Вопросы водоснабжения для человечества всегда были очень важными, а особую актуальность приобрели с развитием городов и появлением в них различного вида производств. При этом все более актуальной становилась проблема измерения давления воды, т.е. напора, необходимого не только для обеспечения подачи воды через систему водоснабжения, но и для приведения в действие различных механизмов. Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах. К сожалению, его труд «О движении и измерении воды» был опубликован лишь в XIX веке. Поэтому принято считать, что впервые жидкостный манометр был создан в 1643 г. итальянскими учеными Торричелли и Вивиани, учениками Галилео Галилея, которые при исследовании свойств ртути, помещенной в трубку обнаружили существование атмосферного давления. Так появился ртутный барометр. В течение последующих 10-15 лет во Франции (Б. Паскаль и Р. Декарт) и Германии (О. Герике) были созданы различные разновидности жидкостных барометров, в том числе и с водяным заполнением. В 1652 г. О. Герике продемонстрировал весомость атмосферы эффектным опытом с откачанными полушариями, которые не могли разъединить две упряжки лошадей (знаменитые «магдебургские полушария»).
1. Виды манометров
Манометр — это прибор для измерения давления. Эти устройства бывают множества видов, в частности выделяют манометры низкого и высокого давления. В общем случае манометры представляют собой сделанные в небольшом корпусе измерители давления. Помимо обычных манометров существуют также термометры манометры (манометр с дополнительной температурной шкалой), вакуумметры (вакуумные манометры, приборы для измерения давления разреженных газов).
Измерение давления необходимо практически в любой области науки и техники, как при изучении происходящих в природе физических процессов, так и для нормального функционирования технических устройств и технологических процессов, созданных человеком. Манометры различаются по техническим характеристикам и подразделяются по классу точности: 0,2; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше цифра, тем точнее прибор).
Каждый прибор должен иметь сертификат соответствия. Компаниями, реализующими датчики давления и уровня для различных применений и отраслей промышленности, в настоящее время представлен широкий ассортимент манометров известных зарубежных и российских производителей. Помимо продажи манометров эти компании, как правило, занимаются сервисным обслуживанием и установкой манометров.
Особенности монтажа приборов измерения давления (манометры)
ДАВЛЕНИЕ: Монтаж приборов для измерения и контроля давления и вакуума: манометры (вакуумметры, мановакуумметры), напоромеры (тягомеры, тягонапоромеры), электроконтактные (сигнализирующие) манометры и другие приборы. РАСХОД: Монтаж приборов для измерения и контроля расхода и количества: Дифманометры-расходомеры переменного перепада давления жидкости, газа, пара; ...
По видам
- Общетехнические. Большинство приборов такого рода применяется в общетехнических целях. В зависимости от модификации общетехнические манометры позволяют измерять давление в разных средах, в том числе для измерения избыточных, вакуумметрических давлений. Манометры данного вида предназначены для измерения давления непосредственно в ходе производственных процессов в рабочих точках промышленного оборудования. Их также называют общепромышленными или рабочими манометрами. Общетехнические манометры конструктивно предусматривают устойчивость к вибрациям с частотой 10-55 Гц и амплитудой смещения до 0,15 мм. Имеют классы точности 1;
- 1,5;
- 2,5. В последнее время все более популярны цифровые общетехнические манометры, в том числе манометр-автомат AirMan датского производства. Общетехнические манометры — это одна из наиболее востребованных групп приборов, по частоте использования уступает, пожалуй, только приборам для измерения температуры. Манометры МТ предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления жидкости, газа и пара в промышленности, энергетике, технологических системах транспортировки жидкости и газа, тепло- и газоснабжении, различных механизмах и машинах.
