41648

Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Изучение приборов для измерения давления. В Международной системе единиц СИ единицей давления является паскаль Па. Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера ат равная кгс см ; миллиметр водяного столба мм вод.

Русский

2013-10-24

577.06 KB

34 чел.

Лабораторная работа №1

Цель: изучить устройство приборов для измерения давления и расхода жидкости.   Методика измерения и поверка манометра.

 1. Изучение приборов для измерения давления. Тарировка пружинного манометра

 1.1. Общие сведения.

 Давление (Р) — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.

 В Международной системе единиц (СИ) единицей давления является паскаль (Па). Давление в 1 Па, можно создать силой в 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью в 1м , расположенной перпендикулярно направлению действия силы (1Па=1Н/м ). С целью сокращения числа значащих цифр используют также кратные единицы от единиц СИ, например МПа=106 Па, кПа=103 Па.

 Используются также внесистемные единицы измерения давления: техническая атмосфера (ат), равная кгс/см ; миллиметр водяного столба (мм вод.ст.) и миллиметр ртутного столба (мм рт.ст.), отнесенные к нормальным условиям: для воды к 4°С, для ртути к 0°С и нормальному ускорению свободного падения, равному 9,80665 м/с".

Соотношения между единицами давления приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Соотношения между единицами измерения давления.

Единица

Па

кгс/м2

ат (кгс/м2)

мм вод.ст.

мм рт. ст.

Ша

1

0,10197

0,10197·10-4

0,10197

7,5003·10-3

1кгс/м

9,80665

1

10-4

1

73,56·10-3

1 кгс/см

9,80665 ·104

104

1

104

735,56

1мм вод.ст.

9,80665

1

10-4

1

73,56·10-3

1мм рт.ст.

133,322

13,595

13,55 ·104 

13,595

1

Различают следующие виды давления:

  1.  Абсолютное давление - полное давление, испытываемое газом или жидкостью, равное сумме избыточного и атмосферного давлений:

  1.  Вакуумметрическое - давление, при котором абсолютное давление меньше атмосферного, то такое давление называется

Приборы, предназначенные для измерения абсолютного и избыточного давления, называются манометрами, для измерения атмосферного давления - барометрами. Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры (дифманометры).

Приборы для измерения давления и вакуума (по принципу действия) делят на:

  1.  жидкостные, измеряющие давление высотой столба жидкости;
  2.  металлические, действующие по принципу передачи упругих деформаций рабочими частями (трубками, пластинками) соответственно изменениям давлений;
  3.  поршневые, действующие по принципу передачи давления жидкостью по закону Паскаля посредством изменения нагрузки на поршень;
  4.  электрические, действующие по принципу изменения емкости в цепи или изменения сопротивления проводника пропорциональным изменениям внешнего давления.

По характеру и величине измеряемого давления, приборы делят на:

1) манометры, измеряющие избыточное давление

2)вакуумметры, измеряющие недостаток давления до атмосферного (разряжение):

   По назначению приборы классифицируют на рабочие, контрольные, образцовые со шкалами классов точности 0,15; 0,25; и 0,4; микроманометры, дифференциальные манометры, специальные манометры.

  По способу фиксации показаний приборы делят на: самопишущие и показывающие.

Рисунок 1.1. - Дифференциальный водяной манометр

  Манометр (рис. 1.1.) состоит из двух стеклянных трубок соединённых между собой в верхней части. В месте соединения расположен кран для выпуска воздуха. Воздух над обоими столбиками жидкости расположен под одинаковым давлением, и измеряемая разность давлений будет характеризоваться только разностью жидкости в трубках h.

1.2. Правила пользования жидкостными приборами

  Прибор должен быть установлен вертикально и заполнен рабочей жидкостью до нуля шкалы. Отверстие для присоединения прибора должно быть малым (0,5÷2 мм); ось его должна быть нормальной к стенке резервуара; края отверстия не  должны иметь заусениц.

  Перед измерениями манометры и дифманометры необходимо промять (удалить воздух из жидкости, заполняющий прибор и соединительные трубки). При измерении вакуума соединительная линия вакуумметра предварительно заполняется воздухом.

  В результат измерения необходимо вносить поправки на систематические погрешности из-за капиллярности (поправка на капиллярность для U - образного манометра мала, так как силы поверхностного натяжения противодействуют одна другой), понижения уровня в чашке, температурных изменений и изменений ускорения свободного падения.

