Механические приборы

ПОВЕРКА МАНОМЕТРОВ

Методические указания к лабораторной работе № 10

Ростов-на-Дону

Составители: докт. техн. наук, проф. А.Н. Чукарин,

канд. техн. наук, доц. В.А. Чернавский,

канд. техн. наук, доц. А.В. Кожухова

УДК 621.9.06

Поверка манометров: Методические указания к лабораторной работе № 10/ДГТУ, Ростов-на-Дону, 2006. 14c.

Приведены основные понятия, связанные с давлением внутри жидкости и со способами его измерения.

Даны необходимые методические указания по поверке механических манометров и методе их регулировки.

Печатается по решению методической комиссии факультета «Технология машиностроения» ДГТУ.

Научный редактор

д.т.н., проф. В.С. Сидоренко

Рецензент

к.т.н., доцент В.С. Крутиков

© Издательский центр ДГТУ, 2006

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучение основных понятий, связанных с давлением внутри жидкости. Изучение назначения, устройства, принципов действия приборов для измерения давления. Проведение поверки механических манометров, изучение правил их регулировки.

I. ДАВЛЕНИЕ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ЕГО ИЗМЕРЕНИЯ

Для измерения давления в жидкости служат приборы различной конструкции: жидкостные, механические, комбинированные. Наибольшее распространение получили жидкостные и механические приборы.

Под действием поверхностных сил вязкости и давления внутри жидкости и газа возникает напряжение, определяемое соотношением:

,

где

- поверхностная сила,

- площадь элементарной площадки, характеризуемой единичным вектором нормали n.

Напряжение в точке движущейся реальной жидкости является тензорной величиной и определяется шестью независимыми скалярными величинами, три из которых являются нормальными напряжениями, а другие – касательными.

В случае невязкой (идеальной) жидкости или в случае реальной покоящейся жидкости касательные напряжения равны нулю, а нормальные напряжения не зависят от ориентации площадок, поэтому давление . Отрицательный знак означает, что жидкость не передает растягивающих напряжений.

Приборы для измерения избыточного давления называют манометрами, для измерения давления вакуума - вакуумметрами, для измерения атмосферного давления - барометрами. Связь различных видов давления с абсолютным давлением обеспечивается формулами:

и

Единицей давления в международной системе единиц SI служит 1Па=1н/м²; в технике применяется единица давления техническая атмосфера: 1та=1кгс/см².

1та=9,81·10⁴Па=10м.вод.ст.=735,6 мм. рт. ст.

1.1 Жидкостные приборы

Простейшим прибором для измерения давления по высоте столба жидкости является пьезометр. В качестве пьезометров используются стеклянные, трубки диаметром не меньше 5 мм. При меньших диаметрах трубок будет образовываться заметный мениск, требующий внесения поправок в отсчеты. Наиболее оптимальные диаметры пьезометров составляют 8-15 мм. Жидкостные манометры и вакуумметры работают по принципу уравновешивания измеряемого давления или разрежения давлением столба уравновешивающей жидкости. Нижний конец трубки пьезометра соединяется при помощи специального патрубка с той областью, где должно производиться измерение давления (рис.1, а). Верхний конец трубки открыт и сообщается с атмосферой. Избыточное гидростатическое давление в резервуаре находится по формуле:

или (1)

где γ - удельный вес жидкости;

h- пьезометрическая высота.

Если верхний конец трубки запаян и в ней создан абсолютный вакуум, то жидкость поднимается на высоту , соответствующую величине абсолютного давления в рассматриваемой области.

Тогда:

(2)

Для повышения точности при измерении малых давлений применяют микроманометры с наклонной трубкой (рис. 1, б). Условия равновесия в приборе характеризуются уравнением

. (3)

Уравнение (3) может быть представлено в виде:

, (4)

где

f и F -площади сечений трубки и сосуда.

Очевидно, что одному и тому же давлению соответствуют различные высоты столбов жидкости в зависимости от их удельного веса. Если для измерения манометрического давления = Па высота трубки с водой должна быть 10м, то высота трубки с ртутью при том же давлении должна быть 0,7356 м.

Поэтому применение пьезометров с водой ограничено давлением до 0,5· Па, а ртутных манометров -3· Па.

Наиболее распространены U - образные (рис.1, в) ртутные манометры.

А б

В г

Рис. 1 Жидкостные приборы для измерения давления

Условие равновесия в U - образном манометре

или (5)

где – удельный вес ртути.

Условие равновесия в П- образном манометре, (рис. 1,г)

или (6)

Жидкостные приборы обладают большой точностью и чувствительностью, однако, применяются они, в основном, в лабораторных условиях и при небольших давлениях.

В производственных условиях и при измерении давлений более 3· Па применяют механические приборы.

Механические приборы

Среди этого типа приборов наиболее распространены пружинные манометры и вакуумметры. Они работает, по принципу уравновешивания измеряемого давления силой упругости чувствительного элемента.

Принцип действия манометра основан на раскручивании одновитковой трубчатой пружины (трубки Бурдона). Запаянная с одного конца одновитковая трубчатая пружина I (рис.2) эллиптического или овального сечения закреплена другим концом в держателе, соединенном с сосудом, в котором измеряется, давление. Под действием давления сечение трубки стремится принять круглую форму, а трубка разворачивается на величину, пропорциональную давлению. При снижении давления до атмосферного, трубка принимает первоначальную форму. Свободный конец трубки через поводок 2 поворачивает зубчатый сектор 3 и вместе с ним стрелку. Спиральная пружина 5 служит для устранения влияния зазора в зубчатом зацеплении.

Манометры позволяют измерять давление лишь с определенной точностью. Класс точности манометров определяется величиной k, выражающей максимальную допустимую погрешность измеряемой величины , отнесенную к верхнему пределу шкалы прибора

Номинальный ряд классов, точности манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0.2; 0.5; 1.0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0%.

Манометр требует периодической поверки. Поверка - операция сравнения показаний манометров с образцовыми измерительными приборами.

Манометры и вакуумметры, пружинные образцовые служат для контроля манометров общего назначения и для проведения особо точных замеров. Для контроля образцовых манометров используются грузопоршневые манометры.

Грузопоршневые манометры класса 0,05% предназначены для поверки образцовых пружинных и других манометров точных измерений, манометры класса 0,2% предназначены для поверки технических манометров общего назначения.

Поиск по сайту: