Sıvı termometre teknik. Basınç göstergeleri: çalışma prensibi Tipler ve çalışma

Bir sıvı termometresi, sıcaklık değişikliklerine tepki veren bir sıvı kullanarak teknolojik işlemlerin sıcaklığını ölçmek için bir cihazdır. Sıvı termometreler günlük yaşamda herkes tarafından iyi bilinir: ölçüm için oda sıcaklığı veya insan vücut sıcaklığı.

Sıvı termometreler beş ana bölümden oluşur: termometrenin ampulü, sıvı, kılcal boru, baypas odası ve ölçek.

Termometrenin ampulü, sıvının yerleştirildiği kısımdır. Sıvı, kılcal boruyu yükselterek veya düşürerek sıcaklık değişikliklerine tepki verir. Kılcal boru, içinden sıvının geçtiği dar bir silindirdir. Genellikle kılcal boru, fazla sıvının girdiği bir boşluk olan bir baypas odası ile donatılmıştır. Bypass odası yoksa, kılcal boru doldurulduktan sonra, sıcaklık yükselmeye devam ederse boruyu yok etmek için yeterli basınç oluşturulacaktır. Ölçek, okuma almak için kullanılan bir sıvı termometrenin parçasıdır. Terazi derece olarak kalibre edilmiştir. Tartı kılcal boruya sabitlenebilir veya hareketli olabilir. Hareketli terazi, ayarlamayı mümkün kılar.

Sıvı termometrenin çalışma prensibi

Sıvı termometrelerinin çalışma prensibi, sıvıların büzülme ve genleşme özelliğine dayanmaktadır. Bir sıvı ısıtıldığında genellikle genişler; termometrenin ampulündeki sıvı genleşir ve kılcal boruyu yukarı doğru hareket ettirir, böylece sıcaklıkta bir artış olduğunu gösterir. Tersine, bir sıvı soğuduğunda genellikle büzülür; sıvı termometrenin kılcal borusundaki sıvı azalır ve bu nedenle sıcaklıktaki bir düşüşü gösterir. Bir maddenin ölçülen sıcaklığında bir değişiklik olması durumunda, ısı aktarılır: önce sıcaklığı ölçülen maddeden termometre topuna, sonra bilyeden sıvıya. Sıvı, kılcal boruyu yukarı veya aşağı hareket ettirerek sıcaklık değişikliklerine tepki verir.

Bir sıvı termometresinde kullanılan sıvının türü, termometre tarafından ölçülen sıcaklık aralığına bağlıdır.

Merkür, -39-600°C (-38-1100°F);
cıva alaşımları, -60-120°C (-76-250°F);
Alkol, -80-100°C (-112-212°F).

Kısmi Daldırma Sıvı Termometreler

Birçok sıvı termometresi, termometrenin tüm yüzeyi ölçülen madde ile temas halinde olacak şekilde duvara asılmak üzere tasarlanmıştır. Ancak, bazı endüstriyel ve laboratuvar sıvı termometreleri sıvıya daldırılmak üzere tasarlanmış ve kalibre edilmiştir.

Bu şekilde kullanılan termometrelerden en yaygın kullanılanı kısmi daldırma termometreleridir. Kısmi daldırma termometre ile doğru okumalar elde etmek için, ampulünü ve kılcal boruyu sadece bu çizgiye kadar daldırın.

Kısmi daldırmalı termometreler, kılcal borunun içindeki sıvıyı etkileyebilecek ortam hava sıcaklığındaki değişiklikleri telafi etmek için işarete daldırılır. Ortam sıcaklığındaki değişiklikler (termometre etrafındaki havanın sıcaklığındaki değişiklikler) muhtemel ise, bunlar kılcal boru içindeki sıvının genleşmesine veya büzülmesine neden olabilir. Sonuç olarak, okumalar sadece ölçülen maddenin sıcaklığından değil, aynı zamanda ortam hava sıcaklığından da etkilenecektir. Kılcal borunun işaretli çizgiye daldırılması, ortam sıcaklığının okumaların doğruluğu üzerindeki etkisini ortadan kaldırır.

Endüstriyel üretimde genellikle borulardan veya kaplardan geçen maddelerin sıcaklıklarının ölçülmesi gerekir. Bu koşullar altında sıcaklığı ölçmek, alet üreticileri için iki sorun yaratır: o maddeye veya sıvıya doğrudan erişim olmadığında bir maddenin sıcaklığının nasıl ölçüleceği ve bir sıvı termometresinin durmadan inceleme, kontrol veya değiştirme için nasıl çıkarılacağı. teknolojik süreç. Termometreleri girmek için ölçüm kanalları kullanılırsa bu sorunların ikisi de ortadan kalkar.