— Электроконтактные Электроконтактные манометры или так называемые манометры с электрической сигнализацией имеют возможность регулировки измеряемой среды, благодаря наличию электроконтактного механизма. Выпускаются в двух исполнениях: на основе электроконтактной приставки и с использованием микровыключателей. Предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления некристаллизующихся жидкостей, пара и газа, неагрессивных к материалам деталей, контактирующих с измеряемой средой, и дискретного управления электрическими цепями вспомогательных и регулирующих устройств (при превышении номинального, то есть порогового, значения происходит замыкание или размыкание электрической цепи).
Выпускаются взрывозащищенные версии электроконтактных манометров. Взрывозащищённость приборов обеспечивается выполнением общих технических требований к взрывозащищённому электрооборудованию. Манометры, вакуумметры и мановакуумметры показывающие электроконтактные ЭКМ, ЭКВ, ЭКВМ изготавливаются с замыкающими и размыкающими контактами сигнального устройства, имеющими установку на срабатывание при верхнем и нижнем заданных значениях давления. Электроконтактные сигнализирующие манометры предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления некристаллизующихся жидкостей, пара и газа (в т. ч. кислорода), неагрессивных к материалам деталей, контактирующих с измеряемой средой, и замыкания или размыкания электрических цепей при достижении заданного предела давления.
- Специальные. Изготавливаются для применения в определенной отрасли промышленности, техники и транспорта. Манометрами специального назначения измеряют давление различных газов (аммиака, ацетилена, водорода, кислорода).
Для каждого газа выпускается специальный манометр, на шкале которого указано название газа, и корпус которого окрашен в определенный цвет: для аммиака — в желтый, для ацетилена — в белый, для водорода — в темно-зеленый, для других горючих газов — в красный, для кислорода — в голубой, для негорючих газов — в черный. В условном обозначении прибора указывается соответствующей буквой его назначение: аммиачный — А, ацетиленовый — Ац, водородный — В, кислородный — К. Кислородные манометры должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Ацетиленовые манометры не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди;
- аммиачные — должны быть коррозиестойкими. Классы точности, пределы измерения такие же, как у манометров общего назначения.
- Образцовые. Манометры образцовые предназначены для испытаний, поверки и калибровки приборов давления, а также для точных измерений избыточного давления жидкости и газа. Манометры точного измерения (манометры мти) и образцовые обладают более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4;
- 0,6).
3 стр., 1317 слов
Методы и средства измерения давления
... из видов давления при измерениях применяются специальные средства измерений - манометры и измерительные преобразователи давления. Манометр — измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений с непосредственным отсчетом их значения. Измерительный преобразователь давления (датчик) — первичный ...
Образцовые манометры служат для поверки других манометров. Передаточные механизмы в образцовых манометрах проходят повышенную чистоту обработки сопрягаемого зубчатого зацепления. Предусмотрены дополнительные регулировочные настройки, а также учтена возможность температурной коррекции показаний прибора. В большинстве случаев такие приборы устанавливаются на поршневых манометрах или каких-либо других установках способных развивать нужное давление.
- Судовые. Манометры данного вида предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте. Используются для измерения вакуумметрического давления жидкостей (дизельного топлива, масла, воды, морской воды), газов и водяного пара.
По типам
— Жидкостные. Приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления. Диапазон измерения — 10 — 105 Па. Жидкостные манометры применяют в основном при определении давления в лабораторных условиях. Устройство жидкостного манометра представляют собой U-образную трубку, заполненную жидкостью с большим удельным весом, чем жидкость, в которой измеряется гидростатическое давление. Обычно этой жидкостью является ртуть. В этом случае размеры прибора удается уменьшить. Для измерения разности давлений в двух сосудах может быть применен дифференциальный манометр, который является разновидностью ртутного (жидкостного) манометра.
