurată este definită ca raportul dintre greutatea sarcinii G și aria pistonului S,
Instrumentele greutate-la-greutate pentru măsurarea presiunii au o precizie ridicată, dar datorită cerințelor ridicate privind condițiile de funcționare și volumul, sunt utilizate pentru calibrarea instrumentelor cu un principiu diferit de funcționare.
A n c e
Acțiunea dispozitivelor electrice nu se bazează pe o modificare a proprietăților electrice (piezoelectrice) sau a rezistenței unor metale sub influența unei sarcini sau a unei presiuni. Apoi semnalul electric este convertit, amplificat și transmis către un indicator sau procesor digital care controlează procesul. Aparatele electrice sunt convenabile pentru utilizare cu un computer.
Aparatele combinate folosesc diferite principii de funcționare.
METODOLOGIA SI PROCEDURA DE LUCRU
Familiarizarea cu dispozitivele pt măsurătorile de presiune începe cu un studiu teoretic conform instrucțiunilor metodologice, desenarea diagramelor și redactarea informațiilor necesare despre instrumente. Apoi se procedează la studiul instrumentelor cu ajutorul ajutoarelor vizuale aflate în laboratorul de hidraulică. Dispozitivele lichide nu sunt dezasamblate în timpul studiului. În timpul studiului, dispozitivele cu arc sunt demontate sub îndrumarea unui profesor. Este strict interzis să demonteze instrumentele în lipsa unui profesor. Dispozitivele dispozitivului sunt comparate cu dispozitivele prezentate în diagrame. Dacă este necesar, se fac completări la descrierea dispozitivelor din notebook. După finalizarea studiului instrumentelor, acestea sunt asamblate în ordinea inversă a demontării, tot sub îndrumarea unui profesor.
Un proces-verbal de lucru al fiecărui student se întocmește în scris într-un caiet separat și trebuie să conțină:
1. Titlul lucrării.
2. Formularea scopului lucrării.
3. Concepte de bază legate de toate dispozitivele.
4. Schema și descrierea unui dispozitiv lichid.
5. Schema și descrierea unui dispozitiv cu arc.
Descrierea dispozitivelor de deadweight și a dispozitivelor indirecte
actiuni.
Diagramele dispozitivelor trebuie realizate cu creion folosind instrumente de desen.
ÎNTREBĂRI DE CONTROL
1. Ce se numește presiune?
2. Tipuri de unități de presiune și presiune?
3. Care sunt scopul vizat al dispozitivelor de măsurare a presiunii?
4. Care sunt principiile de funcționare ale dispozitivelor de măsurare a presiunii?
5. Scopul, dispozitivul și principiul de funcționare a piezometrelor?
6. Scopul, dispozitivul și principiul de funcționare a manometrelor diferențiale?
7. Avantajele și dezavantajele dispozitivelor de măsurare a presiunii lichidelor?
8. Principiul de funcționare și aranjare a dispozitivelor cu arc tubular?
9. Principiul de funcționare și dispozitivul unui dispozitiv cu membrană pentru măsurarea presiunii?
10. Clasa de precizie a instrumentelor cu arc pentru măsurarea presiunii și
ce înseamnă?
11. Principiul de funcționare și domeniul de aplicare a deadweight
instrumente pentru măsurarea presiunii?
12. Principiul de funcționare și domeniul de aplicare al dispozitivelor pt
măsurare indirectă a presiunii?
LITERATURĂ
1. Prozorov I.V., Nikoledze G.I., Mineev A.V. Hidraulica, alimentare cu apa si canalizare: Proc. alocație pentru construcții, spec. universități .- M.: Vys. scoala, 1990, - 448 p.: ill.
2. Bashta T.M., Rudnev S.S., Nekrasov B.B. Hidraulice, maşini hidraulice şi acţionări hidraulice.- M.: Mashinostroenie, 1982.-423 p.: ill.
Timp alocat pentru munca de laborator
Cum se măsoară presiunea la ieșirea reductorului:
Cei care au încercat să cumpere un manometru pe măsură presiune scăzută, ei știu că nu este atât de ușor să faci asta, iar prețul pentru ei nu este mic, 2000-3000 de ruble.
Cum se măsoară presiunea gazului la ieșirea reductorului?
În acest articol vă vom spune despre mai multe moduri, destul de bugetare.
