Technický teploměr kapalin. Manometry: princip činnosti Druhy a funkce

Kapalinový teploměr je zařízení pro měření teploty technologických procesů pomocí kapaliny, která reaguje na změny teploty. Kapalinové teploměry jsou dobře známé každému v každodenním životě: pro měření pokojová teplota nebo teplotu lidského těla.

Kapalinové teploměry se skládají z pěti hlavních částí, kterými jsou: baňka teploměru, kapalina, kapilára, bypassová komora a stupnice.

Baňka teploměru je část, kde je umístěna kapalina. Kapalina reaguje na změny teploty stoupáním nebo klesáním kapilární trubice. Kapilární trubice je úzký válec, kterým se pohybuje kapalina. Často je kapilární trubice vybavena obtokovou komorou, což je dutina, kam vstupuje přebytečná tekutina. Pokud zde není žádná obtoková komora, po naplnění kapiláry se vytvoří dostatečný tlak ke zničení trubice, pokud bude teplota nadále stoupat. Stupnice je součástí kapalinového teploměru, který se používá k měření. Stupnice je kalibrována ve stupních. Stupnice může být upevněna na kapiláru nebo může být pohyblivá. Pohyblivá stupnice umožňuje její nastavení.

Princip činnosti kapalinového teploměru

Princip činnosti kapalinových teploměrů je založen na schopnosti kapalin smršťovat se a expandovat. Když se kapalina zahřívá, obvykle expanduje; kapalina v baňce teploměru expanduje a pohybuje se kapilární trubicí nahoru, čímž indikuje zvýšení teploty. Naopak, když se kapalina ochladí, obvykle se smrští; kapalina v kapilární trubici kapalinového teploměru klesá a ukazuje tak pokles teploty. V případě, že dojde ke změně měřené teploty látky, dochází k přenosu tepla: nejprve z látky, jejíž teplota je měřena, do kuličky teploměru a poté z kuličky do kapaliny. Kapalina reaguje na změny teploty pohybem kapiláry nahoru nebo dolů.

Typ kapaliny použité v kapalinovém teploměru závisí na rozsahu teplot měřených teploměrem.

Rtuť, -39-600 °C (-38-1100 °F);
Slitiny rtuti, -60-120 °C (-76-250 °F);
Alkohol, -80-100 °C (-112-212 °F).

Částečné ponorné kapalinové teploměry

Mnoho kapalinových teploměrů je navrženo k zavěšení na stěnu tak, aby byl celý povrch teploměru v kontaktu s měřenou látkou. Některé průmyslové a laboratorní kapalinové teploměry jsou však navrženy a kalibrovány tak, aby byly ponořeny do kapaliny.

Z takto používaných teploměrů jsou nejpoužívanější teploměry částečné ponorné. Chcete-li získat přesné údaje s částečně ponorným teploměrem, ponořte jeho baňku a kapiláru pouze po tuto rysku.

Částečné ponorné teploměry jsou ponořeny po značku, aby se kompenzovaly změny teploty okolního vzduchu, které mohou ovlivnit kapalinu uvnitř kapiláry. Pokud jsou změny okolní teploty (změny teploty vzduchu v okolí teploměru) pravděpodobné, mohou způsobit expanzi nebo kontrakci kapaliny uvnitř kapiláry. V důsledku toho budou odečty ovlivněny nejen teplotou měřené látky, ale také teplotou okolního vzduchu. Ponořením kapiláry do vyznačené rysky se odstraní vliv okolní teploty na přesnost odečtů.

V průmyslové výrobě je často nutné měřit teploty látek procházejících potrubím nebo v nádobách. Měření teploty za těchto podmínek vytváří pro výrobce přístrojů dva problémy: jak měřit teplotu látky, když k této látce nebo kapalině není přímý přístup, a jak vyjmout kapalinový teploměr pro kontrolu, kontrolu nebo výměnu bez zastavení. technologický postup. Oba tyto problémy jsou eliminovány, pokud jsou pro vstup teploměrů použity měřicí kanály.

Měřicí kanál pro vstup teploměru je trubkový kanál, který je na jednom konci uzavřený a na druhém otevřený. Měřicí kanál je navržen tak, aby obsahoval baňku kapalinového teploměru a chránil jej tak před látkami, které mohou způsobit korozi, jedovatými látkami nebo pod. vysoký tlak. Při použití měřicích kanálů pro vstup teploměrů dochází k výměně tepla formou nepřímého kontaktu (přes měřicí kanál) látky, jejíž teplota je měřena, a teploměrové kuličky. Měřící kanály jsou těsnění pro vysoký krevní tlak a zabránit kapalině, jejíž teplota je měřena, v úniku ven.

