Измерение давления газа: Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа). Как измерить давление газа в газовом котле своими руками

Содержание

10.4. Измерение давления газа

P = F/S 

где F-сила, ньютон, Н; S- площадь, m2.

Единица 1 Н/м2 = 1 Па, а 1 атм = 101325 Па, внесистемная единица давления «бар» равна 105 Па.Для измерения давления широко применяют ртутные и водяные манометры. С ними связаны еще две единицы измерения давления: миллиметр ртутного столба, сокращенно — мм рт. ст., или торр, и миллиметр водяного столбе сокращенно — мм вод. ст., или мм Н2O.

Обозначение единицы давления «торр» связано с именем Торричелли, Эванджелиста (1608 — 1647) — итальянского физика и математика, ученика Г. Галлилея. Торричелли впервые изобрел ртутный барометр. Единица давления 1 торр равна гидростатическому давлению столба ртути высотой 1 мм на плоское основание при 0 °С. Единица давления 1 мм вол. ст. равна гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм на плоское основание при +4 °с

Соотношения между единицами измерения давления: 1 торр = 133,322 Па 1 атм = 760 торр, 1 торр = 13,5951 мм вод. ст., 1 мм вод. ст. = 9,807 Па = 7,678-10-2 торр.

Для измерения давления применяют жидкостные, мембранные, пружинные, тепловые и электрические манометры различных конструкций с использованием простых и сложных электронных и оптических схем.

Манометры, предназначенные для измерения атмосферного давления, называют барометрами (от греч. baros — тяжесть и metreo — измеряю), для измерения давления ниже атмосферного — вакуумметрами, а для измерения разности двух давлений ни одно из которых не является атмосферным, — дифманотрами, или дифференциальными манометрами.

Жидкостные манометры. Жидкостные манометры — самые простые и точные приборы для измерения давления. В таком приборе измеряемое давление (или вакуум) либо разность давлений уравновешиваются давлением столба манометрической жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения давления жидкостными манометрами — от 10-4 до 105 Па (или от 10-6 до 760 торр).

Жидкостные манометры делят на две большие группы: барометры и вакуумметры. Их применяют в основном для определения давления в лабораторных условиях и для проверки других манометров.

Манометрической жидкостью в жидкостных манометрах чаще всего является ртуть, а при малых диапазонах измерения давления — вода, этанол, толуол, силиконовое масло. 

Ртуть в обычных условиях имеет очень небольшое давление пара и обладает неизмеримо малой способностью растворять газы.

Рис. 241. Ртутный барометр (в). Высота мениска (б). U-образный барометр с отрытым коленом (в) и U-образный дифбарометр (г)

Однако высокое поверхностное натяжение ртути приводит к тому, что ее мениск даже в достаточно широких трубках имеет выпуклый вид. Обусловленная этим явлением погрешность измерений для манометрических трубок с внутренним диаметром 8 мм составляет около минус 0,07 мм, а при диаметре 16 мм -примерно минус 0,01 мм.

Ртутные барометры делят на чашечные с вертикальным расположением барометрической трубки, U-образные и на приборы с наклонной барометрической трубкой.

В первом типе приборов чашка 5 (рис. 241,а), наполненная ртутью, непосредственно сообщается с атмосферой через защитный патрон 6, а барометрическая трубка 3 имеет запаянный конец и снабжена наружной шкалой 1 с подвижной шкалой-нониусом 4, позволяющей измерять положение мениска ртути с погрешностью ±0,1 мм. Положение мениска ртути и определяет внешнее атмосферное давление в мм рт. ст. Защитный патрон 6 служит для предотвращения попадания пыли на открытую поверхность ртути в сосуде 5. Он содержит активированный уголь, пропитанный иодом, и закрыт с двух сторон полимерной ватой. Такой фильтр защищает ртуть от пыли и одновременно не позволяет проникать пару ртути из сосуда 5 в помещение.

Для приготовления адсорбента 20 г активированного угля пропитывают раствором, содержащим 5 г иода в 50 мл метанола, отфильтровывают и высушила воздухе.

Прежде чем проводить какие-либо отсчеты, барометр устанавливают строго вертикально по отвесу 7. Отклонение на 1° от вертикали вызывает погрешность в измерении давления ±0,1 мм при высоте столбика ртути h=760 торр.

Отсчет значения h, берут от нижней нулевой точки шкалы когда острие 8 касается поверхности ртути, до верхней линии 0-0 мениска ртути в трубке 3 (рис. 241,6). При оценке положения мениска он должен находиться на уровне глаз. Вследствие отражения делений шкалы, нанесенных на трубку, от поверхности ртути, положение верхней точки мениска трудно заметить. Поэтому отсчет для барометрических трубок с нанесенными на них делениями рекомендуют брать на фоне передвижном полости бумаги или стекла, имеющей одну половину черную -другую белую (см. рис. 81,е). Окулярную нить зрительной трубы для отметки 0-0 (на рис. не показана) устанавливают так, чтобы деления шкалы, если она нанесена на барометрическую трубку оказались сбоку, а не перед глазами.

Истинное расстояние h отвечающее температуре 1 между острием 8 и верхней точкой мениска 0-0 на шкале, отличается из-за термического расширения шкалы от произведенного отсчета ht и равно:

(Ю.2)

где отсчет по шкале при температуре t, — температура, при которой градуировалась шкала; а — коэффициент линейного расширения материала шкалы; значения а для стекла и латуни равны соответственно 1 • 10-5 и 2 • 10-5 на 1 °С.

После приведения значения ht, к истинному ht0 вносят еще и температурную поправку. Тогда

(10.3)

где beta — коэффициент объемного расширения ртути, равный 1,8168*10-4 на 1 °С в температурном интервале 0—100 oC.

Эта поправка приводит объем ртути, отвечающий температуре t, к объему, занимаемому ею при 0 °С. Поэтому ртутные манометры в процессе измерения давления должны быть защищены от изменения температуры вдоль барометрической трубки. Погрешность в оценке температуры на 1 °С будет соответствовать погрешности 0,12 мм при определении давления.

Если ртутный барометр содержит над ртутью остаточный воздух, то исключить его влияние на показания прибора можно только калибровкой такого барометра по образцовому прибору

Ртутный барометр U-образного типа с открытым концом (рис. 241,в) имеет около изгиба сужение 3 для того, чтобы резкие колебания давления не привели к выбросу ртути. Этот типы манометров широко применяют для измерения давлений от 5 до 300 торр. При измерениях трубку 4 соединяют с системой повышенного давления, а трубку 1, снабженную шкалой 2, оставляют открытой на атмосферу.

Тогда давление в системе, связной с манометром через трубку 4, будет равно алгебраической сумме показаний барометра, расположенного вблизи, и данного барометра.

В показания этих двух барометров вносят все поправки, рассмотренные выше при описании барометра. Наиболее серьезным источником погрешностей является капиллярное понижение мениска ртути. В табл. 35 приведены поправки на это явление, которые прибавляют к наблюдаемой высоте ртутного столба.

Данными табл. 35 можно пользоваться только при работе с совершенно сухой и чистой ртутью . Из табл. 35 видно, что применение для манометров трубок небольшого внутреннего диаметра приводит к неприемлемо высоким значениям капиллярного понижения мениска ртути, которое сильно зависит от высоты мениска 1. Поэтому применять для ртутных Урометров и манометров трубки с диаметром меньше 8 мм не Рекомендуют.

Если сечения левой и правой трубок барометра и манометра одинаковы и мениски ртути имеют одну и ту же высоту l, то никаких добавочных измерений проводить не нужно. Если же диаметры трубок разные и мениски ртути не одинаковы по высоте, то следует ввести поправку, представляющую собой разить поправок для верхнего и нижнего менисков.

Рис. 242. Наклонный барометр (а) и U-образный вакуумметр (б)

Перед началом измерений U-образным барометром проводят проверку нуля, соединив с атмосферой оба колена а в дифбарометре (рис. 241,г), соединив оба колена между собой при помощи крана 3 при закрытых кранах 1 и 2 По закону сообщающихся сосудов уровни в обоих коленах при этом устанавливаются на одной горизонтали. Перемещая шкалу 4 вверх или вниз, совмещают ноль шкалы с этой горизонталью.