Metoda numărul 1:
Măsurarea presiunii cu un manometru în formă de U
U Un manometru în formă de - este un manometru de lichid format din vase comunicante în care presiunea măsurată este determinată de la unul sau mai multe niveluri de lichid.
ÎN U-manometre din sticlă, capătul liber al tubului comunică cu atmosfera, iar presiunea măsurată se aplică la celălalt capăt. Cel mai simplu circuit măsurarea presiunii cu un manometru din sticlă lichidă este prezentată în figură:
Presiunea atmosferică P ATM acţionează la un capăt U-tub în formă de umplut parțial cu fluid de lucru. Celălalt capăt al tubului este conectat la zona presiunii măsurate folosind diferite tipuri de dispozitive de alimentare. P abs. La R abdomen > R atm, lichidul din partea de presiune măsurată furnizată va fi deplasat în partea conectată la atmosferă. Ca urmare, între nivelurile de lichide din părți diferite U-tub in forma, se formeaza o coloana de lichid, inaltime h- suprapresiune măsurată.
Figura arată U-manovacuummetru din sticla lichida in forma. U-tubul de sticlă în formă 1 se fixează cu consolele 2 pe un metal sau baza de lemn 3. Pe ea, între cele două tuburi, se află o placă de scară 4 cu marcaje liniare aplicate. Tubul este umplut cu fluid de lucru până la marcajul zero față de placa de scară. Buloanele de la capetele tubului de sticlă sunt proiectate pentru o conexiune mai strânsă a furtunurilor de cauciuc.
La măsurarea suprapresiunii la un capăt U-tub în formă este furnizat cu mediul de presiune măsurat. A doua ieșire rămâne liberă și comunică cu atmosfera. O situație similară apare la măsurarea presiunii în vid. Simetria marcajelor liniare de pe placa scalei asigură aplicabilitatea dispozitivului pentru măsurarea presiunii în exces și (sau) vid.
U Manometrele de lichid în formă de cu apă ca lichid de lucru pot fi folosite ca manometre, manometre de tracțiune și manometre de tiraj pentru măsurarea presiunii aerului, gazelor neagresive în intervalul ±10 kPa (100 mbar).
Puteți cumpăra un manometru gata făcut cu un tub de sticlă. De asemenea, acest manometru poate fi realizat singur, folosind un tub transparent din PVC si o rigla.
Desigur, citirile acestui manometru vor fi în mm. coloană de apă. Pentru a le converti într-o altă valoare, utilizați convertorul de la sfârșitul acestei pagini.
Metoda numărul 2:
Măsurarea presiunii cu un tensiometru de uz casnic
Tensiunea arterială poate fi măsurată cu un tensiometru de uz casnic.
1. Luați un tensiometru (nu o mașină plină, ci una în care manșeta este umflată cu un bec de cauciuc).
2. Deconectați para și ridicați o bucată de furtun care va acționa ca un adaptor între reductor și furtunul tonometrului.
3. Conectați ieșirea reductorului la furtunul tonometrului (supapa de pe cilindru trebuie să fie închisă)
4. Prindeți furtunul care duce la manșetă (puteți folosi o clemă, o menghină mică sau, pliând furtunul de mai multe ori, trageți-l cu un fir).
5. Apăsați butonul „Start” de pe tonometru. Tonometrul se va calibra și în câteva secunde va fi gata pentru măsurare, afișajul va afișa „0”
6. Deschideți robinetul de pe cilindru, tonometrul va afișa presiunea de ieșire a reductorului în mm. coloana de mercur. Atenție la manșetă, nu trebuie să se umfle.
7. ÎNCHISE SUPPA PE CILINDRU.
Pentru a converti valoarea rezultată în milibari, utilizați convertorul situat la sfârșitul paginii.
Dacă aveți un reductor reglabil și trebuie să setați o anumită presiune, urmați acești pași:
- în convertorul de valori, introduceți valoarea necesară în milibari
- determinați valoarea corespunzătoare în mm. coloana de mercur
- apăsați butonul de pornire de pe tonometru, tonometrul se va calibra și în câteva secunde va fi gata pentru măsurare, afișajul va afișa „0”
- deschideți robinetul de pe cilindru, tonometrul va indica presiunea de ieșire a reductorului în mm. coloana de mercur
- prin reglarea reductorului, setați valoarea de care aveți nevoie.