Měřicí kanály jsou vyráběny ve standardních velikostech, takže je lze použít s různými typy teploměrů. Když je teploměr instalován v měřicím kanálu, jeho kulička je vložena do kanálu a přes teploměr je našroubována matice pro zajištění teploměru.

Princip činnosti je založen na vyrovnávání naměřeného tlaku nebo tlakového rozdílu s tlakem sloupce kapaliny. Mají jednoduché zařízení a vysokou přesnost měření, jsou široce používány jako laboratorní a kalibrační přístroje. Kapalinové manometry se dělí na: ve tvaru U, zvonové a prstencové.

ve tvaru U. Princip fungování je založen na zákonu komunikujících nádob. Jsou dvoutrubkové (1) a hrnkové jednotrubkové (2).

1) je skleněná trubice 1, upevněná na desce 3 se stupnicí a naplněná bariérovou kapalinou 2. Rozdíl hladin v kolenech je úměrný naměřené tlakové ztrátě. "-" 1. řada chyb: v důsledku nepřesnosti čtení polohy menisku, změny v obkroužení T. střední, kapilární jevy (odstraněno zavedením novel). 2. potřeba dvou odečtů, což vede ke zvýšení chyby.

2) reprezentace je modifikací dvoutrubky, ale jedno koleno je nahrazeno širokou nádobou (hrnkem). Působením přetlaku hladina kapaliny v nádobě klesá a v trubici stoupá.

Plovák ve tvaru U Diferenční tlakoměry jsou principiálně podobné hrnkovým tlakoměrům, ale k měření tlaku využívají pohyb plováku umístěného v kelímku při změně hladiny kapaliny. Pomocí převodového zařízení se pohyb plováku převádí na pohyb ukazovací šipky. "+" široký limit měření. Princip fungování kapalný manometry vychází z Pascalova zákona - naměřený tlak je vyvážen hmotností sloupce pracovní tekutiny: P = rgh. Skládají se z rezervoáru a kapiláry. Jako pracovní kapaliny se používá destilovaná voda, rtuť, etylalkohol. Aplikují se na měření malých přetlaků a vakua, barometrického tlaku. Jsou jednoduchého designu, ale nedochází k dálkovému přenosu dat.

Někdy je pro zvýšení citlivosti kapilára umístěna pod určitým úhlem k horizontu. Pak: P = ρgL Sinα.

V deformace manometry se používají k potlačení elastické deformace citlivého prvku (SE) nebo jím vyvinuté síly. Existují tři hlavní formy SE, které se rozšířily v praxi měření: trubkové pružiny, vlnovce a membrány.

trubková pružina(manometrická pružina, Bourdonova trubice) - elastická kovová trubka, jejíž jeden konec je utěsněn a má schopnost pohybu a druhý je pevně upevněn. Trubkové pružiny se používají hlavně k převodu naměřeného tlaku působícího na vnitřek pružiny na proporcionální pohyb jejího volného konce.

Nejběžnější jednošroubová trubková pružina je trubka zahnutá o 270° s oválným nebo eliptickým průřezem. Vlivem působícího přetlaku se trubice odvíjí a působením podtlaku se kroutí. Tento směr pohybu trubky se vysvětluje tím, že pod vlivem vnitřního přetlaku se vedlejší osa elipsy zvětšuje, zatímco délka trubky zůstává konstantní.

Hlavní nevýhodou uvažovaných pružin je malý úhel natočení, který vyžaduje použití převodových mechanismů. S jejich pomocí se pohyb volného konce trubkové pružiny o několik stupňů nebo milimetrů převede na úhlový pohyb šipky o 270 - 300 °.

Výhodou je statická charakteristika blízká lineární. Hlavní aplikací jsou indikační přístroje. Rozsahy měření tlakoměrů od 0 do 10 3 MPa; vakuometry - od 0,1 do 0 MPa. Třídy přesnosti přístroje: od 0,15 (příkladná) do 4.

Trubkové pružiny jsou vyrobeny z mosazi, bronzu, nerezové oceli.

Měchy. Měch - tenkostěnný kovový pohár s příčným zvlněním. Dno sklenice se pohybuje tlakem nebo silou.