Наклонный барометр с открытым концом 1 (рис. 242,а) обладает более высокой чувствительностью к изменениям давления по сравнению с U-образным вертикальным барометром. В наклонном колене 3 ртуть продвигается на большее расстояние 1 и измеряемое давление ее столба по шкале 2 равно

(10.4)

где α — угол наклона трубки к горизонтали.

Жидкостные вакуумметры — приборы для измерения небольших давлений газа в системе (вакуум от лат. vacuum — пустота). Вакуум считают низким, если давление соответствует 100 — Па Па (примерно, 1 — 100 торр), среднему вакууму отвечает давление от 100 до 0,1 Па, и высокому — от 0,1 до 10-6 Па.

Для измерения низкого вакуума в интервале 600 — 4*10-4 Па (5 — 300 торр) в лабораториях широко используют U-образный вакуумметр (рис. 242,6). Он является составной частью любой установки по вакуумной перегонке жидкостей (см. разл-8.4).

Высота вакуумметрической трубки 1 определяет значение измеряемого давления. Внутренний диаметр этой трубки равен 9-10 мм.

Критерием отсутствия воздуха в трубке 1 служит появления резкого звука, когда ртуть ударяется в запаянный конец трубки Если в трубке 1 виден хотя бы мельчайший пузырек воздуха вакуумметр нельзя использовать.

 

Другие части:

10.4. Измерение давления газа . Часть 1

10.4. Измерение давления газа . Часть 2

10.4. Измерение давления газа . Часть 3

 

 

К оглавлению

Измерение давления | КИПиА Портал

Давление — это физическая величина, характеризующая напряжённое состояние среды (жидкой или газообразной. Давление возникает в результате действия силы на поверхность тела. Оно определяет термодинамическое состояние веществ. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходится сталкиваться в измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости, и др. Повышенное или пониженное давление (несоблюдение режима) в ходе технологического процесса в каком-либо аппарате может привести к потере качества продукта на конечной стадии процесса.

По Международной системе единиц (СИ), единицей измерения давления принят паскаль (Па) — давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1м² и направленной нормально к ней. Для технических измерений была принята техническая атмосфера, равная давлению, которое производит сила в 1 кгс (9,80665 н) на площадь в 1 см². Разнообразие видов измеряемых давлений, а также областей их применения в технологии обусловило использование наряду с системной единицей давления и внесистемных единиц. К их числу относятся бар, миллиметр ртутного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм — сила на квадратный метр, миллиметр водяного столба.

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

Напоромеры — это манометры избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40 кПа.

Вакуумметры — это приборы для измерения давления разреженного газа.

Тягомеры — это вакуумметры для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более — 40 кПа.

Мановакуумметры — предназначенных для измерения избыточного давления и давления разреженного газа.

Тягонапоромеры — это мановакуумметры для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20 кПа.

Дифманометры — это приборы измеряющие разность двух давлений.

Манометры применяют для измерения постоянных и переменных по направлению давлений.

Постоянным давлением — считают давление, не изменяющееся или плавно изменяющееся по времени со скоростью не более 1% / cек. от суммы верхних пределов измерений приборов.

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

По принципу действия средства измерений давления подразделяются на следующие:

Жидкостные — основанные на уравновешивании измеряемого давления соответствующего столба жидкости.

Деформационные (пружинные) — измеряющие давление по величине деформации упругих различных элементов или по развиваемой ими силе.

Грузопоршневые — в которых измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень.

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

Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием.

В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешиванием мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, называемой затворной или манометрической, применяются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, трансформаторное масло. Выбор рабочей жидкости определяется диапазоном измеряемого давления, условиями эксплуатации и требуемой точностью измерений.

В настоящее время номенклатура жидкостных средств измерений давления с гидростатическим уравновешиванием существенно ограничена. В большинстве случаев они заменены более совершенными деформационными средствами измерений.

К числу жидкостных средств измерений давления (разности давлений и разряжения) с гидростатическим уравновешиванием, ещё применяются на технологических потоках, относятся поплавковые и колокольные дифманометры. Измерение давленияПринцип действия поплавковых дифманометров основан на уравновешивании измеряемого перепада давления гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Поплавковый дифманометр представляет собой два сообщающихся сосуда. Площадь одного сосуда значительно больше другого. Внутренняя полость сообщающихся сосудов заполняется рабочей жидкостью (ртутью или трансформаторным маслом) до нулевой отметки. О значение измеряемой разности давлений судят по отсчетному устройству, указатель которого механически связан с поплавком, расположенным в полости широкого сосуда.

Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 кПа. Такие дифманометры используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности 1,0 и 1,5.

Измерение давления 1

Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 кПа. Такие дифманометры используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности 1,0 и 1,5.

Колокольные дифманометры этого типа представляю собой колокол, погруженный в рабочую жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений. Противодействующая сила создается за счет утяжеления колокола при его подъеме и уменьшении тяжести колокола при его погружении. Достигается это за счет изменения гидростатической подъемной силы, действующей на колокол согласно закона Архимеда.

Колокольные дифманометры с гидростатическим уравновешиванием обладают высокой чувствительностью и использовались для измерения малых давлений, перепадов давлений и разряжений.

Деформационные средства измерений давления.

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

Принцип действия деформационных средств измерений давления основан на использовании упругой деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы. Мерой измеряемого давления в средствах измерений данного типа является деформация упругого элемента или развиваемая им сила. Наибольшее распространение в практике измерений получили три основные формы чувствительных элементов: трубчатые пружины, сильфоны и мембраны.

Измерение давления 2

Трубчатая пружина (пружина Бурдона) — упругая криволинейная металлическая полая трубка, один из концов которой имеет возможность перемещаться, а другой — жестко закреплен. Трубчатые пружины используются в основном для преобразования измеряемого давления, поданного во внутреннее пространство пружины, в пропорциональное перемещение ее свободного конца. Наиболее распространена одновитковая трубчатая пружина, представляющая собой изогнутую по дуге окружности трубку с обычно овальным поперечным сечением. Под влиянием поданного избыточного давления трубка раскручивается, а под действием разряжения скручивается. Для передачи перемещения свободного конца деформационного чувствительного элемента к указателю манометра используют секторные и рычажные передаточные механизмы. С помощью передаточного механизма перемещение свободного конца трубчатой пружины в несколько градусов или миллиметров преобразуется в угловое перемещение стрелки на 270 — 300 г.

Манометры имеют разные шкалы в зависимости от контролируемого параметра и градуируются в кгс/ cм2. Рабочая зона манометра находится на средине шкалы и должна быть не более 2/3 от шкалы. Для отсчета показаний во многих приборах имеются отсчетные приспособления (чаще всего шкала или указатель). Шкала — это совокупность отметок, расположенных вдоль какой — либо линии или по окружности (манометры), которые изображают ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой среды. Значение измеряемой величины, соответствующее одному делению, называют ценой деления шкалы. Указатель шкалы представляет собой в большинстве случаев стрелку, позволяющую отсчитывать по шкале значение измеряемой величины. На шкале обычно указывают класс точности прибора.

Сильфон — тонкостенная цилиндрическая оболочка с поперечными гофрами способная получать значительные перемещения под действием давления или силы. При действии осевой нагрузки, внешнего или внутреннего давления длина сильфона изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь в зависимости от направления приложенной силы. В значительных пределах деформация сильфона пропорциональна действующей силе, т. е. характеристика сильфона прямолинейна. В пределах линейности статической характеристики сильфона отношение действующей на него силы к вызванной ею деформации остается постоянным и называется жёсткостью сильфона. Для увеличения жесткости внутри сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготовляют из бронзы различных марок, углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов и др. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8 — 10 до 80 — 100 мм и толщиной стенки 0,1 — 0,3мм.

Приборы этого типа предназначены для измерения избыточного давления, разряжения и разности давлений.

Мембраны бывают упругие и эластичные. Упругая мембрана — гибкая круглая плоская (плоская мембрана) или гофрированная (гофрированная мембрана) пластина, способная получить прогиб под действием давления. Статическая характеристика плоских мембран изменяется нелинейно с увеличением давления, поэтому здесь в качестве рабочего участка используют небольшую часть возможного хода. Гофрированные мембраны могут применяться при больших прогибах, чем плоские, так как имеют значительно меньшую нелинейность характеристики. Мембраны изготавливают, из различных марок стали, бронзы, латуни и т. д. Эластичная мембрана, предназначена для измерения малых давлений и разности давлений, представляет собой зажатые между фланцами плоские или гофрированные диски, выполненные из прорезиненной ткани, тефлона и др.