- închideți robinetul de pe cilindru
ATENŢIE!
Nu utilizați tonometrul pentru măsurarea continuă (continuă) a presiunii gazului.
Materialele din care este realizat tonometrul nu sunt destinate contactului pe termen lung cu GPL.
Convertor de gaz:
În curând vă vom spune despre un alt mod simplu și ieftin de a măsura presiunea scăzută.
Căutare text integral:
Acasă > Lucrări practice >Industrie, producție
Instituția de învățământ de stat federal de învățământ profesional secundar „111111111111111111111111111”
Dispozitive hidraulice si pneumatice.
Lucrare practică numărul 1.
Instrumente pentru măsurarea presiunii.
Completat de: Grupa…………………………
1111111111 2010
Scopul lucrării: studierea proiectării și principiului de funcționare a dispozitivelor de măsurare a presiunii.
Presiunea se măsoară cu manometre de lichid și de arc,
precum si piezometrele.
piezometru
se măsoară presiunea unui lichid cu înălțimea unei coloane din același lichid. Este un tub deschis în partea de sus, legat prin capătul inferior de locul de măsurare a presiunii (Fig. 1). Lichidul din piezometru se ridică (dacă presiunea la locul măsurării este mai mare decât presiunea atmosferică) la o înălțime H p numită înălțime piezometrică. În acest caz, presiunea în punctul de măsurare este suma presiunii p 1
pe suprafața liberă a lichidului închis în vas și presiunea înălțimii coloanei de lichid N. Este echilibrat de presiunea din piezometru
R
A
Astfel, cu cât diferența de presiune pe suprafața liberă a lichidului conținut în vas și presiunea atmosferică este mai mare, cu atât este mai mare diferența de înălțime a nivelurilor de lichid în piezometru și în vas.
Piezometrele măsoară presiunea unui lichid, în special a apei, care diferă ușor de presiunea atmosferică, deoarece suprapresiunile mari pot fi echilibrate doar prin presiune.
coloană de apă înaltă.
Manometre cu arc
Măsurați presiuni semnificative ale lichidelor și gazelor. Schema unui astfel de manometru este prezentată în Fig. 2. Constă dintr-un tub spiralat 1, al cărui capăt este sigilat,
iar celălalt capăt, deschis, comunică cu vasul în care se măsoară presiunea. Corpul de lucru exercită presiune R pe suprafața interioară a tubului. Pe suprafața sa exterioară acționează
presiune R n
aerul exterior. Sub influența diferenței de presiune, tubul se desfășoară (se îndreaptă) cu cât este mai puternic, cu atât este mai mare această diferență. Un mecanism este atașat la capătul sigilat al tubului, rotind săgeata index la unghiul corespunzător 2.
Astfel, cu ajutorul unui manometru, nu se măsoară presiunea absolută din vas, ci excesul de presiune din acesta. Presiune absolută în vas
Unde R om Aceasta este presiunea pe care o arată manometrul.
În funcție de tipul de element sensibil elastic, dispozitivele cu arc sunt împărțite în următoarele grupuri:
1) dispozitive cu arc tubular, sau de fapt cu arc (Fig. 3 a,b);
2) dispozitive cu membrană, în care membrana servește ca element elastic (Fig. 3 V), aneroid sau cutie cu membrană (Fig. 3 d,d), un bloc de cutii aneroide sau membranare (Fig. 3 arici);
3) membrană-arc cu o membrană flexibilă (Fig. 3 h);
4) dispozitive cu membrană armonică elastică (burduf) (Fig. 3 La);
5) burduf cu arc (Fig. 3 Și).
Orez. 3. Tipuri de dispozitive cu arc
Prin programare manometrele pot fi împărțite în tehnic - tehnic general, electrocontact, special, cu auto-înregistrare, feroviar, rezistente la vibrații (umplute cu glicerină), navă și de referință (exemplu).
Tehnic general: conceput pentru a măsura lichide, gaze și vapori care nu sunt agresivi pentru aliajele de cupru.
Electrocontact: au capacitatea de a regla mediul măsurat, datorită prezenței unui mecanism de electrocontact. EKM 1U poate fi numit un dispozitiv deosebit de popular din acest grup, deși a fost întrerupt de mult timp.