  Ошибка из-за капиллярности может быть уменьшена при использовании трубок больших диаметров (10-15 мм для воды и 6-9 мм для ртути). Ошибку из-за опускания уровня в чашке можно уменьшить, если применить чашки больших диаметров.

  Поправки на изменение ускорения свободного падения при изменении географической широты, местоположения прибора, а также поправка на изменение длины шкалы и плотности рабочей жидкости от температуры окружающей среды вносят лишь при значительных изменениях этих величин. Следует помнить, что градуировку и проверку приборов производят при температуре 20 ± 5°С.

1.3 Жидкостные манометры

Для измерения небольших избыточных давлений и разрежений используют U- образные жидкостные манометры (рис. 1.2) В качестве рабочей жидкости обычно применяется вода (иногда ртуть и другие жидкости). Внутренний диаметр стеклянной трубки должен быть не менее 8÷10 мм, так как при меньшем диаметре начинают проявляться капиллярные свойства жидкости. При заполнении U- образного манометра особое внимание следует обращать на чистоту внутренней полости трубки и рабочей жидкости, так как загрязнения искажают форму мениска и могут привести к грубым погрешностям измерения.

Рисунок 1.2 - U-образный манометр

Избыточное давление (Па), измеряемое с помощью U-образного манометра, подсчитывается по формуле:              

g - местное ускорение свободного падения, м/с2;

 h - разность уровней жидкости, м;

р - плотность рабочей жидкости, кг/м3;

рс - плотность среды над рабочей жидкостью, кг/м3.

  Точность отсчета показаний U-образного манометра невооруженным глазом с учетом погрешности изготовления шкалы обычно не превышает ±2 мм столба рабочей жидкости. Для повышения точности отсчета образцовые U-образные манометры снабжаются зеркальной шкалой.

1.4 Микроманометры

Для измерения малых перепадов давления воздуха или неагрессивных газов используют микроманометры (рис. 1.3). В качестве рабочей жидкости используют этиловый спирт. Разность высот уровней рабочей жидкости уравновешивает измеряемое давление и, согласно схеме, равна:

Рисунок 1.3 - Микроманометр с наклонной трубкой

 Если F1 и F2 - площади сечений наклонной трубки и сосуда, то вследствие равенства объемов nF1 = h2F2, поэтому:

h = n(sin а + F1/F2).

 Избыточное давление (Па), измеряемое микроманометром, равно:

 Перед измерением необходимо проверить плотность спирта, залитого в прибор, и если плотность спирта не совпадает с плотностью, указанной на приборе, то необходимо ввести поправку к постоянной прибора:

к' = кр'/р

где: р' - фактическая плотность спирта.

Промышленность выпускает микроманометры типа ММН с переменным утлом наклона измерительной трубки с пятью диапазонами измерения давления

(кгс/м2): 0...50; 0...75; 0...100; 0... 150 и 0...200; классов точности 0,5 и 1.

   Для более точных измерений малых перепадов давления используют микроманометры с оптическим устройством и микроманометры компенсационного типа.

1.5 Поршневые манометры

Точными (образцовыми) приборами для измерения высоких давлений являются поршневые манометры, устройство которых показано на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Поршневой манометр

  Манометр состоит из поршня 2 с тарелкой грузов 1 и точно подогнанного к поршню цилиндра 3. Масло в манометр подается винтовым прессом 4. С помощью такого манометра измеряют давления до 60 кгс/см с точностью до 0,01%.

  Грузы рассчитаны на нормальное ускорение свободного падения g0 = 9,8066

м/с2.

 При отклонении температуры от 20°С вводят поправку

где, - температурные коэффициенты линейного расширения материала цилиндра и поршня, 1/°С. Значения температурных коэффициентов указываются на приборе.

  Для измерения боле высоких давлений используются поршневые манометры другой конструкции. Например, для измерения давлений до 600 и 2500 кгс/см2 выпускаются манометры МП-600 и МП-2500 соответственно с точностью измерения до 0,05%.

1.6. Манометры с упругими чувствительными элементами

  В практике измерения давления в диапазоне от 50 Па до 1000 МПа широкое распространение получили приборы, принцип действия которых основан на использовании упругой деформации чувствительных элементов, воспринимающих давление среды.

Манометры с упругими чувствительными элементами, снабженные передающими преобразователями с унифицированным сигналом постоянного тока, предназначены для работы в информационно-измерительных системах.