Termometre girişi için ölçüm kanalı, bir ucu kapalı, diğer ucu açık olan boru benzeri bir kanaldır. Ölçüm kanalı, bir sıvı termometrenin ampulünü içerecek ve böylece onu korozyona, zehirli maddelere veya düşük sıcaklığa neden olabilecek maddelerden koruyacak şekilde tasarlanmıştır. yüksek basınç. Termometreleri girmek için ölçüm kanalları kullanıldığında, ısı değişimi, sıcaklığı ölçülen maddenin ve termometre bilyesinin dolaylı teması (ölçüm kanalı aracılığıyla) şeklinde gerçekleşir. Ölçüm kanalları bunun için bir mühürdür. yüksek tansiyon ve sıcaklığı ölçülen sıvının dışarıya kaçmasını önleyin.

Ölçüm kanalları, çeşitli termometre türleri ile kullanılabilecek şekilde standart boyutlarda yapılmıştır. Termometre ölçüm kanalına takıldığında, bilyesi kanala sokulur ve termometreyi sabitlemek için termometrenin üzerine bir somun vidalanır.

Çalışma prensibi, ölçülen basınç veya basınç farkının sıvı kolonunun basıncı ile dengelenmesine dayanmaktadır. Basit bir cihaza ve yüksek ölçüm doğruluğuna sahiptirler, laboratuvar ve kalibrasyon aletleri olarak yaygın olarak kullanılırlar. Sıvı manometreler ikiye ayrılır: U-şekilli, çan ve halka şeklinde.

U şeklinde.Çalışma prensibi, iletişim gemileri yasasına dayanmaktadır. Bunlar iki borulu (1) ve çanak tek borulu (2).

1) bir plaka 3 üzerine bir terazi ile monte edilmiş ve bariyer sıvısı 2 ile doldurulmuş bir cam tüp 1'dir. Dirseklerdeki seviye farkı, ölçülen basınç düşüşü ile orantılıdır. "-" 1. bir dizi hata: menisküsün konumunun okunmasındaki yanlışlık nedeniyle, T çevresinde değişiklikler. orta, kılcallık fenomeni (değişikliklerin getirilmesiyle ortadan kaldırılmıştır). 2. Hatada bir artışa yol açan iki okuma ihtiyacı.

2) temsil iki borunun bir modifikasyonudur, ancak bir diz geniş bir kap (fincan) ile değiştirilir. Aşırı basıncın etkisi altında, kaptaki sıvı seviyesi azalır ve tüpte yükselir.

Şamandıra U-şekilli diferansiyel basınç göstergeleri prensip olarak kap basınç göstergelerine benzer, ancak basıncı ölçmek için sıvı seviyesi değiştiğinde bir kap içine yerleştirilmiş bir şamandıranın hareketini kullanırlar. Aktarma tertibatı sayesinde şamandıranın hareketi, işaret eden okun hareketine dönüştürülür. "+" geniş ölçüm limiti. Çalışma prensibi sıvı basınç göstergeleri Pascal yasasına dayanır - ölçülen basınç, çalışma sıvısı sütununun ağırlığı ile dengelenir: P = sağ. Bir rezervuar ve bir kapilerden oluşurlar. Çalışma sıvısı olarak distile su, cıva, etil alkol kullanılır. Küçük aşırı basınç ve vakum, barometrik basınç ölçümlerine uygulanır. Tasarımları basittir, ancak uzaktan veri iletimi yoktur.

Bazen hassasiyeti artırmak için kılcal damar ufka belirli bir açıyla yerleştirilir. Sonra: P = ρgL Sinα.

AT deformasyon basınç göstergeleri, hassas elemanın (SE) elastik deformasyonuna veya onun tarafından geliştirilen kuvvete karşı koymak için kullanılır. SE'nin ölçüm uygulamalarında yaygınlaşan üç ana formu vardır: boru şeklindeki yaylar, körükler ve membranlar.

boru şeklindeki yay(manometrik yay, Bourdon tüpü) - uçlarından biri kapatılmış ve hareket etme kabiliyetine sahip, diğeri sert bir şekilde sabitlenmiş elastik bir metal tüp. Boru şeklindeki yaylar, esas olarak, yayın içine uygulanan ölçülen basıncı, serbest ucunun orantılı bir hareketine dönüştürmek için kullanılır.