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

Грузопоршневые манометры.

Грузопоршневые манометры — в основном применяются в качестве эталонных и образцовых приборов для градуировки и поверки различных видов пружинных манометров, так как они отличаются от манометров других видов высокой точностью и широким диапазоном измерений.

Принцип действия состоит в уравновешивании давления, действующего на поршень с одной стороны, давлением грузов с другой стороны.

Электрические средства измерений давления.

К электрическим средствам измерения давления относятся выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования, различаются как видом деформационного чувствительного элемента, так и способом преобразования его перемещения или развиваемого им усилия в сигнал измерительной информации. Для преобразований применяются индуктивные, дифференциально- трансформаторные, емкостные, тензорезисторные и др. преобразовательные элементы. Преобразование усилия, развиваемого чувствительным элементом, в сигнал измерительной информации осуществляется пьезоэлектрическими элементами.

Индуктивные преобразователи давления — мембрана воспринимающая давление, является подвижным якорем электромагнита. Под действием измеряемого давления мембрана перемещается, что вызывает изменение электрического сопротивления индуктивного преобразовательного элемента.

Измерение давления 3

Эта величина измеряется обычно мостами переменного тока или резонансными контурами. с последующим отображением на шкале прибора.

Дифференциально — трансформаторный преобразователь — содержит деформационный чувствительный элемент и деформационно — трансформаторный преобразователь. Дифференциально — трансформаторный преобразователь содержит каркас из диэлектрика, на котором размещены катушка с первичной обмоткой, состоящей из двух секций и двух секций вторичной обмотки. Внутри канала катушки расположен подвижный сердечник из магнитомягкого материала, связанный с пружиной тягой. К выходу вторичной обмотки подключен делитель, состоящий из регулируемого и постоянного резисторов. Принцип действия основан на возникновении магнитного потока, пронизывающего обе секции вторичной обмотки и индуцирующие в них ЭДС, при протекании по первичной обмотке токового сигнала. Выходной сигнал определяется взаимной индуктивностью между первичной обмоткой и выходной цепью и может быть представлен в виде сигнала напряжения переменного тока. Преобразование измеряемого давления осуществляется путем преобразования давления в деформацию (перемещение) чувствительного элемента и последующего преобразования в электрический сигнал, приходящий на показывающий прибор в операторной.

Емкостной преобразователь — измерение давления основано на зависимости емкости преобразовательного элемента от перемещения мембраны под действием измеряемого давления. Преобразователь состоит из металлической мембраны, являющейся подвижным электродом емкостного преобразовательного элемента и неподвижного электрода изолированного от корпуса с помощью кварцевых изоляторов.

Тензорезисторные преобразователи — это приборы оснащенные преобразовательными элементами тензорезисторного типа и получили название тензорезисторных измерительных преобразователей давления. Преобразователи давления этого вида представляют собой чувствительный деформационный элемент, чаше всего мембрану, на которую наклеиваются или напыляются тензорезисторы (тензодатчик). В основе принципа лежит явление тензоэффекта, суть которого состоит в изменении сопротивления проводников и полупроводников при их деформации. Под воздействием измеряемого давления деформируемый упругий элемент вызывает пропорциональное изменение электрического сопротивления тензорезисторов, собранных по мостовой схеме, которое в дальнейшем преобразуется и усиливается для формирования унифицированного аналогового выходного сигнала (4 – 20 мА).

Системы измерения давления сред на современных автоматизированных производствах используют в качестве первичных преобразователей измерительные преобразователи (датчики) давления с выходными электрическими токовыми сигналами.

Эти датчики по сравнению с показывающими манометрами имеют значительно более высокий класс точности, более трудоемки в наладке, при проверке требуют применения образцовых высокоточных средств измерения на входе и выходе.

На рисунке представлена схема электрического соединения оборудования КИП, обеспечивающего контроль давления на технологической установке.

Измерение давления 4

Преобразователь давления устанавливается во взрывоопасном помещении или в специальном шкафу на территории технологической установки. Они как правило, не имеют шкалы, позволяющей непосредственно оценить давление, а преобразуют его в электрический сигнал. Измеряемое давление воздействующее на тензодатчик, преобразуется электронным блоком в токовый сигнал, который передается по искробезопасной двухпроводной линии передачи к терминальному оборудованию и блоку питания, находящимся во невзрывоопасном (операторная или машинный зал) помещении.

Блок питания обеспечивает по той же линии питание первичного преобразователя (датчика давления) и терминального оборудования.

типы устройств и требования к ним

Содержание статьи:

Практичный и точный газовый манометр необходим для измерения давления топлива в баллонах и других емкостях, а также в газопроводах. Чтобы выбрать правильный прибор, необходимо заранее ознакомиться с его строением, принципом функционирования, классификацией, правилами монтажа и эксплуатации.

Устройство манометров для измерения давления газа

Манометры предназначены для измерения давления в инженерных сетях

Манометр для газа помогает узнавать значения дифференциального, избыточного или полноценного давления в общих технических целях. Такие приборы делятся на несколько категорий по особенностям работы, назначению и типу измеряемых данных. Механизм стандартного вида включает в себя корпус с защитным стеклом, трубку Бурдона, рычажно-зубчатую передачу и шкалу с указательной стрелкой.

В процессе измерения показателей давление внутри прибора воздействует на трубку с внутренней стороны и смещает ее незакрепленный конец. После в движение приходит стрелка, останавливающаяся на нужной отметке. Хорошие регуляторы для газообразных сред имеют повышенный уровень стойкости к вибрациям с частотой, которая не может превышать 10-55 Гц, амплитуду со смещением до 0,15 мм, а также классы точности, варьирующиеся от 1 до 2,5.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый – аммиак, голубой – кислород, черный – негорючие, красный – горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

Любые повреждения, например, деформации корпуса или разбитое стекло, указывают на то, что регулятор нужно менять, поскольку они напрямую влияют на точность работы измерителя.

Классификация манометров по виду измеряемого давления

Классификация регуляторов с учетом типа давления:

  • вакуумметры и мановакуумметры;
  • барометры;
  • напоромеры;
  • дифманометры;
  • тягомеры.

Принцип работы любого из них зависит от строения, помимо этого нужно учитывать, что измерители разделяются на категории в пределах единого класса с учетом уровня точности.

Приборы, работающие по вакуумному принципу, предназначены для разреженного газа. Напоромеры способны определить параметры предельного давления с показателями до 40 кПа, тягомеры до -40 кПа. Другие дифференциальные устройства помогают узнавать разность показателей в любых двух точках.

Барометры чаще всего применяют с целью уточнить только атмосферное давление в конкретной среде.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Электрические

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Другие

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Классификация по функционалу

Калибровка аналоговых манометров

По своему назначению манометр для газа высокого либо низкого давления бывает общетехническим, эталонным или специальным.

Общетехнические

Подобные приборы помогают измерять показатели максимального и вакуумметрического давления и применяются чаще всего на производстве, в том числе в процессе технологических работ. Они подходят для проведения измерений в газообразных средах, причем они должны быть неагрессивными для сплавов из меди при температурном режиме до 150 градусов. Эти устройства выдерживают вибрационные колебания с пределами от 10 до 55 Гц, амплитуду до 0,15 мм, класс точности у них варьируется от 1 до 2,5.

Эталонные

Приборы этого типа разработаны с целью тестирования, настраивания и калибровки прочих устройств для обеспечения максимально точных замеров. Подобные манометры для измерения давления газа разделяют на три категории, их перечень включает контрольные и образцовые регуляторы, а также их аналоги, предназначенные для обыкновенных и композитных баллонов. Газомеры первого типа применяются чаще всего и помогают контролировать достоверность данных приборов в местах установки, их рабочий предел колеблется в промежутке от 0,06 до 1600 бар.

Специальные

Специальные регуляторы создают под конкретный тип газа, а также среду, образуемую им. Корпусы таких устройств красят в разнообразные цвета с учетом типа вещества, для которых они предназначены. Манометры такого назначения делают из прочных материалов, способных выдерживать воздействие газообразных сред. Они считаются наиболее распространенными и отличаются простой конструкцией.

