Как найти давление в жидкостном манометре

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.

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.

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.

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.

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.

Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра

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

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.

Металлический манометр

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

Устройство металлического манометра 1-го типа

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

Изогнутая пустотелая трубка 1 запаяна с одного конца. С другой стороны она соединяется с краном 5. 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.

Устройство металлического манометра 2-го типа

На рисунке 6 представлено 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.

Поправки к показаниям жидкостных манометров. При точном измерении давления жидкостными манометрами необходимо учитывать погрешности, связанные с влиянием температуры и ускорения свободного падения на показания приборов.  [c.37]

Таким образом, схема измерения давления жидкостным манометром непосредственно следует из представления о давлении как о силе, приходящейся на единицу площади.  [c.59]

Измерение давления. Жидкостные манометры. Если разность давлений воздуха в сосуде и во внешней атмосфере не очень велика, то ее легко измерить при помощи П-образной стеклянной трубки, частично наполненной жидкостью (рис. 11). Пренебрегая собственным весом воздуха, мы получим следующие соотношения. В сечении А давление жидкости равно тому давлению рх, под которым находится воздух в сосуде. В другом колене 11-образной трубки на той же высоте, т. е. в сечении В, давление также равно рх (сообщающиеся сосуды ) На свободной поверхности жидкости, т. е. в сечении С, давление жидкости равно атмосферному давлению ро. Обозначая превышение уровня жидкости в правом колене над уровнем в левом колене через Н, мы  [c.30]

Поверхностное натяжение и вызываемые им капиллярные эффекты приходится учитывать при измерении давления жидкостными манометрами с трубками небольших диаметров, при истечении жидкости через малые отверстия и т. д.  [c.18]

На принципе измерения давления (жидкостным манометром) основан также ртутный датчик (см. стр. 467).  [c.437]

Пример 1. Измеренное давление жидкостным манометром к( = 700 мм рт. ст. при = 30 С и = 9,8155 м/с (для Москвы). Коэффициенты 6 и а соответственно равны 0,00018 и 0,000012 К .  [c.359]

Поправка на расположение прибора зависит от высоты столба жидкости в соединительной линии и в случае необходимости вводится так же, как и при измерении давления жидкостными манометрами.  [c.229]

Для измерения относительно больших давлений жидкостные манометры приобретают большую (часто неприемлемую) высоту. В этом случае вопрос измерения решается применением манометра Д. И. Менделеева, представляющего собой ряд последовательно соединенных трубок, наполовину заполненных ртутью, над которой находится вода  [c.10]

Для измерения относительно больших давлений жидкостные манометры приобретают боль-Шую (часто неприемлемую) высоту. В этом случае для измерения можно применить манометр Д. И. Менделеева, представляющий собой рад  [c.10]

Подавляющее количество приборов, применяемых для измерения давления, являются манометрами избыточного давления, которые по принципу действия разделяются на жидкостные и деформационные  [c.208]

Этот принцип измерения давлений используется в жидкостных манометрах и барометрах. В жидкостном манометре (рис.  [c.505]

К жидкостным манометрам относятся пьезометры (рис. 2.5, а) и U-образные манометры (рис. 2.6). Измерительной жидкостью в пьезометрах, которые применяются для измерения небольших давлений, является жидкость, давление в которой измеряется. Измерительной жидкостью в  [c.13]

U-образных манометрах может быть вода, ртуть, спирт. Область применения того или иного жидкостного манометра определяется значением измеряемого давления, так как от этого зависят габариты прибора. Жидкостные приборы используются и для измерения вакуумметрического давления. Замерив по манометр-вакуумметру значение /г, давление рассчитывают по уравнению гидростатики (2.4). Так, избыточное давление в точке А (рис. 2.6), измеренное U-об-разным манометром.  [c.13]

Для измерения давления и разряжения используют манометры и вакуумметры. Манометры подразделяют на жидкостные (водяные, ртутные) и механические (пружинные и мембранные). Вакуумметры бывают жидкостные и пружинные.  [c.18]