En yaygın tek helezon boru yay, oval veya eliptik kesitli 270° bükülmüş bir borudur. Uygulanan aşırı basıncın etkisi altında, tüp gevşer ve vakum etkisi altında bükülür. Tüpün bu hareket yönü, iç aşırı basıncın etkisi altında, elipsin küçük ekseninin artması ve tüpün uzunluğunun sabit kalmasıyla açıklanmaktadır.

Söz konusu yayların ana dezavantajı, iletim mekanizmalarının kullanılmasını gerektiren küçük bir dönme açısıdır. Onların yardımıyla, boru şeklindeki yayın serbest ucunun birkaç derece veya milimetre hareketi, okun 270 - 300 ° açısal hareketine dönüştürülür.

Avantaj, doğrusala yakın statik bir özelliktir. Ana uygulama gösterge aletleridir. 0 ila 10 3 MPa arasında basınç ölçerlerin ölçüm aralıkları; vakum göstergeleri - 0,1 ila 0 MPa. Alet doğruluk sınıfları: 0.15'ten (örnek) 4'e.

Boru şeklindeki yaylar pirinç, bronz, paslanmaz çelikten yapılmıştır.

Körük. Körükler - enine oluklu ince duvarlı metal bir kap. Camın altı basınç veya kuvvetle hareket ettirilir.

Körüklerin statik karakteristiğinin doğrusallık sınırları içinde, üzerine etki eden kuvvetin, körüğün neden olduğu deformasyona oranı sabit kalır. ve körüklerin sertliği olarak adlandırılır. Körükler çeşitli derecelerde bronz, karbon çeliği, paslanmaz çelik, alüminyum alaşımları, vb.'den yapılır. Körükler 8–10 ila 80–100 mm çapında ve 0.1–0.3 mm et kalınlığında seri üretilir.

zarlar. Elastik ve elastik membranları ayırt eder. Elastik bir membran, basınç altında bükülebilen esnek, yuvarlak, düz veya oluklu bir levhadır.

Düz membranların statik karakteristiği, artışla doğrusal olmayan bir şekilde değişir. basınç, bu nedenle olası vuruşun küçük bir kısmı çalışma alanı olarak kullanılır. Oluklu membranlar, düz olanlardan daha büyük sapmalarla kullanılabilir, çünkü karakteristiklerin doğrusal olmayanlığı önemli ölçüde daha düşüktür. Membranlar çeşitli çelik sınıflarından yapılır: bronz, pirinç vb.

ÖN BRÜLÖR

Ön oda brülörü - gaz çıkışı için deliklere sahip bir gaz manifoldu, kanallı bir monoblok ve gazın hava ile karıştırıldığı ve gaz-hava karışımının yakıldığı manifoldun üzerine yerleştirilmiş seramik bir refrakter ön odadan oluşan bir cihaz. Ön oda brülörü, 10-30 Pa vakumla çalışan seksiyonel dökme demir kazanlar, kurutucular ve diğer termik tesisatların fırınlarında doğal gaz yakmak için tasarlanmıştır. Ön hazneli brülörler, fırının ocağının üzerine yerleştirilmiştir. iyi koşullar fırının uzunluğu boyunca ısı akışlarının düzgün dağılımı için. Ön hazneli brülörler düşük ve orta gaz basıncında çalışabilir. Ön oda brülörü bir gaz toplayıcıdan oluşur ( Çelik boru) bir sıra gaz çıkışı ile. Isı çıkışına bağlı olarak brülör 1,2 veya 3 kollektöre sahip olabilir. Gaz manifoldunun üzerine çelik bir çerçeve üzerine seramik bir monoblok monte edilir ve bir dizi kanal (mikser) oluşturur. Her gaz çıkışının kendi seramik karıştırıcısı vardır. Kollektör deliklerinden çıkan gaz jeti, yanma için gerekli olan havanın %50-70'ini dışarı atar, kalan hava ise fırın içindeki seyrekleşme nedeniyle içeri girer. Ejeksiyon sonucunda karışım oluşumu yoğunlaşır. Kanallarda karışım ısıtılır ve çıktığında yanmaya başlar. Yanan karışım, kanallardan gazın %90-95'inin yakıldığı ön odaya girer. Ön oda havai fişek tuğlalarından yapılmıştır; bir yarık gibi görünüyor. Gazın yanması ocakta gerçekleşir. Alev yüksekliği - 0.6-0.9 m, fazla hava katsayısı a - 1.1...1.15.