Критерии выбора приборов

Оптимальный вариант – регулятор со шкалой от 0 до 10 атм

При подборе устройства нужно учитывать все требования к манометрам, применяемым в газовом хозяйстве. Основным критерием считается измерительный диапазон, в процессе выбора необходимо помнить, что стандартное давление должно укладываться в промежуток от 1/3 до 2/3 по шкале измерения. Идеальным вариантом станет регулятор со шкалой до 0-10 атм. На втором месте по степени важности находится показатель класса точности, показывающий нормальную погрешность результатов замеров во время функционирования прибора.

При желании этот показатель можно рассчитать индивидуально, к примеру если устройство рассчитано на 10 атм, а его класс равен 1.5, показатель погрешности такого газомера составляет 1.5% от общей шкалы. По типу монтирования штуцера манометры бывают радиальными или торцевыми, помимо этого регуляторы дополняются резьбой метрического или трубного типа. Выбирая устройство, нужно учитывать его межповерочный интервал, будет лучше, если он составляет два года.

Приборы бытового назначения могут не проходить поверочную процедуру, но она обязательна для устройств, используемых на заводах, газопроводах, пунктах теплового либо топочного типа, а также аналогичных объектах.

Монтаж манометра

Между трубой и манометром ставят трехходовый кран

Чтобы газомер мог измерить и регулировать давление корректно, его ставят на участках, где будет максимально просто снимать показатели, проводить обслуживание и ремонт прибора. Существуют предельные интервалы между регулятором и стенами, которые нужно соблюдать при монтаже. Если устройство ставят на высоте до 2-3 метров, диаметр его корпуса должен быть не меньше 160 мм.

В дополнение к монтажной конструкции манометра встраивают трехходовой кран, устанавливаемый между трубой и самим регулятором. Если агрегат эксплуатируется в условиях, из-за которых на его функционал может повлиять высокая температура, осадки или другие внешние факторы, его дополнительно защищают сифонами, буферными элементами либо другой защитой, а также тепловой изоляцией при необходимости.

выбор устройства, измеряющего давление газа и других сред, виды и установка

Зачем нужны газовые манометры?

Зачем нужны газовые манометры?Надежный манометр является гарантом безаварийной работы системы, независимо от того, водопровод — это, газопровод, система отопления или замкнутый цикл любого производства. Существуют разные виды таких приборов и в этой статье мы подробно остановимся на них.

Манометры давления

Существует давление трех основных типов:

  1. Атмосферное. Это когда атмосфера воздействует на поверхность земли, а также на все находящееся на ней. Здоровый человек его не ощущает, так как оно обычно компенсируется внутренним давлением организма.
  2. Вода в водопроводе может испытывать избыточное давление. Отсюда правило — оно возникает в замкнутом пространстве в различных средах.
  3. Абсолютное возникает при взаимодействии первого и второго вида давления, то есть это сумма показателей атмосферного и избыточного.

Манометр — это прибор, который измеряет второй вид давления (избыточный) в различных системах.

Выбор устройства

Манометр МТИф помогает измерять давление жидкости.

Манометр МТИф помогает измерять давление жидкости.

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

  • Тип манометра.
  • Рабочий диапазон измерения давления.
  • Класс его точности.
  • Среду его установки.
  • Размеры корпуса.
  • Функциональную нагрузку прибора.
  • Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
  • Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Типы манометров

Современное приборостроение предлагает несколько типов устройств, которые являются измерителями давления в разном диапазоне:

  • Электронные манометры - приборы высокоточные.Электронные манометры - приборы высокоточные.Манометры, работающие от 0 до любых значений со знаком плюс.
  • Мановакуумметры предназначены для измерения избыточных показателей от — до +.
  • Вакуумметры работают с показателями ниже атмосферного в интервале от -1 до 0. То есть измеряют разреженные газы.
  • Манометры, которые работают с предельно низкими значениями до +40 кПа.
  • Видами вакуумметра являются тягомеры и тягонапоромеры.
  • Напоромеры измеряют малое избыточное давление в низких показателях.

Чтобы осуществить правильный выбор прибора по допустимому интервалу давления следует знать рабочие значения давления технологического процесса, для чего и совершается покупка измерительного прибора. Не ошибитесь в операциях со знаками плюс и минус и прибавьте 30% к рабочему показателю.

Газовые манометры - устройства традиционные, они есть на баллонах со сжиженным газом, в разных системах газо и водоснабжения и пр.

Газовые манометры - устройства традиционные, они есть на баллонах со сжиженным газом, в разных системах газо и водоснабжения и пр.Измерительный прибор выбирается с учетом условий и среды эксплуатации. Это будет специальный манометр для работы с воздухом, водой, паром, кислородом, аммиаком, ацетоном или газом. Среда может быть разной, в том числе и агрессивной, поэтому материалы приборов рассчитаны на такие условия эксплуатации. Показатели корпуса, в частности, прочность, диаметр, при выборе учитываются, если предстоит его работа в условиях вибрации или повышенной влажности, чтобы исключить повреждение корпуса от коррозии или механического воздействия.

Функциональная нагрузка

Прибор по измерению давления выбирается в зависимости от потребностей производственного процесса, он должен соответствовать функциям и условиям эксплуатации. Манометры подразделяются на следующие виды функциональной нагрузки:

  • Показывающие. Направление техническое. Предназначены чтобы измерять давление.
  • Сигнализирующие. Нужны для управления внешней электрической цепью.
  • Для точного измерения. Класс точности от 0,6/1,0 ед.
  • Образцовые. Используются для проверки точности технических манометров.
  • Газовый редуктор состоит из нескольких измерительных устройств.Газовый редуктор состоит из нескольких измерительных устройств.Самопишущие. В виде диаграммы на бумаге записывают измеряемое давление.

О назначении сообщает тип корпуса прибора, он может быть:

  • Виброустойчивым.
  • взрывозащищенным.
  • Коррозионностойким.

Применяются манометры в системах котлов, судового и железнодорожного оборудования. Существует группа приборов, способная эксплуатироваться в пищевой отрасли производства. Материал корпуса измерительного прибора позволяет соответствовать условиям службы.

Установка манометра

Перед монтажом нужно обязательно знать случаи, когда измерительные приборы не следует применять:

  • На рисунке показано устройство манометра.На рисунке показано устройство манометра.Когда истек срок поверки манометра, отсутствует пломба или отметка о проведении поверки.
  • Если прибор поврежден, к примеру, разбито стекло.
  • Когда при отключении прибора стрелка не возвращается к нулевому показателю.
  • Нельзя допускать монтаж на высоте более 3 метров от площадки.

Прибор устанавливается на видном месте, чтобы любой сотрудник мог увидеть его показания. Манометр монтируют на трубопроводе между запорной арматурой и сосудом.

Корпус должен иметь диаметр в значении не менее 10 сантиметров, не меньше 16 сантиметров на высоте 2–3 метра. Манометры, которые применяются для измерения давления газов, имеют разные цвета корпусов. Например, если корпус у прибора голубой, то это значит перед вами устройство для измерения давления кислорода, желтый свидетельствует о назначении работы с аммиаком, красный используется для горючих газов, черный — негорючих, белый предназначается для ацетилена.

Крайне важна перед манометром установка механизма, который будет отключать и продувать его, к примеру, это может быть трехходовый кран. Также необходим монтаж сифоновой трубки, ее диаметр должен составлять не меньше одного сантиметра. После того как прибор будет установлен, нужно нанести на шкалу манометра красную черту, она укажет рабочее давление.

Манометр для газа позволяет измерять давление кислорода, пропана, бутана и других сжиженных газов в баллонах.

Манометр для газа позволяет измерять давление кислорода, пропана, бутана и других сжиженных газов в баллонах.Итак, точность, с которой прибор измеряет давление, зависит от его правильного выбора и установки, а также от условий эксплуатации. Когда производят выбор берут во внимание физико-химические свойства измеряемой среды и необходимую точность измерения. Мембранными рационально измерять вязкие жидкости, так как трубчатые затрудняют передачу давления из-за тонких трубок. Чтобы измерять газовые среды, содержащие агрессивные газы, например, сернистый газ, применяют защищенные приборы. Они оснащены специальным корпусом с характерной каждому газу окраской, также имеют маркировку на шкале устройства. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

10.4. Измерение давления газа

Поэтому между вакуумметром и вакуумной системой ставят ловушки с жидким азотом для вымораживания таких примесей. 

Вакуумметр Мак-Леода неприменим также для контроля в быстро изменяющемся вакууме. Как правило, на одно измерение уходит 15 — 25 с, в течение которых вакуумметр отключен от вакуумной системы.