Жидкостные манометры. Очень распространенными являются U-образные ртутные манометры, которые при всей своей простоте обеспечивают высокую точность измерений. Такой манометр состоит из стеклянной трубки,, прикрепленной к доске со шкалой (рис. 21). Один конец трубки соединяется с областью, в которой необходимо измерить давление, например, с резервуаром А, а другой является открытым, соединенным с атмосферой. Трубка заполняется ртутью примерно на половину высоты. До подключения манометра к области давления ртуть будет стоять в обоих коленах на одном уровне. После того как манометр будет соединен с областью давления, ртуть в левом колене начнет понижаться, а в правом — повышаться до тех пор, пока вся система не уравновесится. При этом равновесие наступит в тот момент, когда будет достигнуто равенство давлений в сечении 5—S (рис. 21)  [c.44]

Метод непосредственной оценки — это метод, в котором значение измеряемой величины непосредственно отсчитывается по шкале измерительного прибора (измерение температуры жидкостным термометром, измерение давления манометром и т. д.).  [c.5]

U-образные жидкостные манометры. Для измерения небольших избыточных давлений и разрежений используют U-образные жидкостные манометры (рис. 4.1). В качестве рабочей жидкости обычно применяется вода (иногда ртуть и другие жидкости). Внутренний диаметр стеклянной трубки должен быть не менее 8… 10 мм, так как при меньшем диаметре начинают про-  [c.35]

В зависимости от измеряемого давления (абсолютное, манометрическое, вакуумметрическое или разность давлений) приборы для измерения давлений разделяются на барометры, манометры, вакуумметры, дифференциальные манометры. По типу рабочего органа и принципу действия эти приборы можно разделить на жидкостные, пружинные, электрические и др.  [c.129]

На рис. 2.2 показана схема измерения избыточного давления жидкости или газа с помощью U-образного жидкостного манометра и жидкостного вакуумметра по разности высот h рабочей жидкости  [c.16]

Приборы для измерения давления и разрежения подразделяют на жидкостные, пружинные и поршневые. В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости. Простейший жидкостный манометр состоит из U-образной стеклянной трубки, заполненной жидкостью до некоторой отметки. Кроме U-образного манометра, применяют однотрубные жидкостные микроманометры с наклонной трубкой. Наибольшее распространение для измерения давления и разрежения получили пружинные манометры — показывающие или самопишущие. Манометры часто снабжают устройством для дистанционной передачи показаний или сигнализации. Поршневые манометры применяют для проверки рабочих и образцовых пружинных манометров.  [c.262]

Для измерения давления применяются следующие приборы барометры измеряют атмосферное давление, манометры — избыточное (на рис. 1.7 показан жидкостный манометр), вакуумметры — ва-  [c.16]

Приборы для измерения давления 10, 455 — см. также Вакуумметры жидкостные Дифманометры жидкостные Жидкостные приборы для измерения давления Манометры Микроманометры  [c.547]

Жидкостные вакуумметры 11 Жидкостные дифманометры 11 Жидкостные манометры 610 Жидкостные приборы для измерения давлений 10 Жидкостные термометры 4  [c.710]

Приборы для измерения давления 10 — см. также Вакуумметры жидкостные, Дифманометры Жидкостные приборы для измерения давления Манометры Микроманометры Привод двухдвигательный 514, 515 — ионный 519  [c.724]

Измерение давления газа осуществляется жидкостными манометрами, удельный вес заполняющих жидкостей подбирается таким образом, чтобы отсчитываемый перепад был не меньше 300—400 мм, что обеспечивает точность отсчета 0,5% и относительную оценку расхода с ошибкой не более 0,25%. Давление мазута надежно определяется пружинным манометром класса 0,5—1,0, что дает ошибку в расходе 0,25—0,5%.  [c.325]

III. Измерение давлений и разрежений пружинные и сильфонные манометры U-образные жидкостные манометры и тягомеры ртутные барометры для измерения давления атмосферного воздуха.  [c.14]

Обычно среднее действительное абсолютное давление исследуемой среды, измеренное при помощи жидкостных манометров при одинаковых внутренних диаметрах стеклянных трубок (значением ДА пренебрегают), определяется по формуле  [c.179]

Для измерения небольшого избыточного давления эталонным прибором является U-образный жидкостный манометр. Схема его представлена на рис. 2-1. Избыточное давление Ризб уравновешивается столбом жидкости высотою h. Это давление может быть определено так  [c.65]