Kompansatörler, gaz boru hatlarının sıcaklık uzamasını yumuşatmak (dengelemek), boru kopmasını önlemek, bağlantı elemanlarının (flanşlı, sürgülü vanalar) kurulum ve sökme kolaylığı için tasarlanmıştır.

Ortalama 1 km uzunluğunda bir gaz boru hattı, 1 ° C ısıtıldığında 12 mm uzar.

Kompansatörler şunlardır:

· Lens;

· U şeklinde;

· Lir şeklinde.

Lens dengeleyicigaz boru hattının sıcaklığına bağlı olarak uzunluğunu değiştiren dalgalı bir yüzeye sahiptir. Mercek dengeleyici, kaynakla damgalanmış yarım merceklerden yapılmıştır.

Hidrolik direnci azaltmak ve tıkanmayı önlemek için, kompansatörün içine gaz girişinin yanından kompansatörün iç yüzeyine kaynaklanmış bir kılavuz boru monte edilmiştir.

Yarım lenslerin alt kısmı su birikmesini önlemek için bitüm ile doldurulur.

Kompansatörü takarken kış zamanı, biraz gerilmesi gerekiyor ve yaz saati– aksine, bağlantı somunları ile sıkıştırın.

U-şekilliLyre-şekilli

kompansatör, kompansatör.

Gaz boru hattını çevreleyen ortamın sıcaklığındaki değişiklikler, gaz boru hattının uzunluğunda değişikliklere neden olur. 100 m uzunluğunda bir çelik gaz boru hattının düz bir bölümü için, 1 ° sıcaklık değişimi ile uzama veya kısalma yaklaşık 1,2 mm'dir. Bu nedenle vanalardan sonra tüm gaz boru hatlarına gaz akışı boyunca sayarak lens kompansatörleri takılmalıdır (Şekil 3). Ek olarak, çalışma sırasında bir lens kompansatörünün varlığı, sürgülü vanaların kurulumunu ve sökülmesini kolaylaştırır.

Gaz boru hatları tasarlarken ve inşa ederken, kurulu kompansatörlerin sayısını azaltmak için çaba gösterirler. maksimum kullanım kendini telafi etmek zor - rotanın yönünü hem planda hem de profilde değiştirerek.

Pirinç. 3. Lens dengeleyici 1 - flanş; 2 borulu; 3 - gömlek; 4 - yarım mercek; 5 - pençe; 6 - kaburga; 7 - itme; 8 - somun

Sıvı manometrenin çalışma prensibi

Başlangıç ​​konumunda tüplerdeki su aynı seviyede olacaktır. Kauçuk filme basınç uygulanırsa, basınç göstergesinin bir dizindeki sıvı seviyesi düşecek, diğerinde bu nedenle artacaktır.

Bu, yukarıdaki resimde gösterilmiştir. Parmağımızla filme bastırıyoruz.

Filmin üzerine bastığımızda kutunun içindeki havanın basıncı artar. Basınç, borudan iletilir ve yer değiştirirken sıvıya ulaşır. Bu dirsekteki seviye düştüğünde tüpün diğer dirseğindeki sıvı seviyesi artacaktır.

Sıvı seviyelerindeki farkla, atmosfer basıncındaki farkı ve filme uygulanan basıncı değerlendirmek mümkün olacaktır.

Aşağıdaki çizim, çeşitli derinliklerde bir sıvıdaki basıncı ölçmek için bir sıvı basınç göstergesinin nasıl kullanılacağını gösterir.

Diyafram basınç göstergesi

Bir membran manometresinde elastik eleman, oluklu bir metal plaka olan bir zardır. Plakanın sıvının basıncı altında sapması, transmisyon mekanizması aracılığıyla, ölçek boyunca kayan aletin göstergesine iletilir. Membran cihazları, 2,5 MPa'ya kadar olan basıncı ölçmek ve vakumu ölçmek için kullanılır. Bazen, çıkışın basınç göstergesinin girişindeki basınçla orantılı bir elektrik sinyali aldığı elektrik çıkışı olan cihazlar kullanılır.

Sıvı manometrelerinde ölçülen basınç sıvı kolonunun basıncı ile dengelenir.

En basit sıvı manometreleri, U şeklinde bir cam tüpten ve eşit bölmelere sahip doğrusal bir ölçekten oluşur.

Ölçeğin en küçük bölümü 1 mm'dir. Ölçek genellikle ortada sıfır işareti ile iki taraflıdır. Tüpün her iki ucu da sıfıra kadar sıvı ile doldurulur.