V mezích linearity statické charakteristiky měchu zůstává poměr síly na něj působící a jím způsobené deformace konstantní. a nazývá se tuhost měchu. Vlnovce jsou vyráběny z bronzu různých jakostí, uhlíkové oceli, nerezové oceli, hliníkových slitin atd. Vlnovce jsou sériově vyráběny o průměru 8–10 až 80–100 mm a síle stěny 0,1–0,3 mm.

membrány. Rozlišujte elastické a elastické membrány. Elastická membrána je ohebná kulatá plochá nebo vlnitá deska schopná vychýlení pod tlakem.

Statická charakteristika plochých membrán se mění nelineárně s rostoucím. tlak, proto je malá část možného zdvihu využita jako pracovní plocha. Vlnité membrány lze použít s většími průhyby než ploché, protože mají výrazně nižší nelinearitu charakteristiky. Membrány jsou vyrobeny z různých druhů oceli: bronz, mosaz atd.

PŘEDKOMOROVÝ HOŘÁK

Předkomorový hořák - zařízení sestávající z rozdělovače plynu s otvory pro výstup plynu, monobloku s kanály a keramické žáruvzdorné předkomory umístěné nad rozdělovačem, ve kterém se mísí plyn se vzduchem a spaluje se směs plynu se vzduchem. Předkomorový hořák je určen pro spalování zemního plynu v topeništích sekčních litinových kotlů, sušáren a jiných tepelných zařízení pracujících s vakuem 10-30 Pa. Předkomorové hořáky jsou umístěny na nístěji pece, díky čemuž dobré podmínky pro rovnoměrné rozložení tepelných toků po délce pece. Předkomorové hořáky mohou pracovat při nízkém a středním tlaku plynu. Předkomorový hořák se skládá ze sběrače plynu ( ocelová trubka) s jednou řadou vývodů plynu. V závislosti na tepelném výkonu může mít hořák 1, 2 nebo 3 kolektory. Keramický monoblok je instalován nad plynovým potrubím na ocelovém rámu a tvoří řadu kanálů (směšovačů). Každý výstup plynu má svůj keramický směšovač. Proud plynu, vytékající z otvorů kolektoru, vytlačí 50-70% vzduchu potřebného pro spalování, zbytek vzduchu se dostane dovnitř v důsledku řídnutí v peci. V důsledku vyhazování se zintenzivňuje tvorba směsi. V kanálech se směs zahřívá a když vystoupí, začne hořet. Z kanálů hořící směs vstupuje do předkomory, ve které je spáleno 90-95% plynu. Předkomora je ze šamotových cihel; vypadá to jako štěrbina. Dopalování plynu probíhá v peci. Výška plamene - 0,6-0,9 m, součinitel přebytečného vzduchu a - 1,1...1,15.

Kompenzátory jsou určeny ke změkčení (kompenzaci) teplotního prodloužení plynovodů, k zamezení prasknutí potrubí, ke snadné instalaci a demontáži armatur (přírubové, šoupátka).

Plynovod o délce 1 km středního průměru se při zahřátí o 1 °C prodlouží o 12 mm.

Kompenzátory jsou:

· Čočka;

· ve tvaru U;

· Ve tvaru lyry.

Kompenzátor objektivumá zvlněný povrch, který mění svou délku v závislosti na teplotě plynovodu. Kompenzátor čočky je vyroben z lisovaných poločoček svařováním.

Pro snížení hydraulického odporu a zabránění zanášení je uvnitř kompenzátoru instalována vodicí trubka, přivařená k vnitřnímu povrchu kompenzátoru ze strany vstupu plynu.

Spodní část poločoček je vyplněna bitumenem, aby se zabránilo hromadění vody.

Při instalaci kompenzátoru do zimní čas, je potřeba ho trochu natáhnout a dovnitř letní čas– naopak stlačit spojovacími maticemi.

Tvar U Tvar Lyry

kompenzátor.kompenzátor.

Změny teploty média obklopujícího plynovod způsobují změny v délce plynovodu. Pro přímý úsek ocelového plynovodu délky 100 m je prodloužení nebo zkrácení se změnou teploty o 1 ° asi 1,2 mm. Proto musí být na všech plynovodech za ventily, počítáno podél průtoku plynu, instalovány čočkové kompenzátory (obr. 3). Kromě toho během provozu přítomnost kompenzátoru čočky usnadňuje instalaci a demontáž šoupátek.

