Приборы для контроля давления. Лабораторная работа №4

4.1 Общие сведения об измерении давления

Контроль протекания многих технологических процессов связан с измерением давления, разряжения или разности давлений газовых и жидких сред.

Его измерение необходимо как в расчетных целях, например для определения расхода, количества и тепловой энергии среды, так и в технологических целях, например для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов напорных трубопроводов, используемых на предприятии, сосудов, работающих под давлением.

Давление – это физический параметр, характеризующий действие силы на единицу площади. Основная (системная) единица измерения - 1 Па = 1Н/ 1м²; кратные единицы: 1 кПа = 10³ Па; 1 МПа = 10⁶ Па. Другие (внесистемные) единицы: 1 бар = 10⁵ Па, 1кгс/см² = 1ат = 98066,5 Па ≈ 98,1кПа ≈ 0,1 МПа, 1мм вод. ст. = 1 кгс/м² ≈ 9,81 Па, 1мм рт. ст. = 13,6 кгс/м² ≈ 133,3 Па.

Давление может быть непосредственно определено путем измерения силы, действующей на данную поверхность, или может быть измерено косвенными методами, основанными на использовании законов прикладной физики.

Приборы для измерения давления и разрежения имеют достаточно много названий. Манометры — приборы для измерения абсолютного и избыточного давления, вакуумметры — приборы для измерения разрежения (вакуума), мановакуумметры — приборы для измерения избыточного давления и вакуума, напоромеры (микроманометры) — приборы для измерения малых избыточных давлений, тягомеры (микроманометры) — приборы для измерения малых разрежений, тягонапоромеры (микроманометры) — приборы для измерения малых давлений и разрежений, дифференциальные манометры (дифманометры) — приборы для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды, барометры — приборы для измерения атмосферного давления.

По принципу действия манометры можно подразделить на жидкостные (измеряемое давление уравновешивается гидростатически столбом жидкости соответствующей высоты), деформационные (давление определяется по величине деформации и перемещения упругого чувствительного элемента), грузопоршневые (измеряемое или воспроизводимое давление гидростатически уравновешивается через жидкую или газообразную среду прибора давлением веса поршня с грузоприемным устройством и комплектом образцовых гирь), электрические (давление определяется на основании зависимости электрических параметров: сопротивления, емкости, заряда, частоты колебаний чувствительного элемента от измеряемого давления), другие (тепловые, ионизационные, термопарные и т.п.).

4.2 Жидкостные манометры

Принцип действия жидкостных манометров заключается в уравновешивании измеряемого давления столбом жидкости (воды, ртути) соответствующей высоты, т.е. – гидростатически.

Они отличаются простотой устройства и относительно высокой точностью измерения. Их широко применяют как для лабораторных, так и для технических измерений, при градуировке и поверке приборов других систем, для измерения небольших избыточных давлений, разрежений, разности давлений, а также атмосферного давления.

На рисунке 4.1 изображены схема и конструкция простейшего представителя приборов данного принципа действия – U-образного манометра. Результат измерения избыточного давление Р_изб=Р - Р_атм в мм вод. (рт.) ст. получается измерением перепада уровней жидкости в трубках Р_изб = h. Результат измерения в Ньютонах определяется по формуле

Р_изб = ρ∙g∙h,

где ρ – плотность жидкости, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

h - перепад уровней жидкости в трубках, м.

Рисунок 4.1 Схема и конструкция U-образного манометра