Çalışma prensibi

Tüpün bir ucuna basınç uygulandığında sıvı akar ve sıvı seviyelerindeki fark camdan görülebilir. Milimetre cinsinden ifade edilen düzeylerdeki fark, ölçülen basıncın değerini verir.

Tüpün içine cıva dökülürse basınç değeri milimetre olarak ifade edilecektir. cıva sütunu. basınç manometresi

Tüp su ile doldurulurken, basınç su sütununun milimetre cinsinden ölçülecektir.

Tüp başka sıvılarla doluysa sıvının özgül ağırlığına göre yeniden hesaplama yapmak gerekir.

Bu nedenle, örneğin, bir su sütununu milimetreye dönüştürmek için, belirli bir sıvı ile basınç göstergesi okumalarını sıvının özgül ağırlığı ile çarpmanız gerekir, milimetre cıvaya dönüştürüldüğünde, bu sıvının özgül ağırlığı ile çarpmanız ve cıvanın özgül ağırlığına bölün 13.6.

Tüpün sol ve sağ kısımlarının çaplarındaki fark, ölçüm sonucunu etkilemez. Ayrıca, okumalar okunurken sadece ölçek bölümlerinin sayısındaki seviye farkı dikkate alındığından, tüpü ölçekteki sıfır işaretiyle tam olarak eşleşen bir seviyeye kadar sıvı ile doldurmak gerekli değildir.

Bölüm 2. SIVI GÖSTERGELERİ

İnsanlık için su temini sorunları her zaman çok önemli olmuştur ve şehirlerin gelişimi ve şehirlerin görünümü ile özel bir ilgi kazanmıştır. farklı türüretimler. Aynı zamanda, su basıncını ölçme sorunu, yani sadece su besleme sistemi yoluyla su teminini sağlamak için değil, aynı zamanda çeşitli mekanizmaları harekete geçirmek için gerekli olan basınç, giderek daha acil hale geldi. Keşfin onuru, boru hatlarındaki su basıncını ölçmek için piezometrik bir tüp kullanan ilk kişi olan en büyük İtalyan sanatçı ve bilim adamı Leonardo da Vinci'ye (1452-1519) aittir. Ne yazık ki, “Suyun Hareketi ve Ölçülmesi Üzerine” adlı çalışması ancak 19. yüzyılda yayınlandı. Bu nedenle, ilk kez 1643'te İtalyan bilim adamları Torricelli ve Viviaii tarafından Galileo Galilei'nin öğrencileri tarafından bir sıvı manometrenin yaratıldığı ve bir tüpe yerleştirilen cıvanın özelliklerini incelerken atmosferik basıncın varlığını keşfeden kabul edilir. . Cıva barometresi böyle doğdu. Önümüzdeki 10-15 yıl boyunca Fransa'da (B. Pascal ve R. Descartes) ve Almanya'da (O. Guericke) su dolgulu olanlar da dahil olmak üzere çeşitli tiplerde sıvı barometreler oluşturuldu. 1652'de O. Guericke, iki at takımını (ünlü "Magdeburg yarım küreleri") ayıramayan pompalanmış yarım kürelerle muhteşem bir deney yaparak atmosferin yerçekimini gösterdi.

Bilim ve teknolojinin daha da gelişmesi, çok sayıda sıvı manometrenin ortaya çıkmasına neden oldu. çeşitli tipler, kullanılan;: şimdiye kadar birçok endüstride: meteoroloji, havacılık ve elektrovakum teknolojisi, jeodezi ve jeolojik keşif, fizik ve metroloji, vb. Bununla birlikte, sıvı basınç göstergelerinin çalışma prensibinin bir takım belirli özelliklerinden dolayı, özgül ağırlıkları diğer basınç ölçer türlerine kıyasla nispeten küçüktür ve gelecekte azalması muhtemeldir. Ancak, özellikle ölçüm yaparken yüksek hassasiyet atmosferik basınca yakın basınç aralığında hala vazgeçilmezdirler. Sıvı manometreler diğer birçok alanda (mikromanometri, barometri, meteoroloji, fiziksel ve teknik araştırmalar) önemini kaybetmemiştir.

