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

32 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

12504. Организация бухгалтерского учета расчетов по заработной плате, анализ и контроль фонда оплаты труда 1.61 MB
  В ходе выполнения дипломной работы разработана схема распределения прибыли на КУПСХП «Освейский» и внесены предложения с целью повышения эффективности бухгалтерского учета и кнтроля расчетов по заработной плате.
12505. Анализ современного состояния и перспектив развития банковского сектора в РФ 776.5 KB
  Объединяются с целью увеличения и сохранения капиталов, т.е. происходит слияние капиталов; Крупные банки покупают более мелкие банки, т.е. происходит поглощение; Закрываются в связи с банкротством или в связи с невозможностью мелких банков выполнять требования ЦБ по работе и размеру уставного капитала...
12506. Исследование поглощения света 113 KB
  Исследование поглощения света [Текст]: методические указания по выполнению лабораторной работы по оптике № 84 для студентов инженернотехнических специальностей / ЮгоЗап. гос. унт; сост.: А.А. Родионов В.Н. Бурмистров Л.П. Петрова. Курск 2010. 8 с.: ил. 2. Библиогр.: с.8. Содер
12507. Настройка доступа к сети Интернет из локальной сети 7.1 MB
  Лабораторная работа №78 Настройка доступа к сети Интернет из локальной сети. Цель работы: Рассмотреть различные варианты подключения к сети Интернет локальной сети использую различные программные средства. Дано: Имеется локальная сеть Workstantion 1 – Workstantion 2 предст
12508. Тұрақты токта физикалық шамаларды өлшеу (өлшеу аспабымен танысу – мультиметрмен) 102.75 KB
  1 Лабораториялық жұмыс. Тұрақты токта физикалық шамаларды өлшеу өлшеу аспабымен танысу – мультиметрмен 3.1 Жұмыстың мақсаты: Тұрақты токтағы электрлік кернеу ток қуат кедергіні өлшеу принципін тәсілдерін және әдістерін оқып үйрену метрологиялық өңдеу әдістерін
12509. Формулалар бойынша есептеулер 76 KB
  №2 лабораториялық жұмыс Тақырыбы: Формулалар бойынша есептеулер. 1.Берілгені: Берілген n – бүтін және x – нақты сандары үшін берілген өрнекті есептеу алгоритмінің блоксхемасын және программасын құру. Өрнектердің мәні циклдік операторлар көмегімен есептеледі. Пр...
12510. Лабораториялық жұмыс. Кернеу мен токты бөлгіштер 34.84 KB
  2 Лабораториялық жұмыс. Кернеу мен токты бөлгіштер 1 Жұмыстың мақсаты: Кернеу мен токты бөлгіштердің жұмыс істеу принципімен танысу. Кернеу мен токты бөлу шарттарын қолданып кернеудің мәнін есептеу және өлшеу арқылы кернеуді бөлудің шартын принцип дәлелдеу. Кернеу ме...
12511. Бұрамды бәсеңдеткіштер классификациясымен, кинематикалық сұлбасымен, байланыстары мен бөлшектерімен танысу 1.31 MB
  №15 Зертханалық жұмыс Бұрамды бәсеңдеткіштер классификациясымен кинематикалық сұлбасымен байланыстары мен бөлшектерімен танысу. Жұмыстың мақсаты: Барлық бөлшектердің қызметін анықтау Ілініс параметрлерін анықтау Бәсеңдеткішті жинау барысында байл...
12512. Өрістік транзистор негізіндегі кең жолақты күшейткіштің резисторлы каскадын зерттеу 34.34 KB
  Лабораториялық жұмыс Тақырыбы: Өрістік транзистор негізіндегі кең жолақты күшейткіштің резисторлы каскадын зерттеу. Жұмыстың мақсаты: Жалпы бастау бойынша жалғанған өрістік транзистор негізіндегі кең жолақты күшейткіш каскады элементтерінің схема көрсеткіштеріне...