На рис. 1.1 приведены схемы приборов для измерения давления. Жидкостный манометр представляет собой U-образную трубку, заполиенную жидкостью и одним концом присоединенную к сосуду, в котором измеряется давление газа (рис. 1,1, а, б). На жидкость на другом конце трубки действует атмосферное давление Ратм- Если давление в сосуде РаЛс больше Рят, жидкость занимает положение, соответствующее рис. 1.1, а. В этом случае разность уровней столбов жидкости в обоих коленах U-образной трубки соответствует избыточному давлению  [c.9]

Абсолютная погрешность измерения давления жидкостными манометрами при визуальном определении положений уровня составляет 1—2 мм, что соответствует классу точности 0,1—0,2 (при Я=1 м). Точность таких маномет-  [c.59]

Промышленностью выпускаются жидкостные дифма-нометры с ртутью в качестве манометрической жидкости на абсолютные давления до 15 МПа, которые можно применять как манометры избыточного давления с верхним пределом измерения 1,3-10 Па. Абсолютная погрешность измерения давления этими манометрами колеблется от 250 до 2000 Па.  [c.60]

На рис. 171, а изображен простейший прибор для измерения давления — жидкостный U-образный ( у -образный) манометр (тягомер), представляющий собой U-образную стеклянную трубку, снабженную миллиметровой шкалой и занолненную в нижней части жидкостью (водой, спиртом или ртутью). Одно из колен стеклянной трубки соединено с пространством, в котором измеряется давление, другое колено открыто и сообщается с атмосферой. Величину разрежения или давления отсчитывают по разности высот уровней жидкости в обоих коленах U-образной трубки.  [c.302]

Различают давление атмосферное (или барометрическое), абсолютное, избыточное и вакуумметрическое. Абсолютное давление представляет собой сумму избы-точного и атмосферного давлений. Вакуумметрическое давление (разрежение) — давление меньше атмосферного. Для измерения давления применяют манометры, которые по принципу действия подразделяются на жидкостные, деформационные, грузопоршневьш, электрические, ионизационные и тепловые. Грузопоршневые манометры — образцовые приборы электрические имеют ограниченное применение в эксплуатации котлов ионизационные и тепловые в теплотехнике не используют.  [c.30]

Газовый термометр тарируется по тройной точке воды (То = 273,16 К). Для этого его помещают в специальные ванны, где реализовано существование всех трех фаз — льда, воды и пара. Давление газа ра в газовом термометре при этом несколыко превышает атмосферное и точно измеряется жидкостным манометром по перепаду Но. Далее газовый термометр помещают в систему, где необходимо измерить температуру Т. Допустим Т>То, тогда давление газа в газовом термометре увеличится, уровень ртути в левом колене манометра опустится, а в правом поднимется. Чтобы обеспечить условие постоянства объема газа (3.2), через вентиль О в манометр подают ртуть, чтобы при каждом измерении ее уровень в левом колене находился на отметке С. Установившийся перепад Я, соответствующий новому значению р, показан на рис. 3.1. Температура определяется по (3.2) Т=То р/ро) = 72  [c.72]

Ответ правильный. Анализируя формулу для определения разности давлений по двужидкостному дифференциальному манометру Ар = h (р — p )g, видим, что при заданном пределе измерения h (для обычных жидкостных манометров глаз различает h > 1 мм) Ар будет тем меньше (т.е. точность измерения выше), чем меньше р . Следовательно, отпадает ртуть как жидкость с наибольшей плотностью. Но бензин использовать вообще невозможно при данной конструкции манометра, так как он имеет плотность меньшую, чем у воды, и поэтому будет всплывать в ней. Остается для использования четыреххлористый углерод, плотность которого р = 1600 кг/м .  [c.23]

По ходу газа на газовом вводе размещается следующее осноь ное оборудование запорная задвижка на обводном газопроводе / (см. рис. 13), главная задвижка 2, фильтр 3, запорный предохранительный клапан 4 с дополнительной головкой 5 или без нее регулятор давления 6 и газовый счетчик 7. Для измерения давления газа, поступающего в котельную после регулятора, устанаь ливается жидкостный манометр 9, а для контроля за давление,. в городской сети на вводе — ртутный или пружинный манометр 12.  [c.35]