2.1. Ana sıvı manometre türleri ve çalışma prensipleri

Sıvı manometrelerin çalışma prensibi, U şeklinde bir sıvı manometre örneği ile gösterilebilir (Şek. 4, bir ), birbirine bağlı iki dikey tüp 1 ve 2'den oluşan,

yarısı sıvı ile doldurulur. Hidrostatik yasalarına uygun olarak, eşit basınçlarla R ben ve p 2 her iki tüpteki serbest sıvı yüzeyler (menisküs) üzerine yerleşecektir. seviye I-I. Basınçlardan biri diğerini aşarsa (R\ > p 2), basınç farkı tüpteki sıvı seviyesinin düşmesine neden olur. 1 ve buna bağlı olarak, tüpteki artış 2, bir denge durumuna ulaşılana kadar. Aynı zamanda, düzeyde

II-P denge denklemi şeklini alacak

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

yani, basınç farkı, sıvı kolon yüksekliğinin basıncı ile belirlenir. H r yoğunluğu ile

Denklem (1.6) basınç ölçümü açısından temeldir, çünkü basınç nihai olarak ana fiziksel nicelikler - kütle, uzunluk ve zaman tarafından belirlenir. Bu denklem istisnasız her türlü sıvı manometresi için geçerlidir. Bu, bir sıvı basınç göstergesinin, ölçülen basıncın, bu basıncın etkisi altında oluşan sıvı sütununun basıncı ile dengelendiği bir basınç göstergesi olduğu tanımını ifade eder. Sıvı manometrelerindeki basınç ölçüsünün şu şekilde olduğunu vurgulamak önemlidir.

sıvı tablanın yüksekliği, mm su basınç birimlerinin ortaya çıkmasına neden olan bu durumdu. Sanat., mm Hg Sanat. ve sıvı manometrelerin çalışma prensibini doğal olarak takip eden diğerleri.

Fincan sıvı manometresi (Şek. 4, b) birbirine bağlı bardaklardan oluşur 1 ve dikey boru 2, alan ile enine kesit bardaklar tüplerden önemli ölçüde daha büyüktür. Bu nedenle, basınç farkının etkisi altında Ar kaptaki sıvı seviyesindeki değişim, tüpteki sıvı seviyesindeki artıştan çok daha azdır: H\ = H r f/F, nerede H ! - kaptaki sıvı seviyesindeki değişiklik; H2 - tüpteki sıvı seviyesindeki değişiklik; / - borunun kesit alanı; F - kupanın kesit alanı.

Dolayısıyla ölçülen basıncı dengeleyen sıvı kolonunun yüksekliği H - H x + H2 = # 2 (1 + f/F), ve ölçülen basınç farkı

Pi - Rg = H2 p?-(1 +f/F ). (2.2)

Bu nedenle, bilinen bir katsayı ile k= 1 + f/F basınç farkı, ölçüm sürecini basitleştiren bir tüpteki sıvı seviyesindeki değişiklik ile belirlenebilir.

Çift fincan manometresi (Şek. 4, içinde) esnek bir hortumla bağlanmış iki fincandan oluşur 1 ve 2 bunlardan biri sağlam bir şekilde sabitlenmiştir ve ikincisi dikey yönde hareket edebilir. eşit basınçlarla R\ ve p 2 kaplar ve dolayısıyla sıvının serbest yüzeyleri aynı I-I seviyesindedir. Eğer bir R\ > R 2 sonra fincan 2 denklem (2.1)'e göre dengeye ulaşılana kadar yükselir.

Her tür sıvı manometresinin çalışma prensibinin birliği, her türlü basıncı ölçme olasılığı açısından çok yönlülüğünü belirler - mutlak ve gösterge ve basınç farkı.

Mutlak basınç aşağıdaki durumlarda ölçülecektir: p 2 = 0, yani tüpteki sıvı seviyesinin üzerindeki boşluk 2 dışarı pompalandı. Daha sonra manometredeki sıvı sütunu tüpteki mutlak basıncı dengeleyecektir.

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

Aşırı basıncı ölçerken, tüplerden biri atmosfer basıncıyla iletişim kurar, örneğin, p 2 \u003d p tsh. Tüpteki mutlak basınç ise 1 atmosfer basıncından daha fazla (R i >p aT m)> sonra, (1.6)'ya göre tüpteki sıvı kolonu 2 tüpteki aşırı basıncı dengeleyin 1 } yani p ve = H R g: Aksi takdirde, px < р атм, то столб жидкости в трубке 1 negatif aşırı basıncın bir ölçüsü olacaktır p ve = -H R g.

Her biri atmosfer basıncına eşit olmayan iki basınç arasındaki farkı ölçerken, ölçüm denklemi şu şekildedir: Ap \u003d p \ - p 2 - \u003d H - R "g. Önceki durumda olduğu gibi, fark hem pozitif hem de negatif değerler alabilir.