Поплавковый вакуумметр Гурского (рис. 245,6) позволяет не-прерывно и непосредственно измерять давление в диапазона» 10-6 — 10-4 торр и 10-4 — 10 торр.

Он состоит из поплавка 2, погруженного в ртуть 5 (на рисунке поплавок поднят) и имеющего несущее кольцо 4 и груз 6. Груз подобран таким образом, чтобы поплавок имел стабильное вертикальное положение и его верхний и нижний штоки меньше касались направляющих выступов 9 верхней и нижней (находится в ртути) трубках сосуда 3. Трубка 7 соединена с вакуумом, значительно более низким, чем измеряемый. Трубка 1 связана с исследуемой системой. Когда внутри и снаружи поплавка давление одинаково, головка штока 11 находится в самом верхнем положении. Если давление в системе выше контрольного в трубке 8 и внутри поплавка, то последний погружается в ртуть на глубину А,. Тогда измеряемое давление р (в торр) равно

(10.9)

где d и D — соответственно внутренний и внешний диаметры поплавка, мм.

Деформационные манометры. К этому типу манометров относят приборы, в которых измеряемое давление определяют по деформации упругих элементов: трубчатых пружин, плоских и гофрированных мембран, мембранных коробок, полых кварцевых спиралей и ложечек.

Мембранный манометр служит главным образом для измерения атмосферного давления при проведении некоторых экспериментов с газами и для измерения небольших давлений в замкнутых пространствах. На рис. 246,а приведен манометр с металлической коробкой 3, из которой выкачан воздух. Коробка имеет гофрированную мембрану 4. При увеличении внешнего давления мембрана вдавливается в коробку и приводит в движение связанный с нею рычажной механизм 2 и стрелку 1, указывающую на значение внешнего давления. Такие манометры называют еще анероидами. Калибруют анероид по ртутному манометру.

Анероид может измерять давление в интервале от 100 до 107 Па с погрешностью 0,5 — 2,5%.

Значение измеряемого давления (чувствительность анероида) зависит от толщины мембраны, диаметра коробки, свойств материала, из которого изготовлена коробка и мембрана, глубины и формы гофрировки.

Манометр Бурдона содержит одновитковую плоскую пустотелую металлическую трубку 2 (рис. 246,6), выполняющую роль упругого элемента. Трубку перед измерением соединяют с источником давления. При повышении давления трубка стремится выпрямиться, при этом ее свободный конец совершает движение, приблизительно пропорциональное измеряемому давлению. Это движение передается при помощи рычага 4, зубчатого сектора 5 и колеса 6 стрелке 3. Отсчет давления по перемещению стрелки является довольно грубым, но удобным.

Диапазон измеряемого давления манометром Бурдона составляет от 0,1 до 2500 МПа с погрешностью 0,2 — 4,0%.

Вакуумметр Боденштейна (рис. 247,о) состоит из полой кварцевой спирали 2, находящейся в сосуде 3, и кварцевой нити 4, на конце которой закреплено либо зеркало 6 для наблюдения за поворотом нити, либо острие 7, отклоняющееся от нулевого положения (расположенного под ним острого конуса). Движение острия и зеркала происходит тогда, когда прибор через трубку 5 присоединяют к вакуумной системе. Воздух, находящийся в расширении 1 и спирали, раскручивает ее. Отсчеты показаний отклонения светового луча или иглы производят с помощью лупы 8 или микроскопа. Прибор реагирует на изменение давления в 5 — 10 Па. Перепад давлений между внутренней частью спирали и окружающим ее пространством не должен превышать 2*10-4 Па (150 торр).

Вакуумметр Боденштейна можно использовать в сильно агрессивной среде, так как газы в нем приходят в соприкосновение только с кварцем. Он выдерживает также нагревание до 500 oC без заметного изменения положения нулевой точки.

Однако при использовании таких вакуумметров необходимо обеспечить надежное крепление прибора, исключающее какие-либо сотрясения. Диапазон измеряемого давления вакуумметрами Боденштейна составляет 103 — 105 Па (10- 760 торр).

Боденштейн Макс (1871-1942) — немецкий химик, исследовал кинетику газовых химических реакций.

Ложечковый вакуумметр(рис. 247,6) состоит из сосуда 3, пустотелой кварцевой ложечки 4, имеющей на конце острие 5, выполняющее функции стрелки, и указателя нулевого положения 6. Этот прибор является чувствительным датчиком, его соединяют через трубку 2 со стандартным вакуумметром. Перед измерением давления сосуд 3 откачивают так, чтобы оставшийся в нем воздух имел меньшее давление, чем давление в измеряемой системе. Затем трубку 1 соединяют с этой системой. Ложечка из-за разнести давлений изгибается, и острие 5 отклоняется от указателя нулевого положения 6. После этого в сосуд 3 осторожно впускают воздух и следят за положением острия 5. При совпадении его с указателем нулевого положения 6 закрывают кран на трубке 2 и отмечают значение давления, показываемого вакуумметром, присоединенным к трубке 2.

Толщина стенки ложечки составляет 0,5 — 0,8 мм, а диаметр острия 5 1,5 — 2,0 мм при длине 150 — 200 мм. Если к сосуду 3 присоединить микроскоп с окуляром, имеющим шкалу, и прокалибровать отклонения острия по стандартному вакуумметру, то надобность в отдельном вакуумметре отпадает.

Тепловые вакуумметры. Тепловые вакуумметры применяют для измерения значений среднего вакуума в интервале от 1 до 10 Па. Их действие основано на линейной зависимости теплопроводности газов от давления. Несмотря на некоторые недостатки тепловых вакуумметров — зависимости показаний от состава газа и температуры окружающей среды, инерционности и погрешности измерений, достигающей 10 — 40%, — они успешно конкурируют с ртутными вакуумметрами, так как в них не и пользуется ртуть. Что касается погрешности измерений, то она самая маленькая среди электронных вакуумметров. Например, ионизационных и магнитных электроразрядных вакуумметров погрешность составляет соответственно 30 — 50% и 60%.

Рис. 247. Кварцевые вакуумметр Боденштейна (а) и ложечковый (б)

рис. 248. Манометр Пирани со свободно подвешенной нитью (а) и с натянутой нитью накаливания (б):

а: 1 — колба; 2 — нить накаливания; 3 — трубка; А — миллиамперметр; Б| и — постоянные источники тока с напряжением соответственно 4 и 20 В; Д — реостаты с сопротивлением 25 Ом

Наиболее известен среди тепловых вакуумметров — вакуумметр Пирани.

Прибор представляет собой стеклянный баллон 1 (рис. 248,а) диаметром 12-15 мм, в котором свободно подвешена платиновая нить 2 диаметром 0,06 мм и длиной 70 мм. Стеклянный баллон с такой подвеской укрепляют только вертикально. В других конструкциях (рис. 248,б) нить 4 растягивают в баллоне при помощи пружин 2. В этом случае баллон 1 может занимать любое положение. Баллон соединяют через трубку 3 с прибором, давление в котором надо измерить.

Если проволоку нагреть электрическим током, то окружающий ее газ (в зависмости от давления) понизит температуру нити за счет теплопроводности, в результате изменится и электропроводность проволоки. Мерой давления будет служить значение силы тока, необходимой для поддержания свечения нити. (Баллон с нитью затемняют чехлом или закрашивают в черный Цвет, оставляя окно для наблюдения за свечением нити.)

Установлено, что достаточно изменения силы тока всего на ±5%, чтобы яркость свечения накаленной нити изменилась на 50%. Температуру нити определяют визуально по яркости накаливания или при помощи термопары, приваренной к центру нити.

Калибруют манометр Пирани по ртутному манометру для каждого газа отдельно.

Для этого его соединяют через трубку 3 с вакуумной системой, в которой вакуум несколько больше работает, например 104 Па (100 торр). Затем при помощи реостата R1 устанавливают ток, при котором нить начинает светиться (около 450 °С).

Ток, протекающий через миллиамперметр компенсируется встречным током от батареи Б2, Регулируемым реостатом R2. Положение ручки реостата R2 фиксируют и в дальнейшем не изменяют. При уменьшении давления ток, необходимый для поддержания свечения нити на прежнем уровня падает, и нить гаснет, схема разбалансируется и стрелка миллиамперметра (50 — 100 мА) отклоняется. Это отклонение и является мерой давления газа в баллоне 1. Восстанавливают свечение нити реостатом R1.