- Поршневые. Приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся поршень. Основной частью прибора является вертикальная колонна, в цилиндрическом канале которой находится поршень. Наиболее распространены манометры с неуплотненным поршнем. Между ним и цилиндром имеется небольшой зазор, пространство под поршнем заполнено специальным маслом, которое под давлением поступает в зазор и обеспечивает смазку трущихся поверхностей. При измерении давления для уменьшения трения между цилиндром и поршнем последний электродвигателем или вручную приводится во вращение. Манометры этого типа отличаются высокой точностью и широким диапазоном измерений (от 0,098 до 980 МПа).
Поршневые манометры имеют верхние пределы измерения 0,25;
- 0,6;
- 6;
- 25;
- 60;
- 250 МПа и классы точности 0,02 или 0,05. Высокая точность этих приборов требует хорошего ухода за ними и тщательного соблюдения правил эксплуатации. Манометры типа МП предназначены для измерения давления и разряжения неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, пара, газа, в том числе кислорода, ацетилена, хладонов. Манометры могут измерять давление по отношению к абсолютному вакууму, или измерять избыточное давление. Манометр общетехнический МП 100 предназначен для измерения избыточных, вакуумметрических давлений неагрессивных некристаллизирующихся сред: жидкости, пара, газа, ацетилена, пропан-бутана.
— Деформационные. Составляют обширную группу приборов для технических измерений. Действие их основано на измерении величины деформации различных видов упругих элементов: пружин, сильфонов, мембран и др. Деформация упругого элемента преобразуется передаточными механизмами в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора или других устройств. Существенными достоинствами деформационных приборов являются надежность, простота устройства, большой предел измерения, возможность применения дистанционной передачи и автоматической записи показаний.
Николай Сергеевич Коротков — разработчик аускультативного ...
... Короткова. Это позволило разработать современный метод измерения артериального давления. Открытие, сделанное Николаем Сергеевичем в 1905 году, ... определения максимального и минимального артериального давления у человека. Осмыслением фактов и теоретическим обоснованием метод во ... который именовался полулекарским, он получил отличные оценки по всем предметам: ботанике, зоологии, неорганической химии, ...
— Пружинные. Пружинными приборами называются приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин (мембраны, сильфоны, манометрические трубки).
Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике.
— Трубчатые. Манометры с трубчатой пружиной отличаются формой упругого элемента, имеющего вид цилиндрической (винтовой) спирали, изготовленной из плоской трубки. Такую конструкцию упругого чувствительного элемента можно рассматривать как ряд одновитковых пружин, соединенных последовательно, что позволяет получить значительное перемещение свободного конца трубки, улучшающие условия автоматической записи и дистанционной передачи. Манометры с трубчатой пружиной выпускаются в основном как самопишущие для передачи показаний на расстояние. Максимальное давление до 15,6 МПа. Манометр с трубчатой пружиной предназначен для измерений давления газообразных и жидких, не вязких и не кристаллизирующихся сред, не агрессивных по отношению к медным сплавам (вода, пар, газ, масло, керосин, бензин, дизельное топливо).
— Мембранные. В мембранных манометрах в качестве чувствительных элементов используются эластичные упругие мембраны, деформация которых преобразуется передаточными механизмами в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора. Эластичные мембраны представляют собой плоские или гофрированные диски, зажатые между фланцами. Материалами для эластичных мембран служат капроновые пленки, тефлон, прорезиненные ткани и другие материалы, обладающие необходимой механической прочностью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, эластичностью при значительных изменениях температур (от -50 до +50 °С).
Мембранные манометры применяются для измерения небольших избыточных давлений (0,04 МПа) жидких, газообразных и особенно вязких сред (сахарный сироп, сусло, купажи, масло, мазут и др.).
Сильфонные. В сильфонных манометрах упругим чувствительным элементом является сильфон, представляющий собой цилиндрический тонкостенный сосуд с кольцевыми складками (гофрами).
Ы методы и средства измерений давления
... измерений давления с гидростатическим уравновешиванием. В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешиванием мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, ... Дифманометры Манометры применяют для измерения постоянных и переменных по направлению давлений. Постоянным давлением, Переменным давлением По принципу действия средства измерений давления ...