Basınç ölçüm cihazlarının önemli bir metrolojik özelliği, ölçümler ve atalet sırasında okuma doğruluğunu büyük ölçüde belirleyen ölçüm sisteminin hassasiyetidir. Manometrik aletler için duyarlılık, alet okumalarındaki değişikliğin buna neden olan basınçtaki değişikliğe oranı olarak anlaşılır (u = AN/Ar) . Genel olarak, hassasiyet ölçüm aralığında sabit olmadığında

n = sınırda Ar -*¦ 0, (2.3)

nerede BİR - sıvı manometre okumalarında değişiklik; Ar basınçtaki karşılık gelen değişikliktir.

Ölçüm denklemlerini hesaba katarak şunları elde ederiz: U-şekilli veya iki fincanlı bir manometrenin hassasiyeti (bkz. Şekil 4, a ve 4, c)

n =(2A ' bir ~>

kap basınç göstergesi hassasiyeti (bkz. Şekil 4, b)

R-gy \llF) ¦ (2 " 4 ’ 6)

Kural olarak, sık basınç göstergeleri için F »/ bu nedenle, U şeklindeki manometrelere kıyasla hassasiyetlerindeki azalma önemsizdir.

Denklemlerden (2.4, a ) ve (2.4, b) duyarlılığın tamamen sıvının yoğunluğu tarafından belirlendiği sonucu çıkar. R, cihazın ölçüm sisteminin doldurulması. Ancak öte yandan, (1.6)'ya göre sıvının yoğunluk değeri manometrenin ölçüm aralığını belirler: ne kadar büyükse, ölçümlerin üst sınırı o kadar büyük olur. Böylece okuma hatasının bağıl değeri yoğunluk değerine bağlı değildir. Bu nedenle, hassasiyeti ve dolayısıyla doğruluğu artırmak için, sıvı seviyesinin basınç göstergesi ölçeğine göre konumunun gözle sabitlenmesinden (okuma hatası yaklaşık 1'e kadar) değişen çeşitli çalışma prensiplerine dayanan çok sayıda okuma cihazı geliştirilmiştir. mm) ve en doğru girişim yöntemlerinin kullanılmasıyla sona erer (okuma hatası 0.1-0.2 µm). Bu yöntemlerden bazıları aşağıda bulunabilir.

(1.6)'ya göre sıvı manometrelerinin ölçüm aralıkları, sıvı kolonunun yüksekliği, yani manometrenin boyutları ve sıvının yoğunluğu ile belirlenir. Şu anda en ağır sıvı, yoğunluğu p = 1.35951 10 4 kg/m3 olan cıvadır. 1 m yüksekliğindeki bir cıva sütunu, yaklaşık 136 kPa'lık bir basınç, yani atmosfer basıncından çok daha yüksek olmayan bir basınç geliştirir. Bu nedenle, 1 MPa mertebesindeki basınçları ölçerken, manometrenin yüksekliği, yapının aşırı hantallığından bahsetmeden, önemli operasyonel rahatsızlıklar sunan üç katlı bir binanın yüksekliği ile orantılıdır. Bununla birlikte, ultra yüksek cıvalı manometreler yaratma girişimleri yapılmıştır. Dünya rekoru, ünlü Eyfel Kulesi'nin yapıları temelinde yaklaşık 250 m yüksekliğinde ve 34 MPa'ya tekabül eden bir cıva sütunu yüksekliğine sahip bir manometrenin monte edildiği Paris'te kırıldı. Şu anda, bu basınç göstergesi, yararsızlığı nedeniyle sökülmüştür. Ancak, Almanya Fiziko-Teknik Enstitüsü'nün metrolojik özelliklerinde benzersiz olan cıva manometresi hizmet vermeye devam ediyor. iO katlı bir kuleye monte edilen bu basınç göstergesi, %0,005'ten daha az bir doğrulukla 10 MPa'lık bir üst ölçüm sınırına sahiptir. Cıvalı manometrelerin büyük çoğunluğunun üst limitleri 120 kPa ve sadece ara sıra 350 kPa'ya kadardır. Nispeten küçük basınçları (10-20 kPa'ya kadar) ölçerken, sıvı manometrelerin ölçüm sistemi su, alkol ve diğer hafif sıvılarla doldurulur. Bu durumda, ölçüm aralıkları genellikle 1-2,5 kPa'ya kadardır (mikromanometreler). Daha düşük basınçlar için, karmaşık okuma cihazları kullanılmadan hassasiyeti artırmak için yöntemler geliştirilmiştir.