Наибольшая чувствительность манометра Пирани лежит в области 10-4•103 Па (0,07 — 30 торр), где сила тока линейно зависит от логарифма давления газа.

 

Другие части:

10.4. Измерение давления газа . Часть 1

10.4. Измерение давления газа . Часть 2

10.4. Измерение давления газа . Часть 3

 

 

К оглавлению

Измерение общего давления газа — Студопедия

Классификация вакуумметров

Область давлений, используемая в современной вакуумной технике, от 105 до 10-12 Па. Измерение давлений в таком широком диапазоне не может быть обеспечено одним прибором. В практике измерения давления разреженных газов применяются различные типы приборов, отличающиеся по принципу действия и классу точности.

Приборы для измерения общих давлений в вакуумной технике называют вакуумметрами. Они состоят из двух элементов: датчика и измерительного блока.

По методу измерения вакуумметры могут быть разделены на абсолютные и относительные.

Показания абсолютных приборов не зависят от рода газа.

В приборах для относительных измерений используют зависимость параметров некоторых физических процессов, протекающих в вакууме, от давления. Поэтому они нуждаются в градуировке по образцовым приборам.

В метрологии принято различать рабочие и образцовые средства измерений. Рабочие средства измерений предназначены для выполнения разнообразных технических и научных измерений. Образцовые средства измерений предназначены только для градуировки и поверки (т. е. для определения погрешностей рабочих измерений).

По принципу действия вакуумметры можно свести в следующие классы:

1. Жидкостные (гидростатические) вакуумметры, в которых измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости (например, ртуть). Пример: U-образные манометры и их модификации.

2. Компрессионные вакуумметры – это гидростатические вакуумметры с предварительным сжатием газа. Эти приборы предназначены для измерения очень малых давлений.



3. Механические вакуумметры, использующие в качестве чувствительного элемента сильфон, мембрану или спиральную трубку. Величина деформации чувствительного элемента служит мерой давления.

Трубка Бурдона – деформационный манометр в виде спиральной трубки, скручивающейся под действием атмосферного давления в случае откачки газа из внутренней полости за счет различных радиусов кривизны.

В мембранных вакуумметрах используется прогиб чувствительного элемента под действием избыточного давления с одной из сторон.

Сильфонные вакуумметры по существу ничем не отличаются от мембранных, но в них увеличен ход чувствительного элемента за счет применения гибкой гофрированной трубки – сильфона. При тех же габаритах сильфоны имеют значительно меньшую жесткость, чем мембраны, и следовательно обеспечивают большую чувствительность измерений.


Таким образом, измеряемое давление в механических вакуумметрах воздействует на какой-нибудь упругий элемент (мембрану, сильфон, трубку Бурдона), деформация которого служит критерием давления и измеряется оптическим или электрическим методом.

4. Тепловые вакуумметры, использующие зависимость теплопроводности газа от давления. Для этого нагреваемый электрическим током проводник помещается в трубку, вводимую в объект, в котором необходимо измерить давление с соблюдением мер, обеспечивающих вакуумную плотность. В этом случае молекулы газа осуществляют перенос тепла от проводника на стенки трубки.

При постоянной силе тока критерием давления служит температура проводника, или какая-нибудь другая величина, связанная с температурой функциональной зависимостью. При постоянной же температуре проводника значение давления определяется по силе тока или падению напряжения на проводнике.

5. Ионизационные вакуумметры – это вакуумметры, в которых давление определяется по значению ионного тока.

В свою очередь эти приборы подразделяются на электроразрядные и электронные ионизационные.

Принцип действия электроразрядных вакуумметров основан на зависимости параметров электрического разряда в разреженном газе от давления.

В электронных ионизационных вакуумметрах ионизация газа осуществляется потоком электронов, ускоряемых электрическим полем.

6. Магниторазрядные вакуумметры. Электродная система, находящаяся в магнитном поле и состоящая из холодного катода и анода, на который подано высокое напряжение, помещается в вакуумную камеру, где необходимо измерять давление. Показателем давления Хконцентрация молекулЪ служит сила разрядного тока.

В таблице 11.1 представлены диапазоны рабочих давлений вакуумметров.

Таблица 11.1

Диапазоны рабочих давлений вакуумметров

№ п/п Вакуумметры Диапазон рабочих давлений
Гидростатические 10-1…105
Компрессионные 10-3…105
Механические 10-2…105
Тепловые 10-1…105
Ионизационные 10-8…101
Магниторазрядные 10-11…100

Измерение парциального давления газа

Измерители парциальных давлений, как и измерители общих давлений, характеризуются нижним и верхним пределами измеряемых парциальных давлений, чувствительностью и разрешающей способностью. Измерение парциальных давлений в вакуумных системах в настоящее время проводят двумя методами: ионизационным и сорбционным.

Ионизационный метод основан на ионизации и разделении положитель­ных ионов в зависимости от отношения массы иона к его заряду. Можно одновременно или поочередно измерять составляющие ионного тока, соответ­ствующие различным газам в вакуумной системе. Для разделения ионного тока на составляющие используется различие скоростей движения ионов различных газов, прошедших одинаковую разность потенциалов U.

По ионизационному методу работают следующие газоанализаторы: магнитные, панорамные, циклотронные (омегатроны), времяпролетный и др.

Сорбционныйметод измерения парциальных давлений использует анализ адсорбированных газов. В одной из его разновидностей – термосорбционном методе – из-за различных теплот адсорбции остаточных газов нагревание поверхности по определенному временному закону сопровождается после­довательной десорбцией компонентов газовой смеси. Недостатком метода является невозможность регистрации плохо адсорбируемых газов Не, Ne и Н2. На основе термосорбционного метода работает термосорбционной масс-спектрометр.

Другой разновидностью сорбционного метода является Оже-спектрометрия – метод анализа веществ на поверхности твердого тела по характерным энергиям электронов, эмиттируемым при внутриатомном переходе электронов между энергетическими уровнями.

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ И РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ — Студопедия

 

2.1. Цель работы

 

Изучение основных методов измерений давления и расхода жидкостей и газов и ознакомление с измерительными приборами.

2.2. Задачи работы

 

Ознакомление с приборами, установленными в лаборатории, и с принципами их устройства; снятие показаний приборов; зарисовка схем измерений и принципиальных схем устройства основных приборов.

 

2.3. Основные сведения, устройство и принцип работы приборов

 

В качестве рабочего тела в тепловых машинах и аппаратах применяются различные жидкости и газы. Для оценки состояния термодинамической системы необходимо измерять такие параметры, как давление и расход рабочего тела. Для этого применяются различные манометры, вакуумметры и расходомеры.

 

2.3.1. Приборы для измерения давления

 

Приборы для измерения дав­ления по принципу действия делят на 4 основные группы: жидкостные, измеряющие давление высотой уравновешиваю­щего столба жидкости; пружинные, где давление оценивают по деформации различного рода упругих элементов; грузо-поршневые, в которых измеряемое давление уравновешива­ется давлением, создаваемым массой грузов и поршня; элек­трические, работа которых основана на зависимости электри­ческих параметров преобразователя от измеряемого дав­ления.

Жидкостные манометры (рис. 2.1) используются для изме­рения небольших значений избыточных давлений, вакуума или разности давлений. Эти приборы просты по устройству, однако дают точные показания. Они бывают двух видов: U-образные и чашечные (рис 2.1)



Рабочей жидкостью в манометрах может быть дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, толуол и др.

Рис. 2.1. Жидкостные манометры:

а) U-образный двухтрубный; б) чашечный однотрубный

 

В U-образном манометре избыточное давление или раз­режение (Па) уравновешивается столбом жидкости h (м) и определяется по формуле:

 

Р = h·g∙(ρ–·ρСР) (2.1)

Где ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м3;

ρСР – плотность среды над рабочей жидкостью, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

 

Величину отсчитывают по двум уровням по обе стороны от нулевого деления шкалы.

В чашечном манометре давление измеряется положением уровня жидкости в одной узкой трубке, а изменени­ем высоты жидкости в широком сосуде обычно пренебрега­ют, но если отношение сечений измерительной трубки и со­суда f/F>0,01, то формула приобретает вид:


 

Р = h·ρ ·g(1+f/F) (2.2)

Пружинные манометры (рис. 2.2). В пружинных приборах чувствительными элементами мо­гут быть: трубчатые одно- или многовитковые пружины, мем­браны, мембранные коробки и сильфоны.