Для увеличения жесткости часто внутри сильфона помещают винтовую цилиндрическую пружину, которая преобразует давление входа в давление выхода. Сравнительно большой рабочий ход сильфонов позволяет применять их в самопишущих приборах.
2. Основные типы жидкостных манометров и принципы их действия
Рисунок 1
Принцип действия жидкостных манометров можно проиллюстрировать на примере U-образного жидкостного манометра, состоящего из двух соединенных между собой вертикальных трубок 1 и 2, наполовину заполненных жидкостью. В соответствии с законами гидростатики при равенстве давлений р 1 и р2 свободные поверхности жидкости (мениски) в обеих трубках установятся на уровне I — I. Если одно из давлений превышает другое (р1 > р2 ), то разность давлений вызовет опускание уровня жидкости в трубке 1 и, соответственно, подъем в трубке 2, вплоть до достижения состояния равновесия. При этом на уровне II — II уравнение равновесия примет вид
Др = р 1 — р2 = Н * р * g
т.е. разность давлений определяется давлением столба жидкости высотой Нс плотностью р.
Уравнение с точки зрения измерения давления является фундаментальным, так как давление, в конечном итоге, определяется основными физическими величинами — массой, длиной и временем. Это уравнение справедливо для всех без исключения типов жидкостных манометров. Отсюда следует определение, что жидкостный манометр — манометр, в котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, образующегося под действием этого давления. Важно подчеркнуть, что мерой давления в жидкостных манометрах является высота столба жидкости. Именно это обстоятельство привело к появлению единиц измерений давления мм вод.ст., мм рт.ст и других, которые естественным образом вытекают из принципа действия жидкостных манометров.
Дальнейшее развитие науки и техники привело к появлению большого количества жидкостных манометров различных типов, применяемых до настоящего времени во многих отраслях: метеорологии, авиационной и электровакуумной технике, геодезии и геологоразведке, физике и метрологии и пр. Однако, в силу ряда специфических особенностей принципа действия жидкостных манометров их удельный вес по сравнению с манометрами других типов относительно невелик и, вероятно, будет уменьшаться и в дальнейшем. Тем не менее, при измерениях особо высокой точности в области давлений, близких к атмосферному давлению, они пока незаменимы. Не потеряли своего значения жидкостные манометры и в ряде других областей (микроманометрии, барометрии, метеорологии, при физико-технических исследованиях).
Давление характеризуется отношением силы, равномерно распределенной по площади и нормальной к величине этой площади.
По принципу действия приборы для измерения давлений делятся на жидкостные, деформационные, грузопоршневые и электрические. В зависимости от измеряемой величины различают следующие приборы: манометры — для измерения избыточных давлений; вакуумметры — для измерения разрежения мановакуумметры — для измерения избыточных давлений; напоромеры, тягомеры и тяго-напоромеры — для измерения малых избыточных давлений и разряжений (до нескольких кПа); дифференциальные манометры (дифманометры) — для измерения перепадов (разности) давлений.
Современный подход к выбору метода измерения внутриглазного давления
... методов измерения ВГД. А также ответим на вопрос, какой метод оптимальный для оптометристов ведущих прием в салонах оптике. 1. Анатомическое строение зрительной системы 1.1 Строение глаза внутриглазное давление ... на исследование. Оценив все факторы, мы можем с уверенность сказать, что новый прибор iCare встает на одну ступень с такими тонометрами как Гольдмана, Маклокова и ...
В жидкостных манометрах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости.
Простейшие жидкостные манометры состоят из U-образной стеклянной трубки и прямолинейной шкалы с равномерными делениями.
Наименьшее деление шкалы 1 мм. Шкала обычно двусторонняя с нулевой отметкой посередине. Оба конца трубки заполнены жидкостью до нулевой отметки.