Mikromanometre (Şekil 5), bir fincandan oluşur İ boru 2'ye bağlı, açılı olarak monte edilmiş a yatay seviyeye

I-I. Eşit basınçlarda ise pi ve p 2 kap ve tüpteki sıvının yüzeyleri I-I seviyesindeydi, ardından kaptaki basınç artışı (R 1 > Pr) kaptaki sıvı seviyesinin tüp içinde düşmesine ve yükselmesine neden olacaktır. Bu durumda, sıvı kolonunun yüksekliği H2 ve borunun ekseni boyunca uzunluğu L2 ilişki ile ilgili olacak H2 \u003d L2 günah a.

Akışkan süreklilik denklemi verildiğinde H, F \u003d b 2 /, bir mikromanometre için ölçüm denklemini elde etmek zor değil

p t -p 2 \u003d N p "g \u003d L2 sağ (sina + -), (2.5)

nerede b2 - tüpteki sıvı seviyesinin ekseni boyunca hareket ettirilmesi; a - borunun yataya eğim açısı; atamaların geri kalanı aynıdır.

Denklem (2.5) günah için a « 1 ve f/F « 1 Tüpteki sıvı seviyesinin yer değiştirmesi, ölçülen basıncı dengelemek için gereken sıvı sütununun yüksekliğini birçok kez aşacaktır.

(2.5)'e göre eğimli bir tüp ile mikromanometrenin hassasiyeti

(2.6)'dan da görülebileceği gibi, yatay borulu mikromanometrenin maksimum hassasiyeti (a = O)

yani, fincan ve tüpün alanları ile ilgili olarak, daha fazla de U şeklindeki manometre.

Duyarlılığı arttırmanın ikinci yolu, birbirine karışmayan iki sıvıdan oluşan bir kolonla basıncı dengelemektir. İki fincanlı manometre (Şekil 6) sıvılarla doldurulur, böylece sınırları

Pirinç. 6. İki sıvı içeren iki kap mikromanometre (p, > p 2)

bölüm, kap 2'ye bitişik tüpün dikey bölümü içindeydi. pi = p2 I-I seviyesindeki basınç

Merhaba Pi -H 2 R 2 (Pi>P2)

Ardından, fincandaki artan basınçla 1 denge denklemi gibi görünecek

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

burada px, fincan 7'deki sıvının yoğunluğudur; p 2, kap 2'deki sıvının yoğunluğudur.

İki sıvıdan oluşan bir sütunun görünen yoğunluğu

Pk \u003d (Pi - P2) + f/F (Pi + Pr) (2.8)

Pi ve p 2 yoğunlukları birbirine yakın değerlere sahipse, f/F". 1, daha sonra görünen veya etkin yoğunluk p min = f/F (R ben + p 2) = 2p x f/F.

rr pk * %

burada p k, (2.8)'e göre görünen yoğunluktur.

Daha önce olduğu gibi, bu yollarla hassasiyeti artırmak, sıvı manometrenin ölçüm aralıklarını otomatik olarak azaltır, bu da kullanımlarını mikromanometre ™ alanıyla sınırlar. Doğru ölçümler sırasında sıcaklığın etkisine karşı dikkate alınan yöntemlerin büyük duyarlılığı da göz önüne alındığında, kural olarak, sıvı manometrelerinin tasarımını zorlaştırsa da, sıvı sütununun yüksekliğinin doğru ölçümlerine dayanan yöntemler kullanılır.

2.2. Sıvı manometrelerinin göstergelerinde ve hatalarında düzeltmeler

Çalışma koşullarındaki kalibrasyon koşullarından sapmaları, ölçülen basıncın türünü ve belirli basınç ölçerlerin devre şemasının özelliklerini dikkate alarak, doğruluklarına bağlı olarak sıvı basınç göstergelerini ölçmek için denklemlere düzeltmeler eklemek gerekir.

Çalışma koşulları, ölçüm alanındaki sıcaklık ve serbest düşüş ivmesi ile belirlenir. Sıcaklığın etkisi altında hem basıncı dengelemede kullanılan sıvının yoğunluğu hem de ölçeğin uzunluğu değişir. Ölçüm yerindeki yerçekimi ivmesi, kural olarak, kalibrasyon sırasında kabul edilen normal değerine karşılık gelmez. Bu nedenle basınç

P=Rp }