Při projektování a výstavbě plynovodů se snaží o snížení počtu instalovaných kompenzátorů o maximální využití sebekompenzace je hrubá - změnou směru trasy jak v půdorysu, tak v profilu.

Rýže. 3. Kompenzátor čočky 1 - příruba; 2-trubkový; 3 - košile; 4 - poloviční čočka; 5 - tlapka; 6 - žebro; 7 - tah; 8 - matice

Princip činnosti kapalinového manometru

Ve výchozí poloze bude voda v trubkách na stejné úrovni. Pokud je na pryžový film vyvíjen tlak, hladina kapaliny v jednom koleni tlakoměru se sníží a ve druhém se proto zvýší.

To je znázorněno na obrázku výše. Na fólii přitlačíme prstem.

Když na fólii zatlačíme, zvýší se tlak vzduchu, který je v krabičce. Tlak se přenáší trubicí a dostává se do kapaliny, přičemž ji vytlačuje. Když hladina v tomto koleni klesne, hladina kapaliny v druhém koleni trubky se zvýší.

Podle rozdílu hladin kapaliny bude možné posoudit rozdíl v atmosférickém tlaku a tlaku, který je vyvíjen na film.

Následující obrázek ukazuje, jak používat kapalinový manometr k měření tlaku v kapalině v různých hloubkách.

Membránový tlakoměr

V membránovém manometru je elastickým prvkem membrána, což je vlnitá kovová deska. Vychýlení destičky pod tlakem kapaliny se přenáší přes převodový mechanismus na ručičku přístroje, klouzající po stupnici. Membránové přístroje slouží k měření tlaku do 2,5 MPa a také k měření vakua. Někdy se používají zařízení s elektrickým výstupem, u kterých výstup přijímá elektrický signál úměrný tlaku na vstupu tlakoměru.

U kapalinových manometrů je naměřený tlak vyvážen tlakem kapalinového sloupce.

Nejjednodušší kapalinové manometry se skládají ze skleněné trubice ve tvaru U a přímočaré stupnice s rovnoměrným dělením.

Nejmenší dílek stupnice je 1 mm. Stupnice bývá oboustranná s nulovou značkou uprostřed. Oba konce trubice jsou naplněny kapalinou na nulu.

Princip fungování

Při působení tlaku na jeden konec trubice kapalina proudí a rozdíl hladin kapaliny je viditelný přes sklo. Rozdíl hladin, vyjádřený v milimetrech, udává hodnotu naměřeného tlaku.

Pokud se do trubice nalije rtuť, bude hodnota tlaku vyjádřena v milimetrech rtuťový sloupec. tlakový manometr

Při plnění trubice vodou bude tlak měřen v milimetrech vodního sloupce.

Pokud je trubice naplněna jinými kapalinami, je nutné provést přepočet podle měrné hmotnosti kapaliny.

Takže například pro převod na milimetry vodního sloupce je třeba vynásobit údaje tlakoměru s danou kapalinou měrnou hmotností kapaliny, při přepočtu na milimetry rtuti vynásobit měrnou hmotností této kapaliny a dělit měrnou hmotností rtuti 13.6.

Rozdíl v průměrech levé a pravé části trubky nemá vliv na výsledek měření. Rovněž není nutné plnit zkumavku kapalinou na úroveň, která přesně odpovídá nulové značce na stupnici, protože se při odečítání bere v úvahu pouze rozdíl hladiny v počtu dílků stupnice.

Kapitola 2. MĚŘIDLA KAPALINY

Otázky zásobování vodou pro lidstvo byly vždy velmi důležité a nabyly zvláštního významu s rozvojem měst a jejich výskytem. jiný druh produkce. Současně se stále naléhavěji stával problém měření tlaku vody, tedy tlaku nutného nejen k zajištění dodávky vody vodovodním systémem, ale také k ovládání různých mechanismů. Pocta objevitele patří největšímu italskému umělci a vědci Leonardu da Vinci (1452-1519), který jako první použil piezometrickou trubici k měření tlaku vody v potrubí. Bohužel jeho dílo „O pohybu a měření vody“ vyšlo až v 19. století. Proto se obecně uznává, že poprvé byl kapalinový manometr vytvořen v roce 1643 italskými vědci Torricelli a Viviaii, studenty Galilea Galileiho, kteří při studiu vlastností rtuti umístěné v trubici objevili existenci atmosférického tlaku. . Tak se zrodil rtuťový barometr. Během následujících 10-15 let byly ve Francii (B. Pascal a R. Descartes) a Německu (O. Guericke) vytvořeny různé typy kapalinových barometrů, včetně těch s vodní náplní. V roce 1652 O. Guericke demonstroval gravitaci atmosféry spektakulárním experimentem s vypumpovanými polokoulemi, které nedokázaly oddělit dvě spřežení koní (slavné „magdeburské polokoule“).