Перепад давлений на контрольных участках всюду, где это возможно, следует измерять дифференциальным способом, так как это точнее и вдвое сокращает затраты времени. Необходимый для измерений прибор выбирается из условий, чтобы его цена деления не превышала 1 % измеряемой величины. В U-образиом жидкостном манометре цена деления не должна быть меньше 1 мм, в связи с чем весь перепад уровней должен быть больше 100 мм. Трубки прибора должны иметь внутренний диаметр 8—10 мм, чтобы ослабить капиллярный эффект. Для заполнения /-образных манометров предпочтительнее выбирать жидкости, хорошо смачивающие или вовсе не смачивающие стенки (ртуть, спирт), так как в этом случае их уровень не цепляется за стекло. Отсчет ведется по наивысшей точке выпуклого и наинизшей точке вогнутого менисков.  [c.143]

Пневмометрическая трубка, ввеаенная в трубопровод навстречу потоку (рис. 2-55) и соединенная с жидкостными манометрами, может служить для измерения как статического давления или разрежения, так и динамического а-пора. ,  [c.99]

МОЩЬЮ простых газовых трубок / — газовая трубка 1 — 1 /j / для измерения стати-U-образный жидкостный манометр 4 — резиновая трубка 5—штуцер с енутренним дпнамнческпгп напора запыленного потока / — наконечник н 4 —внешняя трубка новкн Д1Я измерения расхода газа и воздуха с помощью диафрагмы, / — газопровод 7 —резиновые трубки — отверстие 0 4 — 5 мм для отбора давления S — микромано-новая пробка.  [c.127]

В табл. 2-21 приводится величина поправки на капиллярность в зависимости от внутреннего диаметра стеклянной трубки. Среднее действительное абсолютное давление исследуемой среды, измеренное при номоши жидкостных манометров с учетом поправок на капиллярность,  [c.178]

В последнее время при испытании и наладке котельных установок широко применяются одно- и многостекольные балонные жидкостные манометры для измерения разрежений (рис. 2-106) и давлений (рис. 2-107) потока. На рис. 2-107 показана установка одностекольного жидкостного манометра для измерения давлений (штуцер 2 приме-  [c.183]

I — наконечиик 2 и 4 — микроманометры и U-образные жидкостные манометры 3—циклон (рис. 2-136) 5 — термометр б — диафрагма 7 эжектор (рис. 128) eS — резиновые трубки 9 — фильтр резиновые муфты 7/—растинритель (рис. 2-129) 12 — сальник 13 — барометр 14 — пылеотборная трубка 75 —трубки для измерения разности статических давлений 16, 17, 18 — вентили.  [c.219]

---

Жидкостные манометры.

В жидкостных манометрах используется
принцип сообщающихся сосудов, в которых
уровни рабочей жидкости совпадают при
равенстве давлений над ними, а при
неравенстве занимают такое положение,
когда избыточное давление в одном из
сосудов уравновешивается гидростатистическим
давлением избыточного столба жидкости
в другом. Такие манометры выполняются
двухтрубными (или U—образными)
и однотрубными ( или чашечными)
(рис. 8).

В двухтрубных манометрах (рис.8, а)
разность давлений Р определяется по
высоте столба жидкости h,
уравновешивающей эту разность

Р = Р₁ – Р₂ = h
 q
,

где 
— плотность рабочей жидкости, кг/м³;
q – ускорение свободного
падения, м/с².

Рис.
8. Жидкостные манометры

В чашечных манометрах (рис. 8, б) одна
из трубок заменена широким сосудом, в
который подается большее из измеряемых
давлений. Рабочая жидкость доливается
в манометр до нулевой отметки. При
измерении объем жидкости, вытесненный
из широкого сосуда, равен объему жидкости,
поступившей в измерительную трубку.
Разность давлений Р определяется по
уравнению:

Р = Р₁ – Р₂ = 
q (h₁
+h₂) = 
q h₂
(1 + /F),

где ,
F – площади поперечного
сечения измерительной трубки и широкого
сосуда.

Если F/
= 400, то изменением уровня жидкости в
широком сосуде пренебрегают (h₂
= 0) и при измерении учитывают только
уровень в измерительной трубке. В
качестве жидкостей используется вода,
ртуть, трансформаторное масло. Для
исключения влияния капиллярных сил в
манометрах рекомендуется использовать
стеклянные трубки с внутренним диаметром
8-10 мм.

Пределы измерения жидкостных манометров
не превышают 10⁵ Па и зависят от
геометрических размеров системы и от
плотности рабочей жидкости. Для
двухтрубных манометров погрешность
измерения составляет 2
мм, а для чашечных 1
мм. Для уменьшения погрешности измерения
используют чашечные манометры с наклонной
трубкой (микроманометры).