При подводе давления к одному концу трубки жидкость перетекает и сквозь стекло видна разница в уровнях жидкости. Разность уровней, выраженная в миллиметрах, дает значение измеряемого давления.
Если в трубку налита ртуть, величина давления выразится в миллиметрах ртутного столба. При заполнении трубки водой давление будет измеряться в миллиметрах водяного столба. В случае заполнения трубки другими жидкостями необходимо производить пересчет по удельному весу жидкости. Так, например, для пересчета на миллиметры водяного столба нужно показания манометра с данной жидкостью умножить на удельный вес жидкости, при пересчете на миллиметры ртутного столба — умножить на удельный вес данной жидкости и разделить на удельный вес ртути 13,6.
Разница в диаметрах левой и правой частей трубки не влияет на результат измерения. Не обязательно также заполнять трубку жидкостью до уровня, точно совпадающего с нулевой отметкой на шкале, так как при отсчете показаний учитывается только разность уровней по количеству делений шкалы. Когда уровни жидкости в обеих частях располагаются с разных сторон по высоте от нулевой отметки, показание прибора равно сумме делений.
Жидкостные манометры с непосредственным отсчетом столба жидкости просты по конструкции, достаточно точны и имеют стабильные показания. Однако они могут быть использованы для измерения давления и разрежения в небольших пределах, так как при увеличении пределов измерения соответственно растут габаритные размеры приборов. Кроме того, эти приборы обладают недостаточной механической прочностью из-за наличия стеклянных трубок.
Принцип действия жидкостных манометров основан на уравновешивании измеряемой величины высотой столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, в зависимости от величины измеряемого избыточного давления или разряжения, а также от химических свойств измеряемого вещества, применяются: вода, спирт, ртуть, минеральные масла небольшой вязкости. Простота конструкции и надежность гидростатического метода, лежащего в основе работы этих приборов, а также достаточно высокая точность — причины их широкого применения, как для лабораторных, так и для технических измерений небольших избыточных давлений, разрежений, разности двух давлений, атмосферного давления. Образцовые жидкостные приборы служат для поверки некоторых типов манометров, вакуумметров, тягомеров, напоромеров, барометров, дифференциальных манометров.
Манометры пружинные
... величин. По принципу действия наиболее распространенные приборы для измерения давления можно разделить на следующие группы: пружинные, жидкостные и кольцевые. Характеристики манометров: классы точности; с функцией демпфирования или без ...
В таких приборах измеряемое давление (разрежение) либо разность давлений уравновешивается давлением столба манометрической жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения — 10 — 10 5 Па. Жидкостные манометры применяют в основном при определении давления в лаб. условиях и при поверке других манометры. Погрешность измерения U-образных и чашечных манометры (0,5-1,0%) определяется погрешностью самого прибора, ошибкой отсчета показаний и несоответствием действительного и расчетного значений плотности манометрической жидкости. Двухчашечные (компенсационные) микроманометры с верхними пределами измерения до 2,5-103 Па имеют погрешность 0,02-0,05%. При малых пределах измерения (до 104 Па) манометры заполняют легкими жидкостями (водой, спиртом, толуолом, силиконовым маслом), при увеличении пределов измерения до 105 Па — ртутью.
В поплавковых, колокольных и кольцевых дифманометрах мера измеряемого давления (перепада) — не высота столба жидкости, а определяемое им положение подвижного элемента прибора. Манометрической жидкостью в поплавковых дифманометрах обычно служит ртуть или силиконовое масло. Пределы измерения серийных приборов (от 4-10 3 Па до 0,16 MПа) обеспечиваются изменением высоты и диаметра одного из сосудов дифманометра. Погрешность не более 2,5% от верхнего предела измерения. Колокольные дифманометры (манометрическая жидкость — вода или масло) используют для измерения малых давлений и перепадов давлений от 25 до 400 Па. Погрешность 1,5 и 2,5% от диапазона измерения.