Další rozvoj vědy a techniky vedl ke vzniku velkého množství kapalinových manometrů různé typy, používané;: dosud v mnoha odvětvích: meteorologie, letecká a elektrovakuová technika, geodézie a geologický průzkum, fyzika a metrologie atd. Vzhledem k řadě specifik principu činnosti kapalinových tlakoměrů však jejich měrná hmotnost je ve srovnání s jinými typy tlakoměrů relativně malý a v budoucnu se pravděpodobně sníží. Při měření však především vysoká přesnost v tlakové oblasti blízké atmosférickému tlaku jsou stále nepostradatelné. Kapalinové manometry neztratily svůj význam v řadě dalších oblastí (mikromanometrie, barometrie, meteorologie a ve fyzikálním a technickém výzkumu).

2.1. Hlavní typy kapalinových manometrů a principy jejich činnosti

Princip činnosti kapalinových manometrů lze ilustrovat na příkladu kapalinového manometru ve tvaru U (obr. 4, a ), sestávající ze dvou vzájemně propojených vertikálních trubek 1 a 2,

z poloviny naplněné tekutinou. V souladu se zákony hydrostatiky se stejnými tlaky R já a p 2 volné povrchy kapaliny (menisky) v obou zkumavkách se usadí úroveň I-I. Pokud jeden z tlaků převyšuje druhý (R\ > p 2), pak rozdíl tlaků způsobí pokles hladiny kapaliny v trubici 1 a v souladu s tím vzestup v trubici 2, dokud není dosaženo rovnovážného stavu. Přitom na úrovni

II-P rovnice rovnováhy bude mít tvar

Ap \u003d pi-p 2 \u003d H R "g, (2.1)

tj. tlakový rozdíl je určen tlakem výšky sloupce kapaliny H s hustotou r.

Rovnice (1.6) je z hlediska měření tlaku zásadní, protože tlak je nakonec určován hlavními fyzikálními veličinami - hmotností, délkou a časem. Tato rovnice platí pro všechny typy kapalinových manometrů bez výjimky. Z toho vyplývá definice, že kapalinový manometr je manometr, ve kterém je měřený tlak vyvažován tlakem sloupce kapaliny vytvořeného působením tohoto tlaku. Je důležité zdůraznit, že měření tlaku v kapalinových manometrech je

výška stolu kapaliny, byla to tato okolnost, která vedla ke vzniku tlakových jednotek mm vody. Art., mm Hg Umění. a další, které přirozeně vyplývají z principu činnosti kapalinových manometrů.

Hrníčkový kapalinový manometr (obr. 4, b) se skládá z propojených pohárků 1 a vertikální trubice 2, s oblastí průřez pohárky jsou podstatně větší než zkumavky. Tedy pod vlivem tlakového rozdílu Ar změna hladiny kapaliny v šálku je mnohem menší než vzestup hladiny kapaliny v trubici: H\ = H r f/F, kde H ! - změna hladiny kapaliny v kelímku; H 2 - změna hladiny kapaliny v trubici; / - plocha průřezu trubky; F - průřezová plocha šálku.

Odtud výška sloupce kapaliny vyvažující měřený tlak H - H x + H 2 = # 2 (1 + f/F), a naměřený tlakový rozdíl

Pi - Rg = H 2 p?-(1 +f/F ). (2.2)

Tedy se známým koeficientem k= 1 + f/F rozdíl tlaků lze určit změnou hladiny kapaliny v jedné trubici, což zjednodušuje proces měření.

Dvojhrnkový manometr (obr. 4, v) sestává ze dvou kelímků spojených pružnou hadicí 1 a 2 z nichž jeden je pevně upevněn a druhý se může pohybovat ve vertikálním směru. Se stejnými tlaky R\ a p 2 kalíšky, a v důsledku toho jsou volné povrchy kapaliny na stejné úrovni I-I. Pokud R\ > R 2 pak šálek 2 stoupá, dokud není dosaženo rovnováhy podle rovnice (2.1).