Рис. 2.2. Деформационные манометры:

а) пружинный; б) сильфонный; в) трубчато-пружинный;

1 – измерительный элемент; 2 – указатель; 3 – шкала; 4 – рычаг

 

Аналогичны по устройству трубчатые вакуумметры и мановакуумметры.

 

2.3.2. Приборы для измерения расхода веществ

Очень удобен для непосредственно­го измерения расхода газов или прозрачных жидкостей ро­таметр (рис. 2.3), являющийся расходомером обтекания. Перепад давления в нем сохраняется постоянным, а проходное сече­ние ротора (подвижного сопротивления), витающего в пото­ке измеряемой среды, изменяется прямо пропорционально расходу. Ротаметр устанавливается вертикально на трубопровод 1. В зависимости от скорости потока ротор 2 устанавли­вается на определенной высоте в прозрачном стеклянном корпусе 3, представляющим коническую трубку, расширяющуюся кверху, показывая значение расхода на протарированной шкале 4. На цилиндриче­ском пояске ротора сделаны косые прорези для того, чтобы он, вращался под действием потока и, тем самым центрировался в трубке прибора.

Рис. 2.3. Ротаметр: 1 – трубопровод; 2 – поплавок; 3 – корпус;

4 – шкала

 

Стеклянным ротаметром можно пользоваться в установ­ках, имеющих вертикальные участки трубопроводов, если давление измеряемой среды не превышает 0,6 МПа, а температу­ра не более 50 ºС. Изготавливаются и металлические ротаме­тры, более сложные по устройству. Показания ротора в них передаются на расстояние посредством электрической или пневматической системы передачи.

Расход жидкостей измеряют также при помощи ско­ростных счетчиков-расходомеров (рис 2.4а). Вращение крыльчатки или винтовой вертушки в них через редукторный механизм передается на счетчик прибора, показывающим расход жидкости (обычно в м3/ч).

Рис. 2.4. Тахометрические расходомеры:

а) турбинный: 1 – корпус; 2 – передаточный счетный механизм;

3 – тахогенератор; 4 – турбина; 5 – устройство для регулирования точности; б) камерный с овальными шестернями: 1 – камера; 2 – шестерни

 

Крыльчатые расходомеры применяют для измерения малых рас­ходов жидкостей (до 9,5 м3/ч.).

Объемные счетчики (рис 2.4б) показывают суммарный расход вещества за данное время. Жидкость или газ приводит в дви­жение поршень или овальные шестерни (у счетчиков жидко­сти), или роторы (у счетчиков газа), которые кинематически связаны с суммирующим счетным механизмом прибора.

Широко применяют в лабораторной практике и в произ­водственных условиях измерения расхода жидкости с помо­щью мерных баков, оборудованных указательными стре­лками и шкалами, градуированными в единицах массы или объема, а также различные весовые расходомеры. По разности показаний в начале и конце периода измерения определяют расход вещества.

2.4. Проведение работы

 

В ходе работы студенты знакомятся под руководством преподавателя с назначением и устройством измерительных приборов, принципами их действия, снимают показания приборов, установленных в лаборатории.

 

2.5. Оформление отчета

 

Отчет по работе должен включать цель работы, задачи работы, перечень и краткое описание основных способов измерения давления и расхода жидкостей и газов, схемы устройства основных приборов, запись выполненных измерений. Измеряемые величины сводятся в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1

Измеренные величины

Измерительный прибор Единица измерения Показания прибора
     

 

2.6. Контрольные вопросы

 

1. Дать определение давления газа. Какие виды давления бывают?

2. Используя схему рассказать принцип действия жидкостного манометра.

3. Что такое ротаметр, каков принцип его работы, в каких случаях он применяется?

4. Привести примеры пружинных манометров.

 

измерение давления газа — это … Что такое измерение давления газа?

  • Измерение давления — Конструкция манометра с трубкой Бурдона, конструктивные элементы изготовлены из латуни. Для измерения давления и вакуума было разработано множество методов. Инструменты, используемые для измерения давления, называются манометрами или вакуумметрами. А…… Википедия

  • блок газопроницаемости — (GPU) блок газопроницаемости CGS для мембран, контактных линз и подобных тонких материалов.Проницаемость определяется как скорость потока газа через материал на единицу площади и на единицу перепада давления в материале. Единица…… Словарь единиц измерения

  • Давление — Эта статья о давлении в физических науках. Для использования в других целях, см Давление (значения). Давление, создаваемое столкновениями частиц внутри закрытого контейнера… Wikipedia

  • Датчик давления — Цифровой датчик давления воздуха Компактный цифровой датчик атмосферного давления Датчик давления… Википедия

  • газ — безгазовый, прил./ газ /, н., пл. газы, v., газообразный п. 1. Физика. вещество, обладающее совершенной молекулярной подвижностью и свойством неограниченного расширения, в отличие от твердого или жидкого. 2. любая такая жидкость или смесь жидкостей. 3. любой…… Универсал

  • Газонаполненная трубка — См. Также: Газоразрядная лампа Наполненная газом трубка, также известная как газоразрядная трубка, представляет собой расположение электродов в газе внутри изолирующей термостойкой оболочки. Хотя оболочка обычно стеклянная, в электрических лампах часто используются…… Wikipedia

  • Падение давления — Для использования в других целях см. Падение давления (значения).Падение давления — это термин, используемый для описания снижения давления от одной точки трубы или трубы к другой точке ниже по потоку. Падение давления является результатом сил трения в жидкости, как…… Wikipedia

  • Газообмен — или дыхание происходит на респираторной поверхности, граничащей между внешней средой и внутренней частью тела. Для одноклеточных организмов респираторная поверхность — это закон Фика, мы можем предсказать, что респираторные поверхности должны иметь: * … … Wikipedia

  • Газовая хроматография-масс-спектрометрия — (ГХ-МС) — это метод, сочетающий в себе особенности газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии для идентификации различных веществ в исследуемом образце.Применения ГХ-МС включают обнаружение наркотиков, расследование пожаров, анализ окружающей среды,…… Wikipedia

  • Методы коррекции давления — относятся к классу методов, используемых в вычислительной гидродинамике для решения уравнений Навье-Стокса, обычно для несжимаемых потоков. Общие свойства Уравнения, решаемые в этом подходе, возникают в результате неявного интегрирования по времени…… Wikipedia

  • Счетчик газа — Счетчик газа используется для измерения объема топливных газов, таких как природный газ и пропан.Счетчики газа используются в жилых, коммерческих и промышленных зданиях, которые потребляют топливный газ, поставляемый газовой компанией. Газы сложнее…… Wikipedia

  • .

    Базовое исследование по измерению давления

    Большая часть всех промышленных измерений так или иначе связана с давлением в его различных формах. Например, поток часто измеряется путем определения давления, которое существует в двух разных точках системы.

    В системе Бурдона изменения давления используются для создания механического движения пишущего иглы.

    Давление также можно использовать для измерения температуры в заполненной системе посредством изменений, вызываемых расширением жидкости или текучей среды в заполненной системе.

    Измерение давления производится больше, чем любое измерение в обрабатывающей промышленности. Это лучший способ быстро определить работу насосов и компрессоров. Это также самый важный показатель состояния работающих сосудов под давлением.

    Что такое давление?

    Давление — это мера силы, действующей на единицу площади.

    What is pressure

    What is pressure

    Давление в емкости — это мера силы, прилагаемой жидкостью из-за ее молекулярной активности.Это вывод из вышеупомянутой концепции в сочетании с кинетической теорией материи.

    Типы давления, оказываемого жидкостями

    Давление, создаваемое жидкостями

    Все жидкости (жидкости и газы) имеют вес, поэтому они оказывают давление на стенки своих контейнеров. Давление, оказываемое жидкостью в любой заданной точке или месте в сосуде, зависит от высоты жидкости над ним. Это давление не зависит от формы сосуда.

    Pressure Produced by Liquids

    Pressure Produced by Liquids

    На приведенной выше диаграмме давления на дне каждого сосуда равны при условии, что жидкости имеют одинаковую плотность и одинаковую высоту.

    Давление, создаваемое плотностью

    Плотность — это вес одного кубического метра материала. Различные жидкости имеют разный вес для одного и того же объема и, следовательно, создают разное давление.