1.7 Манометры с одновитковой трубчатой пружиной

 Манометры с трубчатой пружиной получили наибольшее распространение при измерении давления в диапазоне от 0,1 до 1000 МПа. Манометры в зависимости от их назначения подразделяются на образцовые типа МО классов точности 0,16, 0,25 и 0,4, повышенной точности типа МТИ классов точности 0,6 и 1 и технические -классов точности 1, 1,6 и 2,5.

 Манометры образцовые типа МО выпускаются с верхним пределом измерения от 10,1 до 60 МПа.

  На рис. 1.5. показано устройство манометра с трубчатой пружиной Бурдона. Один конец трубчатой пружины 1 закреплен в держателе 6, который снабжен штуцером 7 для соединения с объектом измерения давления. Запаянный конец пружины соединен поводком 5 с передаточным механизмом, состоящим из сектора 4 и зубчатого колеса 2, на оси которого закреплена стрелка манометра 3. Под влиянием избыточного давления трубчатая пружина деформируется и через секторный передающий механизм поворачивает стрелку манометра. У манометров такого типа угол поворота стрелки практически пропорционален измеряемому давлению, поэтому шкала таких манометров равномерная.

Рисунок 1.5 - Манометр

  Установка для поверки пружинного манометра (рис. 1.6) состоит из трубки 6, к которой через вентильные краны 5, 1 и 8 присоединены соответственно бачок с маслом 4, грузопоршневой образцовый манометр 3 и поверяемый манометр 7. Трубка 6 заполняется маслом, поступающим из бачка 4 через кран 5. Для изменения давления масла в трубке 6 присоединено прессовое устройство, представляющее собой, цилиндр 9 с перемещающимся в нем поршнем 10. Перемещение поршня осуществляется вращением его винтового штока 11 маховиком 12. Все устройства размещены на подставке, ножки которой выполнены в виде микрометрических винтов. Установка снабжена уровнем.

Рисунок 1.6 - Тарировочный пресс

2. Средства измерения скоростей и расходов жидкостей и газов

2.1 Общие сведения

 Приборы, предназначенные для определения объема или массы вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени, называются расходомерами.

  Объемный Q0 и массовый М расходы жидкости могут быть выражены в

единицах м3 /с, м3 /ч, л/ч и кг/с, кг/ч, т/ч соответственно. Для получения сопоставимых результатов объемный расход должен быть приведен к нормальным условиям (tH=20°C, р=101325 Па, относительная влажность φ = о).    В этом случае объемный расход обозначается через Q0.

  В качестве измерителей расхода в настоящее время используются различные напорные трубки, суживающие устройства, расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры), а также различного типа счетчики и электромагнитные расходомеры. Напорные трубки используют также для измерения скоростей жидкостей и газов.

  Вакуумметры и мановакуумметры с трубчатой пружиной имеют аналогичную конструкцию.

Применяя приборы с трубчатой пружиной, следует иметь в виду, что в условиях переменной температуры изменяется модуль упругости чувствительного элемента, что вызывает необходимость введения поправок к показанию прибора. Кроме того, стабильность показаний трубчатого манометра нарушается явлениями гистерезиса и остаточной деформации, поэтому трубчатые манометры следует тарировать не реже 1 раза в год.

1.8Дифференциальные мембранные манометры

  Дифманометры используются для измерения перепадов давления и расхода жидкости по перепаду давления в суживающем устройстве. Мембранные манометры практически не боятся больших перегрузок, так как при перегрузках мембрана прижимается к одному из фланцев и не выходит из строя. Промышленность выпускает в настоящее время различные типы дифференциальных мембранных манометров.

  Дифференциальные мембранные манометры типа ДМ снабжены линейным дифференциально-трансформаторным преобразователем; выпускаются трех моделей на рабочее избыточное давление 6,3, 25 и 63 МПа и рассчитаны на номинальные перепады давления от 1600 до 25000 Па и от 0,04 до 0,63 МПа для последней модели; классы точности - 1 и 1,5. Дифманометры типа ДМ широко используются в комплекте с суживающими устройствами в качестве расходомеров.