Special: oxigen- trebuie degresat, deoarece uneori chiar și o ușoară contaminare a mecanismului în contact cu oxigenul pur poate duce la o explozie. Ele sunt adesea produse în carcase albastre cu denumirea O2 (oxigen) pe cadran; acetilenă - nu permiteți aliajele de cupru în fabricarea mecanismului de măsurare, deoarece la contactul cu acetilena există pericolul formării de cupru exploziv de acetilenă; amoniac - ar trebui să fie rezistent la coroziune.
Referinţă: având o clasă de precizie mai mare (0,15; 0,25; 0,4), aceste dispozitive sunt folosite pentru verificarea altor manometre. Astfel de dispozitive sunt instalate în cele mai multe cazuri pe manometre de greutate mare sau orice alte instalații capabile să dezvolte presiunea necesară.
Manometre marine sunt destinate operațiunilor pe flotă fluvială și maritimă.
Calea ferata: sunt destinate exploatării pe calea ferată.
Auto-scriere: manometre în carcasă, cu un mecanism care vă permite să reproduceți graficul manometrului pe hârtie milimetrată.
Vacuometru - manometru cu vid, un dispozitiv pentru măsurarea presiunii gazelor rarefiate.
Conform principiului de funcționare, vacuometrele pot fi împărțite în următoarele tipuri:
clasice – sunt manometre obișnuite (lichide sau aneroide) pentru măsurarea presiunilor scăzute. La vacuometrele lichide se foloseste in cotul de masurare un ulei de densitate cunoscuta, cu presiunea vaporilor cat mai mica pentru a nu perturba vidul. De obicei, manometrele de lichid sunt izolate de restul sistemului de vid folosind capcane de azot - dispozitive speciale umplute cu azot lichid și utilizate pentru a îngheța vaporii substanței de lucru a manometrului. Gama de presiuni măsurate este de la 10 la 100000 Pa.
capacitiv - bazat pe o modificare a capacității condensatorului atunci când distanța dintre plăci se modifică. Una dintre plăcile condensatorului este realizată sub forma unei membrane flexibile. Când presiunea se schimbă, membrana se îndoaie și modifică capacitatea condensatorului, care poate fi măsurată. După calibrare, este posibil să se utilizeze un dispozitiv pentru măsurarea presiunilor. Gama de presiuni măsurate este de la 1 la 1000 Pa.
termocuplu - principiul de funcționare se bazează pe răcire datorită conductivității termice. Termocuplul este în contact cu firul încălzit. Cu cât vidul este mai bun, cu atât conductivitatea termică a gazului este mai mică și, prin urmare, temperatura conductorului este mai mare (conductivitatea termică a unui gaz rarefiat este direct proporțională cu presiunea acestuia). Prin calibrarea unui galvanometru conectat la un termocuplu la presiuni cunoscute, valoarea măsurată a temperaturii poate fi utilizată pentru a determina presiunea. Gama de presiuni măsurate de la 10 -3 la 10 Torr
ionizare - principiul de funcționare se bazează pe ionizarea gazului. Odată cu scăderea presiunii gazului, numărul de atomi care pot suferi ionizare scade și, în consecință, curentul de ionizare care curge între electrozi la o anumită tensiune. Gama de presiuni măsurate este de la 10–12 la 10–1 Torr. Acestea sunt împărțite în vacuometre cu catod rece (Penning și magnetron) și cu catod incandescent.
Vacuometrele cu termocuplu și ionizare sunt utilizate pe scară largă în industrie și experimente, deoarece sunt instrumente produse în masă, bine reproductibile. În practică, ele sunt realizate sub formă de lămpi electronice cu un anex de sticlă conectat la volumul studiat folosind un furtun sau lipire.
LichidU-manometre în formă(Fig. 4) este utilizat pentru măsurarea presiunilor scăzute. Presiunea măsurată depinde de densitatea lichidului utilizat în manometru, prin urmare, atunci când se utilizează manometre de lichid, este necesar să se precizeze ce lichid este utilizat. Cele mai frecvent utilizate manometre lichide sunt mercurul, apa sau alcoolul.
În manometrele din sticlă în formă de U, capătul liber al tubului este în comunicare cu atmosfera, iar presiunea măsurată este aplicată la celălalt capăt. Cea mai simplă schemă de măsurare a presiunii cu un manometru din sticlă lichidă este prezentată în fig. 4.