    Поскольку мы знаем, что давление равно силе (или весу) на единицу площади и в любом фиксированном объеме столба, вес содержащейся жидкости зависит от плотности; поэтому изменение плотности изменит давление в емкости.

    Давление, создаваемое газами

    Для изучения некоторых принципов, определяющих поведение газов, мы будем использовать воздух как известный газ.

    Поскольку воздух действительно имеет вес, он создает статическое давление, почти так же, как и жидкости. Один кубический фут воздуха весит около 0,08 фунта. В комнате шириной 10 футов, длиной 20 футов и высотой 8 футов содержится 1600 кубических футов воздуха и весит около 128 фунтов. Глубокий слой воздуха, покрывающий землю, оказывает давление, подобное давлению воды на дне океана.Это давление известно как атмосферное и составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря.

    Давление, вызванное внешней нагрузкой

    Конечное или полное давление, оказываемое в любой заданной точке резервуара, насоса, линии и т. Д., Будет зависеть от напора или веса обрабатываемой жидкости плюс любое внешнее давление, оказываемое на нее. обрабатываемая жидкость. На рисунке ниже показано влияние внешнего давления.

    Pressure Resulting From External Load

    Pressure Resulting From External Load

    Емкость заполнена водой на высоту 20 футов и открыта для атмосферы.Давление внизу будет 20 × 0,433 или 8,66 фунтов на квадратный дюйм. Если мы закроем сосуд и добавим сжатый газ под давлением 200 фунтов на квадратный дюйм в верхнюю часть сосуда, мы обнаружим, что давление на дне будет (200 + 8,66) фунтов на квадратный дюйм или 208,66 фунтов на квадратный дюйм.

    Глоссарий давления

    Существуют две точки отсчета для измерения давления. Наиболее логичным является абсолютный ноль — состояние, существующее только в абсолютном вакууме. Давление, измеренное от этой контрольной точки, называется абсолютным давлением.

    Другой используемый ориентир — атмосферное давление. Трудность с этой точкой отсчета заключается в том, что она изменяется с высотой (привязка к уровню моря) и, в некоторой степени, с погодными условиями. На уровне моря или около него это давление составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм, или 29,9 дюйма, или 760 мм рт. Ст.

    Types of Pressure

    Types of Pressure

    Абсолютное давление, P abs

    Абсолютное давление — это давление, измеренное относительно нулевого давления (вакуума).

    Манометрическое давление, P манометр

    Манометрическое давление (или иногда его называют внутренним давлением) — это давление, измеряемое манометром, равным атмосферному давлению.

    Манометр показывает разницу между давлением в системе или резервуаре и местным атмосферным давлением.

    Однако будьте осторожны! при чтении манометра; определить, измеряет ли он абсолютное давление или манометрическое давление, обычно обозначаемое буквами «a» или «g», например psia или barg.

    Атмосферное давление, P атм

    Атмосферное давление — это мера давления на поверхности в атмосфере. Однако сложность в том, что она меняется с высотой и влажностью.

    Таким образом, атмосферное давление может отличаться от одного места к другому.

    Absolute Pressure units

    Absolute Pressure units

    Дифференциальное давление (DP)

    Дифференциальное давление — это перепад давления, измеренный между двумя разными точками давления в пределах одной и той же точки отсчета давления. между неизвестным давлением и местным атмосферным давлением.

    Давление напора

    Давление напора — это давление, оказываемое жидкостью, на которое указывает высота жидкости в столбе жидкости.

    Зависит от;

    1. Высота столба жидкости.

    2. относительная плотность жидкости.

    Напор = RD xhx 9,8 кПа

    где RD = относительная плотность жидкости, h = высота жидкости g = сила тяжести

    Примечание: Относительная плотность — это плотность жидкости относительно эталонной стандартной плотности (вода = 1000 кгм -3 )

    Вакуум

    Давление ниже атмосферного называется вакуумом.Вакуум — это недостаток воздуха в жидкости. Шкала вакуума проходит между точкой отсчета абсолютного нуля и атмосферным давлением, поэтому это не положительное давление. Это рассматривается как сила всасывания или отрицательное давление.

    Преобразование давления между единицами измерения

    Pressure Conversions between Units

    Pressure Conversions between Units

    Методы измерения давления

    Есть 3 основных метода измерения давления;

    I. Первый метод заключается в уравновешивании неизвестного давления с давлением, создаваемым столбом жидкости известной плотности.

    II. Второй метод заключается в том, чтобы позволить неизвестному давлению воздействовать на известную область и прямо или косвенно измерить результирующую силу.

    III. Третий метод включает в себя действие неизвестного давления на упругий материал и измерение результирующего напряжения или деформации.

    Автор: Асииддин Н.

    .

    Прямое газонезависимое измерение давления

    В случае мембранного вакуумметра давление измеряется в
    в соответствии с определением. Давление $ p $ оказывается на
    диафрагма имеет определенную площадь $ A $ и отклоняет диафрагму
    пропорционально давлению. Датчик измеряет отклонение; в
    в самом простом случае прогиб передается
    механически к игле, двигаясь по шкале давления.
    Пьезорезистивные или емкостные датчики принимают сигнал давления и
    преобразовать его в электрический сигнал.

    Пьезомембранные манометры

    Простой и чрезвычайно надежный метод предполагает использование
    пьезорезистивный датчик. Конструкция представлена ​​на рисунке.
    5.1. Диафрагма, в которую были распределены сопротивления деформации, является
    расположен над откачиваемым объемом, имеющим эталонное давление $ p_0 $.
    Измеренное изменение сопротивления в результате отклонения диафрагмы
    служит параметром давления. Этот датчик характеризуется
    нечувствительностью к выбросу газа и высокой точностью.

    Design of a diaphragm vacuum gauge

    Рисунок 5.1: Конструкция мембранного манометра

    Емкостные мембранные манометры

    В емкостном вакуумметре (рисунок 3.2) отклонение диафрагмы
    измеряется как изменение емкости пластинчатого конденсатора,
    образованный диафрагмой и неподвижным противоэлектродом в
    хорошо эвакуируемое пространство, имеющее давление $ p_0 $. Диафрагма
    состоит из керамики с вакуумно-металлизированным покрытием или из
    нержавеющая сталь.Этот метод и диафрагмы различной чувствительности могут
    использоваться для измерения четырех декад каждая. Нижний
    предел измерения 10 -5 гПа.

    Design of a capacitative diaphragm
			vacuum gauge

    Рисунок 5.2: Конструкция емкостной диафрагмы
    вакуумметр

    Ограничивающие эффекты:

    • Изменение зазора между пластинами конденсатора из-за
      влияние температуры
    • Уменьшение сил, действующих на диафрагму при низких давлениях

    Влияние температуры можно минимизировать с помощью электронных
    компенсация известного температурного дрейфа или с помощью встроенного
    нагреватель, который поддерживает постоянную температуру датчика.В
    влияние температуры можно дополнительно уменьшить за счет использования
    керамический материал диафрагмы; кроме того, керамические диафрагмы дают
    емкостные вакуумметры с отличной стойкостью к агрессивным газам.

    Калибр прядильного ротора

    Датчик вращающегося ротора (SRG), так называемый датчик трения газа, является
    используется для калибровки. Сфера магнитно подвешена в
    вакуум и заставили быстро вращаться, в этот момент привод
    затем обесточивается. Давление присутствующего газа может
    рассчитывается по уменьшению частоты вращения за счет газа
    трение.В диапазоне молекулярных потоков эти устройства измеряют до
    давления $ p $> 10 -7 гПа. Калибровка
    прибор зависит только от шара, а значит откалиброван
    сферы можно использовать как эталон передачи. Эти вакуумметры
    не подходит для вакуумных процессов, так как время, необходимое для
    процесс измерения увеличивается с уменьшением давления.

    .

    Манометр для измерения давления газа Манометр

    2 доллара США.00–4 доллара США

    / Кусок
    | 300 шт. / Шт. (Минимальный заказ)

    Время выполнения:
    Количество (шт.) 1–300 > 300
    Приблиз.Срок (дни) 30 Торг
    Настройка:

    Индивидуальный логотип
    (Мин.Заказ: 300 Лотов)

    Индивидуальная упаковка
    (Мин. Заказ: 300 шт.)

    Подробнее

    Настройка графики
    (Мин.Заказ: 300 Лотов)
    Меньше

    .