книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

ГЛАВА V

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ИПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ

§1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Давление жидкостей, газов и паров является важнейшим па­ раметром, характеризующим ход многих химико-технологиче­ ских процессов пищевой промышленности.

В макаронной промышленности большое значение имеет дав­ ление прессования теста: по нему определяется производитель­ ность процесса. Кривая изменения скорости прессования в зави­ симости от давления приведена на рис. 60.

Зависимость пластической вязкости бубличного теста от дав­ ления описывается линейным уравнением

6—постоянный коэффициент, Па-с.

Давление характеризуется силой, равномерно распределенной

м и. Эти приборы очень широко применяются для измерения рас­ ходов жидкостей, паров и газов.

По принципу действия приборы для измерения давления и пе­ репада давлений подразделяются на следующие основные группы:

1.ж и д к о с т н ы е (приборы с видимым уровнем, поплавко­ вые, колокольные и кольцевые), в которых измеряемое давле­ ние или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. Поплавковые, колокольные и кольцевые приборы при­ меняются для измерения абсолютного давления или вакуума, но чаще используются как дифманометры при определении расхо­ да газов, жидкостей или пара по методу переменного перепада давлений;

2.д е ф о р м а ц и о н н ы е (мембранные, сильфонные и труб- чато-пружинные), в которых измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругого чувствительно­ го элемента или развиваемой им силе;

вэлектрическую величину;

5)приборы, в которых используются специальные принципы

§ 2. ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ ПРИБОРЫ С ВИДИМЫМ УРОВНЕМ

Приборы этой группы отличаются простотой устройства, экс­ плуатации и достаточно высокой точностью и используются как лабораторные, поверочные и технические. Для заполнения их применяются различные затворные жидкости, чаще всего ртуть, вода и спирт.

Двухтрубные приборы. Двухтрубные (U-образные) маномет­ ры и мановакуумметры получили широкое распространение и co­

rn

стоят из стеклянной трубки, укрепленной на плате со шкалой (рис. 61). Принцип их действия основан на законе сообщаю­ щихся сосудов. Одно из колен трубки соединяется с объемом, в котором измеряется избыточное давление. Равновесие системы наступает в момент, когда гидростатическое давление столба жидкости уравновесит давление р&ъг. Таким образом, можно записать'.

Разность уровней определяется как сумма отсчетов по шка­ лам правого и левого колена

При измерении разности (перепада) давлений жидкостным дифференциальным двухтрубным манометром большее (плюсо­ вое) давление подается в одно из колен трубки, а меньшее (минусо­ вое) — во второе. Разность уровней жидкости в плюсовом и минусовом коленах пропорциональна измеряе­

мому перепаду давлений:

Двухтрубным приборам присущ ряд погрешностей вследствие неточ­ ности отсчета положения мениска жидкости, изменения температуры окружающей среды, явлений капил­ лярности и т. д. Большинство по­ грешностей может быть учтено вве­ дением соответствующих поправок. Недостатком двухтрубных жидкост­ ных приборов является необходи­ мость производства двух отсчетов,

что приводит к увеличению погрешности измерения. Однотрубные приборы. Однотрубные (чашечные) манометры

представляют собой модификацию двухтрубных, одно из колен которых заменяется широким сосудом (чашечкой) (рис. 62). Под

Таким образом, разность давлений в сосудах дифманометра характеризуется величиной перемещения поплавка. Расчетная формула для определения диаметра сосудов поплавкового диф­ манометра, по которой устанавливаются параметры прибора, имеет вид:

| / ^ '

Выпускается большая номенклатура поплавковых дифманометров, предназначенных для разных целей (показание, запись, интегрирование расхода во времени, сигнализация и т. п.) и ус­ ловий применения. Д л я дифманометров с ртутным заполнением пределы измерения перепадов давлений от 6,3 до 25 кПа, а из­ быточного давления от 4 до 40 МПа. Для дифманометров с за­

Передаточная функция, характеризующая динамику поплав­

До последнего времени в поплавковых дифманометрах в ка­ честве заполнителя применялась ртуть, обеспечивающая измере­ ние больших перепадов давлений и значительные перестановоч­ ные усилия, а также вазелиновое или трансформаторное масло. Однако в настоящее время особенно в пищевой промышленности из-за токсичности применение ртути резко ограничено и поплав­ ковые приборы все более вытесняются деформационными.

КОЛОКОЛЬНЫЕ ДИФМАНОМЕТРЫ

Колокольные дифманометры широко используются для изме­ рения перепадов давлений, малых давлений и разрежений. Схе­ ма одного из типов прибора с ферродинамическим датчиком при­ ведена на рис. 65. Чувствительным элементом прибора является колокол 4, частично погруженный открытой частью в масло. К прибору подведены две трубки; большее давление подается над колоколом, а меньшее — под колокол. Колокол подвешива-

ется к угловому рычагу /, расположенному в неподвижном бач­ ке 3, наполненном маслом. Развиваемое колоколом усилие урав­

репадов давлений. Передаточная функция колокольных дифма-

КОЛЬЦЕВЫЕ ДИФМАНОМЕТРЫ

Кольцевые дифманометры применяются для измерения пере­ падов давлений, а также небольших давлений и разрежений. Действие этих приборов основано на принципе так называемых «кольцевых весов» (рис. 66).

Прибор представляет собой качающуюся металлическую кольцевую трубку 1 круглого или прямоугольного сечения, раз­ деленную сверху на две части глухой перегородкой 6. Посред­ ством траверсы с призмой 2 кольцо опирается на неподвижную подушку 3 и имеет возможность поворачиваться на некоторый угол (50—60°). С траверсой прибора связана стрелка прибора 5.

Так как все величины правой части уравнения (260), за ис­ ключением Ар, являются величинами конструктивными и постоянными, то из него следует, что измеряемая разность давле­ ний пропорциональна синусу угла поворота кольца. Следова­ тельно, при непосредственном соединении стрелки прибора с тра­ версой шкала будет неравномерной (заметно растянутой в кон­ це). Дл я получения равномерной шкалы на кольце закрепляется профилированное лекало, по которому скользит ролик, связан­ ный со стрелкой или пером прибора. Пределы измерения коль­ цевого дифманометра могут изменяться изменением груза G.

Передаточная функция кольцевых дифманометров имеет вид:

Кольцевые дифманометры выпускаются на перепады давле­ ний от 250 Па до 1,6 кПа и давление среды 25 кПа и 0,1 МПа . Класс точности приборов 1 и 1,5.

§ 3. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

МЕМБРАННЫЕ ПРИБОРЫ

За последние годы в пищевой промышленности все более широкое применение находят деформационные мембранные при­ боры. В качестве чувствительных элементов в этих приборах ис­ пользуются вялые (мягкие) мембраны, изготовляемые из эла­ стичных материалов (прорезиненная ткань, специальная резина и т. п.), а также жесткие гофрированные пластинчатые мембра­ ны или гофрированные мембранные коробки. Профиль гофри­ ровки пластинчатых жестких мембран может быть различный, например, синусоидальный, пильчатый или трапецеидальный (рис. 67).