Presiunea atmosferică R atm acţionează asupra unui capăt al unui tub în formă de U umplut parţial cu un fluid de lucru. Celălalt capăt al tubului este conectat la zona presiunii măsurate folosind diferite tipuri de dispozitive de alimentare. R abs. La R abdomen > R atm, lichidul din partea de presiune măsurată furnizată va fi deplasat în partea conectată la atmosferă. Ca urmare, se formează o coloană de lichid între nivelurile de lichide situate în diferite părți ale tubului în formă de U, înălțimea h care se determină din expresie
h= (pag abs - R atm)/((r f - r atm) g),
Unde R abs
este presiunea absolută măsurată; r w este densitatea fluidului de lucru; r atm - același cu atmosfera înconjurătoare; g- accelerația gravitației, luată în medie egală cu 9,80665 m/s 2, dar în funcție de latitudinea geografică a zonei.
Folosit pentru a măsura presiuni joase cu precizie ridicată. micromanometre (Fig. 5). Un astfel de micromanometru este format dintr-un rezervor 1 și un tub înclinat 2 cu o scară. Un lichid este turnat în rezervor (cel mai adesea alcool), iar un capăt al tubului intră în rezervor, formând vase comunicante cu acesta. Sub presiune p = p 1 - R G pe lichidul din vas se misca in tub si ocupa o pozitie pe scara L. La un unghi Aînclinarea tubului, presiunea măsurată cu un micromanometru este determinată de formulă p=ρgHsinα.
Aparatul este montat într-o carcasă montată cu
șuruburi de reglare strict în funcție de nivel.
Pentru a măsura diferența de presiune în două rezervoare sau în două puncte ale unei conducte, așa-numita manometre diferenţiale
.
Schema de conectare a unor astfel de
manometrul la obiectul măsurat este prezentat în fig. 6. Se lasa pe suprafata unui lichid cu densitatea ρ intr-un vas A presiune R A ,
pe suprafața unui lichid cu aceeași densitate ρ în vasul B - presiunea pv. Dacă manometrul este umplut cu un lichid a cărui densitate este ρ man, atunci se poate scrie următoarea ecuație:
p a \u003d ρgH2 \u003d r în + ρgH3 + ρ man gh
Având în vedere că h 2 -h 1 \u003d-h, obținem p a -r în \u003d (ρ man -ρ) gh. Astfel, diferența de presiune este determinată de diferența de niveluri ale lichidelor din genunchii manometrului diferențial și diferența de densități ale lichidelor din manometru și rezervoarele care se măsoară.
Concluzie.
Presiunea este unul dintre cei mai importanți parametri ai proceselor chimico-tehnologice. Corectitudinea procesului de producție chimică depinde adesea de valoarea presiunii. În cazul general, presiunea este înțeleasă ca limita raportului dintre componenta normală a forței și aria pe care acționează forța. Cu o distribuție uniformă a forțelor, presiunea este egală cu coeficientul împărțirii componentei normale a forței de presiune la aria pe care acționează această forță. Valoarea unității de presiune depinde de sistemul de unități ales (Tabelul 1).
Distingeți între presiunea absolută și presiunea manometrică. Presiunea absolută P a este un parametru al stării materiei (lichide, gaze și vapori). Excesul de presiune p și este diferența dintre presiunea absolută P a și presiune barometrică P b (adică presiunea ambientală):
R și \u003d R a - R b.
Dacă presiunea absolută este mai mică decât presiunea barometrică, atunci
R B \u003d R b - Ra,
unde P in - rarefacţie.
Unități de presiune: Pa (N/m2); kgf / cm 2; mm w.c. Artă.;
tabelul 1
Relația dintre unitățile de presiune:
Întrebări de control.
1. Care este magnitudinea efectului de forță al unui lichid asupra solidelor?
Răspuns: Presiunea este forța exercitată de un fluid asupra unui solid.
2. Ce presiune se măsoară cu ajutorul manometrelor?
Răspuns: cu ajutorul unui manometru nu se măsoară presiunea absolută din vas, ci excesul de presiune din acesta.
3. Ce este presiunea absolută?
Răspuns: Presiunea absolută este presiunea totală măsurată prin împărțirea unității de suprafață la unitatea de suprafață cauzată de lichid. Este egal cu suma presiunii atmosferice și a presiunii manometrice.
Bibliografie:
V.E. Egorushkin „Fundamentele hidraulicei și ingineriei termice”