В кольцевых дифманометрах (кольцевых весах) замкнутый сосуд с непроницаемой перегородкой в верхней части установлен на призматическую опору, которая расположена в центре тяжести сосуда.
Под действием разности давлений по обе стороны перегородки манометрическая жидкость перемещается внутри кольца в сторону полости с меньшим давлением. Кольцо поворачивается в обратном направлении, пока момент силы, действующей на перегородку, не станет равным моменту силы тяжести противодействующего груза. Мера измеряемой разности давлений — угол поворота кольца. Основные достоинства кольцевых манометры: высокая чувствительность, независимость угла поворота от плотности манометрической жидкости, независимость показаний от температуры окружающего воздуха. Верхние пределы измерения от 400 до 2,5 * 10 4 Па, погрешность 1,0 и 1,5% от предела шкалы. Поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры — показывающие или записывающие приборы, которые манометры снабжены счетчиками расхода, регуляторами, сигнализаторами, а также устройствами для получения унифицированных пневматических или электрических сигналов дистанционной передачи.
Заключение
В таких приборах измеряемое давление (разрежение) либо разность давлений уравновешивается давлением столба манометрич. жидкости, заполняющей прибор. Диапазон измерения — 10 — 105 Па. Жидкостные манометры применяют в осн. при определении давления в лаб. условиях и при поверке других манометров. Погрешность измерения U-образных и чашечных манометров (0,5-1,0%) определяется погрешностью самого прибора, ошибкой отсчета показаний и несоответствием действительного и расчетного значений плотности манометрич. жидкости.
Двухчашечные (компенсационные) микроманометры с верх. пределами измерения до 2,5-103 Па имеют погрешность 0,02-0,05%. При малых пределах измерения (до 104 Па) манометры заполняют легкими жидкостями (водой, спиртом, толуолом, силиконовым маслом), при увеличении пределов измерения до 105 Па — ртутью. В поплавковых, колокольных и кольцевых дифманометрах мера измеряемого давления (перепада) — не высота столба жидкости, а определяемое им положение подвижного элемента прибора. Манометрич. жидкостью в поплавковых дифманометрах обычно служит ртуть или силиконовое масло.
Контрольная работа по физике Давление твердых тел жидкостей и газов 7 класс
... по физике Давление твердых тел жидкостей и газов 1 вариант 1-1 2-3 3-2 4-4 5-3 6-3 7- ... Атмосферное давление Б) Давление, большее или меньшее атмосферного В) Архимедова сила Измерительные приборы 1) Весы 2) Манометр ... и их единицами измерения в СИ. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго. Физическая величина А) Давление Б) Архимедова сила В) Площадь Единицы измерения ...
Пределы измерения серийных приборов (от 4-103 Па до 0,16 MПа) обеспечиваются изменением высоты и диаметра одного из сосудов дифманометра. Погрешность не более 2,5% от верх. предела измерения. Колокольные дифманометры (манометрич. жидкость — обычно вода или масло) используют для измерения малых давлений и перепадов давлений от 25 до 400 Па. Погрешность 1,5 и 2,5% от диапазона измерения. В кольцевых дифманометрах (кольцевых весах) замкнутый сосуд с непроницаемой перегородкой в верх. части установлен на призматич. опору, к-рая расположена в центре тяжести сосуда.
Использованная литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/jidkostnyie-manometryi/
1. Внуков А.К. Надежность и экономичность котлов для газа и мазута, 1966, 368 с.
2. Гладышев Г.П. Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов, 1995, 242 с.
3. Дворовенко В.Н. Ликвидация аварийных режимов мощных паротурбинных установок, 1979, 128 с.
4. Зайдельман Р.Л. Надежность лопаточного аппарата паровых турбин, 1978, 224 с.
5. Либерман Г.Р. Предупреждение аварий и неполадок котельного оборудования. Изд.2, 1966, 236 с.