Жидкостные манометры применяются для
измерения избыточного давления больше
атмосферного и для измерения давления
меньше атмосферного (вакуумметрического).
Для жидкостных манометров кроме
погрешности измерения высоты столба
жидкости, необходимо учитывать
погрешности, обусловленные отклонением
от расчетных значений местного ускорения
свободного падения, плотности рабочей
жидкости, расхождение температурных
коэффициентов шкалы, стекла и рабочего
вещества. Местное ускорение свободного
падения рассчитывается по уравнению:

q
=
q_н
1
– 0,0026 соs (2

) –2 · 10^-7 Н,

где q_н – нормальное ускорение
свободного падения, равное 9,80665 м/с²;

— отклонение географической широты от
широты 45 ºС, соответствующей нормальному
ускорению свободного падения; Н – высота
над уровнем моря, м.

Высота столба рабочей жидкости, измеренная
при температуре t, ºС (h_t),
приводится к 0 ⁰С (h₀)
по формуле:

h₀ =
h_t 1-(-
)
· t ],

где  – коэффициент
видимого расширения рабочего вещества
в стекле ( для ртути 
= 0,99918, воды  = 0,0002,
этилового спирта 
= 0,0011) 1/С; 
— температурный коэффициент линейного
расширения материала шкалы (для стекла
 = 0,000009, латуни 
= 0,000019; стали  =
0,000011),
.

Рис.9.
Колокольный дифференциальный манометр

К жидкостным манометрам относятся также
колокольные дифференциальные манометры
(рис. 9), которые применяются для
измерения разности давлений от 100 до
1000 Па. Измеряемая разность давлений в
колокольных дифманометрах определяется
по положению колокола. Такие дифманометры
бывают с гидростатистическим или с
пружинным уравновешиванием. При
гидростатическом уравновешивании в
результате перемещения толстостенного
колокола изменяется архимедова сила,
что приводит к уравновешиванию колокола
в различных положениях при соответствующих
разностях давлений. При пружинном
уравновешивании перемещение тонкостенного
колокола вызывает деформацию соединенной
с ним пружины, в результате чего происходит
уравновешивание. Предельно допускаемое
рабочее избыточное давление измеряемой
среды 0,25 МПа. В качестве заполнителя
поплавкового сосуда используются
различные масла, ртуть, спирты.

Достоинством жидкостных манометров и
дифманометров являются их простота и
надежность при высокой точности
измерений. К недостаткам следует отнести
возможность выплескивания рабочей
жидкости при резких изменениях давления
в мерительную линию или атмосферу.

Последнего недостатка лишены деформационные
манометры и дифманометры, которые
содержат упругие чувствительные
элементы, осуществляющие преобразование
давления в пропорциональное перемещение
рабочей точки этого элемента. Рабочий
диапазон выбирается в области упругих
деформаций с обеспечением запаса на
случай перегрузки чувствительного
элемента. В зависимости от типа
применяемого чувствительного элемента
деформационные манометры разделяются
на трубчато-пружинные, сильфонные и
мембранные.

Пружинные манометры.

В трубчато-пружинных манометрах в
качестве чувствительного элемента
применяется трубчатая пружина, которая
может быть выполнена одновитковой или
многовитковой. На рис. 10. показан
одновитковый манометр,

Рис.
10 Трубчато-пру­жинный манометр.

который
посредством ниппеля 1 соединяется с
объемом измеряемой среды, к внутренней
стороне ниппеля прикреплена изогнутая
по определенному радиусу пустотелая
трубка 2 овального сечения. Свободный
конец трубки 2 запаян и соединен с
показывающим механизмом 3. Под действием
сил давления трубка 2 раскручивается
на величину, пропорциональную давлению.
Такие манометры градуируются по
контрольно-образцовым приборам.

Деформационные манометры могут быть
использованы для измерения как избыточного
давления (манометры), так и вакуумметрического
(вакуумметры). Верхний предел измерения
избыточного давления составляет до 10³
МПа, а предел измерения пружинных
вакуумметров находится в диапазоне от
0,1 до 0 МПа. Для повышения чувствительности
манометров применяют многовитковые
трубчатые пружины.

Рис.
11. Многовитковые манометры.