1.9Тарировка пружинного манометра

Пружинные манометры не дают точных показаний из-за остаточной деформации трубок или мембран. Поэтому, после изготовления манометры поверяются на специальных прессах и на них составляются паспорта, характеризующие величину погрешности показаний манометра при различных давлениях. Зная показания манометра и найдя по паспорту величину погрешности, можно определить действительное давление в том резервуаре (или месте установки), куда подключен данный манометр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20657. Мировоззрение – понятие, структура и формы. Мировоззрение и философия 82 KB
  В более развёрнутом виде мировоззрение можно рассматривать как целостную самостоятельную социально детерминированную систему в которой сложно отражены и взаимосвязаны наиболее общие взгляды образы оценки принципы чувственные и рациональные представления индивида и коллектива о действительности в объективном природном общественном и субъективном индивидуальном состоянии и отношении к ним человека в его духовной деятельности. Основной проблемой мировоззрения выступает вопрос о специфики отношений связующих человека и мир. Раскрытие...
20658. Предмет, структура, функции философии. Философия и культура. Философия и наука 100 KB
  Определение философии. Подобное понимание лишает философское знание научной специфики создаёт ложное представление о философии как чистом мышлении способном существовать вне связей с объективной реальностью размывает уникальность её предмета целей задач и методов исследования а также ограничивает рамками личностного субъективного видения мира. Поэтому для определения философии можно использовать такой этимологический перевод как любовь к истине.
20659. Философия Древней Индии и Китая 88 KB
  Небо выступает в роли судьбы рока Дао дословно путь в данном случае – божественный небесный путь или правильный жизненный путь человека и народа полностью соответствующий небесной воле. Как таковой культ прошлого поклонение предкам и древней мудрости является характерной чертой всей древнекитайской культуры что находит своё отражение и в конфуцианстве считавшем прошлые поколения более нравственным наполненными благоговением перед небесным владыкой и стремящимися максимально соответствовать Дао. Даосизм. В качестве основной...
20660. Происхождение античной философии. Первые досократические философские школы 160.5 KB
  Закономерность приравнивалась к законности а упорядоченность мира представлялась как легитимность. То есть уже на ранних шагах античной мысли представление о картине мира выстраивалась на взглядах содержащих первые рациональные представления пытающиеся преодолеть ограниченность мифологических вымыслов и рассмотреть человека общество в качестве центра Вселенной что и приводило к определённому антропоморфизму в понимании процессов объективной реальности. Eidos – образ вид; подразумевалось идея понятие или метафизическая сущность...
20661. Философские идеи Сократа 41.5 KB
  Философ считал что письмена делают знания отстранёнными внешними для человека и мешают глубокому пониманию истины и воспитанию личности. Поэтому считая что истина содержится внутри самого человека предпочитал живой диалог спор как единственно правильное средство получения достоверных знаний о мире. Второй зрелый этап сосредоточен на раскрытие природы человека. Философия должна открывать человека исследовать его так как именно в нас заключено то познавательное начало которое способно изучать и аккумулировать знания как о себе...
20662. Философское учение Платона 70.5 KB
  Платон настоящее имя Аристокл Платон от греческого platys – широкоплечий полный 427 – 347 год до н. Платон был основателем собственной философской школы занятия слушателей которой проходили в роще посвящённой античному герою Академу что непосредственно повлияло на её название Академия. Философская Академия Платона просуществовала 915 лет.
20663. Философия Аристотеля, Критика платоновского учения об идеях 72.5 KB
  Аристотель 384 – 322 год до н. Аристотель проучившись в платоновской академии 20 лет вплоть до смерти Платона развивал философские положения своего учителя придерживаясь объективного идеализма и смог привнести в это течение новые неоспоримо значимые идеи. Аристотель предпочитал проводить занятия со своими учениками прогуливаясь по саду вблизи школы. Для обозначения философской школы Аристотеля используется и такое название как перипатетика от греческого peripatio – крытая галерея занятия Аристотель проводил не только прогуливаясь...
20664. Философские школы поздней античности (эллинистическая эпоха) 186.5 KB
  Если ранее у греков существовало представление о своём духовном превосходстве над варварами не способных к культуре и к свободной деятельности что запечатлевалось даже в работах Платона и Аристотеля то в новую эпоху взаимовлияния культур формируется представление о едином бытие человека. Под влиянием восточных культур например астрологических и мистических течений Вавилона происходит эклектическое соединение рационального и сверхъестественного в понимание мира что пагубно отражается и на морали где вера в судьбу в определённость...
20665. Специфика философской мысли в эпоху средневековья 76 KB
  Этот период патристика сталкивается с внутренним противоречием которое выражено в том что стремление посредством рациональной аргументации доказать бытие Бога бессмертие души и прочих сакральных компонентов христианской догматики идёт в разрез с краеугольным положением религии о непостижимости при помощи разума божественных таинств доступных только исключительно в вере. Обсуждаются проблемы: а тринитальный вопрос о единстве и троичности Бога; б христологический вопрос о сочетание в Христе двух начал природного и божественного; в...