Jednota principu činnosti kapalinových manometrů všech typů určuje jejich všestrannost z hlediska možnosti měření tlaku jakéhokoli druhu - absolutního a manometru a tlakového rozdílu.

Absolutní tlak bude měřen, pokud p 2 = 0, tj. když je prostor nad hladinou kapaliny v trubici 2 vypumpovaný. Poté sloupec kapaliny v manometru vyrovná absolutní tlak v trubici

i,T.e.p a6c =tf p G.

Při měření přetlaku jedna z trubic komunikuje s atmosférickým tlakem, např. p 2 \u003d p tsh. Pokud je absolutní tlak v trubici 1 více než atmosférický tlak (R i >p aT m)> pak v souladu s (1.6) sloupec kapaliny v trubici 2 vyrovnat přetlak v trubici 1 } tj. p a = H R G: Pokud naopak p x < р атм, то столб жидкости в трубке 1 bude mírou záporného přetlaku p a = -H R G.

Při měření rozdílu mezi dvěma tlaky, z nichž každý není roven atmosférickému tlaku, platí rovnice měření Ap \u003d p \ - p 2 - \u003d H - R "G. Stejně jako v předchozím případě může rozdíl nabývat kladných i záporných hodnot.

Důležitou metrologickou charakteristikou tlakoměrů je citlivost měřicího systému, která do značné míry určuje přesnost odečítání při měření a setrvačnost. U manometrických přístrojů se citlivostí rozumí poměr změny odečtu přístroje ke změně tlaku, která ji způsobila (u = AN/Ar) . Obecně, když citlivost není konstantní v celém rozsahu měření

n = lim at Ar -*¦ 0, (2.3)

kde AN - změna odečtů kapalinového manometru; Ar je odpovídající změna tlaku.

Vezmeme-li v úvahu rovnice měření, dostaneme: citlivost manometru ve tvaru U nebo dvou hrnků (viz obr. 4, a a 4, c)

n =(2A ' a ~>

citlivost manometru (viz obr. 4, b)

R-gy \llF) ¦ (2 " 4 ’ 6)

Zpravidla pro časté tlakoměry F »/, proto je pokles jejich citlivosti ve srovnání s manometry tvaru U nevýznamný.

Z rovnic (2.4, A ) a (2.4, b) vyplývá, že citlivost je zcela určena hustotou kapaliny R, plnění měřicího systému zařízení. Ale na druhou stranu hodnota hustoty kapaliny podle (1.6) určuje rozsah měření manometru: čím větší je, tím větší je horní mez měření. Relativní hodnota chyby čtení tedy nezávisí na hodnotě hustoty. Pro zvýšení citlivosti, a tím i přesnosti, byl proto vyvinut velký počet čtecích zařízení založených na různých principech činnosti, počínaje stanovením polohy hladiny kapaliny vzhledem k stupnici tlakoměru okem (chyba čtení asi 1 mm) a končící použitím nejpřesnějších interferenčních metod (chyba čtení 0,1-0,2 µm). Některé z těchto metod naleznete níže.

Rozsahy měření kapalinových manometrů podle (1.6) jsou určeny výškou sloupce kapaliny, tj. rozměry manometru a hustotou kapaliny. Nejtěžší kapalinou v současnosti je rtuť, jejíž hustota je p = 1,35951 10 4 kg/m 3 . Sloupec rtuti vysoký 1 m vyvine tlak asi 136 kPa, tj. tlak, který není o mnoho vyšší než atmosférický tlak. Při měření tlaků řádově 1 MPa je proto výška tlakoměru přiměřená výšce třípodlažní budovy, což představuje značné provozní obtíže, nemluvě o nadměrné objemnosti konstrukce. Přesto byly učiněny pokusy vytvořit manometry s ultravysokým obsahem rtuti. Světový rekord byl stanoven v Paříži, kde byl na základě konstrukcí slavné Eiffelovy věže namontován manometr s výškou rtuťového sloupce asi 250 m, což odpovídá 34 MPa. V současné době je tento tlakoměr demontován z důvodu jeho marnosti. Rtuťový manometr Fyzikálně-technického institutu Německa, jedinečný svými metrologickými vlastnostmi, je však nadále v provozu. Tento manometr namontovaný v iO-patrové věži má horní mez měření 10 MPa s přesností menší než 0,005 %. Naprostá většina rtuťových manometrů má horní limity řádově 120 kPa a jen výjimečně až 350 kPa. Při měření relativně malých tlaků (do 10-20 kPa) se měřicí systém kapalinových manometrů plní vodou, lihem a jinými lehkými kapalinami. V tomto případě jsou rozsahy měření obvykle do 1-2,5 kPa (mikromanometry). Pro ještě nižší tlaky byly vyvinuty metody pro zvýšení citlivosti bez použití složitých čtecích zařízení.