Трубчатая пружина 1 (рис.11, а) припаяна
к неподвижному держателю 2, заканчивающимся
ниппелем 3. Запаянный конец трубки
соединен с тягой 4, передающей перемещение
пружины на ось 5, которая посредством
рычажной системы соединяется с
указательной манометрической стрелкой.
Угол раскручивания многовитковой
пружины значительно больше по сравнению
с одновитковой. Многовитковая пружина
может быть выполнена как из металла,
так и из других материалов. На (рис. 11,
б) изображен стеклянный деформационный
манометр, где стеклянная трубчатая
спираль 1 размещена в стеклянном чехле
2, давление в котором может быть равно
атмосферному, быть больше или меньше
него. Отсчет показания прибора производится
по отклонению зеркала 3 при помощи метода
зеркала и шкалы. Такой прибор позволяет
измерять давление с точностью до 1 мм
рт. ст. при сравнительно малых разностях
давления внутри и снаружи спирали.

Деформационные манометры выполняются
двух типов: показывающие и самопишущие.
Для автоматизации проведения эксперимента
как показывающие, так и самопишущие
манометры содержат дополнительные
устройства для преобразования перемещения
конца запаянной трубчатой пружины в
пропорциональный электрический или
пневматический сигнал.

Мембранные манометры.

Принцип действия мембранных манометров
основан на измерении деформации
гофрированной мембраны, односторонне
нагружаемой контролируемым давлением.
Максимальный прогиб мембран (1 мм)
значительно меньше хода трубчатых
пружин (2-3 мм), вследствие чего кинематическая
передача на стрелку прибора должна
иметь большее передаточное число.
Мембраны обладают значительной жесткостью
и потому менее восприимчивы к вибрациям.
Защита от агрессивных жидкостей и газов
обеспечивается нанесением на мембраны
защитных покрытий или пленок. Защита
мембран от перегрузок по давлению
осуществляется сравнительно просто.
Диапазон измерения мембранных манометров
находится в пределах 63…4000 мм.вод.ст. и
0,6…25 бар. По точности измерения обычно
выпускаемые промышленностью мембранные
манометры соответствуют классу 1,6
(погрешность не превышает 1,6% диапазона
измерения).

Сильфонные манометры.

Сильфоном называется тонкостенная
цилиндрическая трубчатая оболочка с
поперечной кольцевой гофрировкой.
Сильфоны изготовляют в двух вариантах:
бесшовные из тонкостенных цельнонатянутых
трубок (рис.12, а) и сварные из плоских
гофрированных кольцевых мембран (рис.12,
б). Сварные сильфоны более чувствительны,
чем бесшовные, т.к. могут быть изготовлены
с большей глубиной гофров, более стабильны
по своим упругим свойствам, а также
проще в изготовлении. Однако большое
количество сварных швов снижает
надежность таких сильфонов.

Цельнонатянутые сильфны применяют
чаще. Сложность технологии бесшовных
сильфонов ограничивает выбор материалов,
пригодных для их изготовления. Бесшовные
сильфоны изготавливают из нержавеющей
стали, бериллиевой бронзы. Основными
размерами являются: наружные диаметры
D=4,5…160 мм, толщина стенок
=0,08…0,25 мм, число
витков n=4…16.

Рис.
12. Сильфон: а) цельнонатянутый; б) сварной.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Манометры и насосы

Манометры

«Искусство быть мудрым состоит

в умении знать, на что следует обращать внимание»

У. Джемс

В данной теме познакомимся с манометром.

В прошлых темах разговор шёл о сообщающихся сосудах. Сообщающиеся сосуды – это сосуды, имеющие соединяющую их часть и заполненные покоящейся жидкостью.

Вывели закон сообщающихся сосудов, согласно которому, в открытых сообщающихся сосудах уровень поверхностей однородной жидкости устанавливается на одинаковом уровне (при условии, что давление воздуха над поверхностью жидкости одинаково) и не зависит от формы сосудов.

Было установлено, что газы обладают массой и весом. Кроме того, земная атмосфера также обладает весом вследствие действия на нее притяжения Земли, а, следовательно, производит давление, которое называется атмосферным давлением. Для измерения атмосферного давления существуют приборы, называемые барометрами.