Mikromanometr (obr. 5), sestává z misky já který je připojen k trubce 2, instalované pod úhlem A do vodorovné úrovně

já-já Pokud, se stejnými tlaky pí a p 2 povrchy kapaliny v kelímku a zkumavce byly na úrovni I-I, pak nárůst tlaku v kelímku (R 1 > Pr) způsobí pokles hladiny kapaliny v nádobce a její vzestup ve zkumavce. V tomto případě výška sloupce kapaliny H 2 a jeho délka podél osy trubky L2 bude souviset vztahem H 2 \u003d L 2 hřích a.

Vzhledem k rovnici kontinuity kapaliny H, F \u003d b 2 /, není obtížné získat rovnici měření pro mikromanometr

p t -p 2 \u003d N p "g \u003d L 2 r h (sina + -), (2,5)

kde b 2 - pohyb hladiny kapaliny v trubici podél její osy; a - úhel sklonu trubky k horizontále; ostatní označení jsou stejná.

Z rovnice (2.5) vyplývá, že pro hřích A « 1 a f/F « 1 posun hladiny kapaliny v trubici mnohonásobně překročí výšku sloupce kapaliny potřebnou k vyrovnání měřeného tlaku.

Citlivost mikromanometru se skloněnou trubicí v souladu s (2.5)

Jak je vidět z (2.6), maximální citlivost mikromanometru s horizontální trubicí (a = O)

tj. ve vztahu k plochám kalíšku a tuby více než v Manometr ve tvaru U.

Druhým způsobem zvýšení citlivosti je vyrovnání tlaku sloupcem dvou nemísitelných kapalin. Dvouhrnkový manometr (obr. 6) je naplněn kapalinami tak, aby jejich hranice

Rýže. 6. Dvouhrnkový mikromanometr se dvěma kapalinami (p, > p 2)

část byla ve svislé části trubice přilehlé k misce 2. Když pi = p 2 tlak na úrovni I-I

Ahoj Pí -H 2 R 2 (Pi>Р2)

Poté se zvyšujícím se tlakem v šálku 1 bude vypadat rovnovážná rovnice

Ap=pt -p 2 =D#[(P1 -p 2) +f/F(Pí + Pr)] G, (2.7)

kde px je hustota kapaliny v šálku 7; p2 je hustota kapaliny v šálku 2.

Zdánlivá hustota sloupce dvou kapalin

Pk \u003d (Pi – P2) + f/F (Pi + Pr) (2,8)

Pokud mají hustoty Pi a p 2 hodnoty blízko sebe, a f/F". 1, pak lze zdánlivou nebo efektivní hustotu snížit na p min = f/F (R i + p 2) = 2p x f/F.

rr p k * %

kde p k je zdánlivá hustota podle (2.8).

Stejně jako dříve, zvýšení citlivosti tímto způsobem automaticky snižuje měřící rozsahy kapalinového manometru, což omezuje jejich použití na oblast micromanometru™. S ohledem také na velkou citlivost uvažovaných metod na vliv teploty při přesných měřeních se zpravidla používají metody založené na přesném měření výšky sloupce kapaliny, což však komplikuje konstrukci kapalinových manometrů.

2.2. Opravy indikací a chyb kapalinových manometrů

Do rovnic pro měření kapalinových tlakoměrů je nutné zavést korekce v závislosti na jejich přesnosti s přihlédnutím k odchylkám provozních podmínek od podmínek kalibrace, druhu měřeného tlaku a vlastnostem schématu zapojení konkrétních tlakoměrů.

Provozní podmínky jsou určeny teplotou a zrychlením volného pádu v místě měření. Vlivem teploty se mění jak hustota kapaliny používané při vyrovnávání tlaku, tak i délka stupnice. Tíhové zrychlení v místě měření zpravidla neodpovídá své normální hodnotě, přijaté při kalibraci. Proto ten tlak

P = Rp }