Однако одним измерением атмосферного давления человек ограничится не может. Ведь любые газы имеют вес и, следовательно, способны создавать давления. При этом это давление может быть как больше, так и меньше атмосферного. Так вот, для измерения таких давлений существует прибор, который называется манометр. В переводе с греческого «манос» означаете редкий, неплотный, а «метрео» — измеряю.

Все манометры делятся на два вида — это жидкостный и металлический манометры.

Чаще всего жидкостный манометр используется для измерения разности давлений в сосуде и атмосферного. Он представляет собой U‑образную стеклянную трубку, заполненную какой-либо жидкостью. Согласно закону сообщающихся сосудов, поверхности жидкости в такой трубке устанавливаются на одинаковом уровне, так как на них действует только атмосферное давление.

Чтобы разобраться как работает манометр, соединим одно колено трубки к сосуду с газом, давление которого необходимо измерить, а другое колено оставляют открытым. Если уровень поверхности жидкости в колене, соединенном с сосудом, выше, чем в открытом, значит давление газа в сосуде меньше атмосферного давления на величину давления столба жидкости высотой h.

Если же нагревать этот сосуд с газом, то скорость его молекул возрастет, а значит, они чаще будут сталкиваться со стенками сосуда и тем самым создавать большее давление. Вследствие чего газ будет оказывать большее давление на жидкость в манометре, вытесняя её в открытое колено.

Таким образом, с помощью жидкостного манометра по высоте избыточного столба жидкости мы можем судить об изменении давления.

С помощью жидкостного манометра можно измерять и давление в жидкостях на небольших глубинах. Для примера возьмем небольшую коробочку, одна сторона которой затянута пленкой, и соединим ее с манометром при помощи резиновой трубочки. Будем постепенно погружать нашу коробочку в сосуд с водой. Чем глубже она погружается, тем больше становится разность высот в коленах манометра и, следовательно, тем большее давление производит жидкость на коробочку.

Ранее рассматривалось гидростатическое давление, где говорилось о том, что на одном и том же уровне давление внутри жидкости по всем направлениям неизменно. Проверим это утверждение с помощью жидкостного манометра и коробочки. Для этого установим коробочку на любой глубине внутри жидкости и будем ее поворачивать. И действительно, показания манометра не меняются, что говорит о том, что утверждение было верным.

У жидкостных манометров есть один серьезный недостаток — ими можно измерять давление, отличающееся от атмосферного лишь незначительно. Так, например, если давление газа в сосуде будет больше атмосферного в два раза, то согласно формуле высота столба жидкости в манометре будет определяться как отношение атмосферного давления к произведению плотности жидкости и коэффициента g.

Если в качестве жидкости в манометре использовать воду, то высота ее столба составит более 10 м. Таким образом, прибор получается очень больших размеров.

Можно сказать, что вместо воды можно использовать ртуть. Действительно, при использовании ртути размеры уменьшаются в 13,6 раза, но возникает новая проблема —  пары ртути ядовиты.

А если давление газа в несколько раз больше атмосферного? Для измерения высоких давлений применяется металлический манометр. Его основным элементом является полая тонкостенная металлическая трубка, согнутая в дугу. Один конец этой трубки закрыт, а другой присоединяется к сосуду с исследуемым газом.

       

Закрытый конец трубки через зубчатый механизм соединен со стрелкой, двигающейся относительно шкалы. Чем больше будет давление в трубке, тем больше будет отклонятся стрелка. Ноль на такой шкале соответствует атмосферному давлению. Если стрелка стоит на цифре 4, то давление в сосуде в 5 раз больше атмосферного.

Упражнения.

Задача 1. Определите давление в сосуде, изображенного на рисунке, если в манометре использована ртуть.

Задача 2. Чему равно давление ртути в точках А, Б и В, манометра, представленного на рисунке, если атмосферное давление можно считать нормальным?

Основные выводы:

– Манометр – прибор, используемый для измерения разности давлений.

– Все манометры делятся на два вида — это жидкостный и металлический.

– Жидкостный манометр используется для измерения разности давлений в сосуде и атмосферного.

– Для измерения высоких давлений применяется металлический манометр. Его основным элементом является полая тонкостенная металлическая трубка, согнутая в дугу. Один конец этой трубки закрыт, а другой присоединяется к сосуду с исследуемым газом. Закрытый конец трубки через зубчатый механизм соединен со стрелкой, двигающейся относительно шкалы.

– Ноль на шкале металлического манометра соответствует атмосферному давлению.

Пройдите тест