Измерение давления манометром: Манометры технические показывающие (мановакуумметры) | ЗАО «РОСМА»

Манометры ЖКХ стандартного исполнения, модель 2 – цена в ЗАО Росма

Монтаж/демонтаж должен производиться при отсутствии давления в трубопроводе. Прибор должен быть установлен либо в нормальном рабочем положении (положение прибора с вертикальным расположением циферблата (допускаемое отклонение ±5° в любую сторону)), либо в соответствии со знаком рабочего положения, указанном на циферблате. 

При монтаже вращать прибор разрешается только за штуцер с помощью гаечного ключа. Прикладывать усилие к корпусу прибора запрещается. Крутящий момент при монтаже не должен превышать 20 Н∙м. Подвод давления осуществляется трубопроводами с внутренним диаметром не менее 3 мм.

При измерении давления среды с температурой, превышающей допускаемую рабочую температуру, необходимо устанавливать перед прибором петлевую трубку или отвод-охладитель. 

Для защиты манометра от воздействия пульсаций измеряемой среды рекомендуется использовать демпферное устройство с регулировочной иглой.

Прибор следует нагружать давлением постепенно и не допускать резких скачков давления; не превышать диапазон измерений. Запрещается использовать растворители и абразивы для очистки стекол.

Типовой узел отбора для подключения манометра состоит из приварной бобышки с площадкой под уплотнительную прокладку, петлевой трубки, трехходового крана или игольчатого клапана. В качестве уплотнения в резьбовых соединениях между приварной бобышкой, краном и манометром рекомендуется применять паронитовую, фторопластовую или медную прокладку.

Для защиты чувствительного элемента манометра или датчика давления от контакта с агрессивной, вязкой или абразивной измеряемой средой рекомендуется устанавливать прибор в сборе с мембранным разделителем сред, заполненным разделительной жидкостью.

Прибор необходимо исключить из эксплуатации и сдать в ремонт в случае, если: прибор не работает; стекло разбито или повреждено; стрелка движется скачками или не возвращается к нулевой отметке; погрешность показаний превышает допустимое значение. При отсутствии давления стрелка должна находиться в пределах участка нулевой отметки. Отклонение стрелки за пределы этого участка свидетельствует о неисправности прибора.

Измерение давления | Физика

Приборы для измерения давления, создаваемого жидкостями и газами, называют манометрами (от греч. манос – «редкий», «неплотный»). Рассмотрим устройство некоторых видов манометров.

На рис. 160 показан жидкостный манометр. Он представляет собой U-образную стеклянную трубку, частично наполненную жидкостью. Если давления над поверхностями жидкости в обоих коленах одинаковы, например равны атмосферному давлению pатм, то поверхности жидкостей установятся на одном уровне. Если же давление над поверхностью жидкости в левом колене увеличить (см. рис. 160, б), то ситуации изменится: уровень жидкости в левом колене опустится под действием давления воздуха p1 > p

атм, а в правом колене – поднимется. При этом чем больше увеличится давление в левом колене, тем большей станет разность уровней жидкости в коленах манометра.

Пусть давление над поверхностью жидкости в левом колене равно p₁, а в правом – p_атм. Высота левого столба жидкости – h₁, а правого – h₂. Применим формулу для расчета гидростатического давления в нижней точке A трубки манометра. Это давление можно вычислить двумя способами. Рассматривая жидкость в левом колене, получим: p

A = p₁ + ρ · g · h₁; соответственно для правого колена: p_A = p_атм + ρ · g · h₂.

Приравнивая эти выражения, получим:

p₁ = p_атм + ρ · g · (h₂ — h₁) = p_атм + ρ · g · Δh

Таким образом, если известна плотность ρ жидкости, то, измеряя разность Δh высот столбов жидкости в коленах манометра, можно определить, на какую величину неизвестное давление p₁ отличается от атмосферного. Из полученной формулы следует, что если Δh > 0, т. е. h₂ > h₁, то измеряемое давление в левом колене больше атмосферного.

Наоборот, если Δh < 0, т. е. h₂ < h₁, то измеряемое давление p₁ меньше атмосферного (см. рис. 160, в).

Продолжим анализ полученной формулы. Измеряемая разность давлений p₁ — pатм = ρ · g · Δh. Поэтому если перепад давлений достаточно большой, то для его измерения необходимо либо использовать трубку большой длины (для больших значений Δh), либо использовать жидкость с большой плотностью ρ. На практике в жидкостных манометрах обычно используют ртуть, плотность которой равна 13,6 г/см³. Поэтому давление часто измеряют в несистемных единицах – миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Давление столба ртути высотой 1 мм равно p = ρgh = 133,3 Па. (Нормальное атмосферное давление на уровне моря равно 101,325 кПа, что соответствует 760 мм рт. ст.)

Теперь представим себе, что давление в левом колене манометра над поверхностью жидкости равно нулю. Тогда полученная формула примет вид: p₁ = 0 = p_атм + ρg(h₂ — h₁). Следовательно, pатм = ρg(h₁ — h₂). Этой формулой можно воспользоваться для измерения атмосферного давления.

Впервые атмосферное давление измерил в 1643 г. итальянский ученый Э. Торричелли. Для получения нулевого давления над поверхностью ртути (что соответствует атмосферному давлению на высоте более 100 км) он поступил следующим образом. Заполнив ртутью запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной 1 м и закрыв пальцем отверстие, он перевернул трубку и погрузил незапаянный конец трубки в чашку с ртутью. После этого он убрал палец и обнаружил, что из трубки вылилась только часть ртути (рис. 161). В результате над поверхностью ртути в трубке образовалось не заполненное воздухом пространство – «торричеллиева пустота». Высота h столба оставшейся в трубке ртути, равная разности высот столбов ртути в трубке (h

1) и чашке (h₂), составила примерно 760 мм. При этом разность давлений, создаваемых в точке A столбом ртути в трубке и столбом ртути в чашке, уравновешивается давлением атмосферы на открытую поверхность ртути в чашке:

0 + ρgh₁ = p_атм + ρgh₂

Следовательно,

p_атм = ρg(h₁ — h₂) = ρgh

Если к такой трубке с ртутью прикрепить шкалу с нанесенными на ней делениями в миллиметрах, то получится ртутный барометр – прибор для измерения атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба.

В настоящее время для измерения атмосферного давления используют безжидкостные приборы, получившие название

барометров-анероидов. (Анероид в переводе с греческого – «безжидкостный».) Устройство одного из таких приборов показано на рис. 162. Основным элементом барометра-анероида является круглая металлическая коробка 1, закрытая тонкой гофрированной крышкой – мембраной. Из коробки откачан воздух, и мембрана под действием атмосферного давления прогибается внутрь коробки. К центру мембраны прикреплена пружина 2. При изменении атмосферного давления величина прогиба мембраны изменяется, что фиксируется с помощью стрелки 3, закрепленной на оси вращения 4. Такой прибор обычно имеет две шкалы (рис. 16З). Одна шкала проградуирована в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), другая – в гектопаскалях (гПа).

Как уже отмечалось, с увеличением высоты над поверхностью Земли атмосферное давление уменьшается. Поэтому по измерениям атмосферного давления на различных высотах можно судить о высоте подъема над поверхностью Земли. В барометрах, применяемых в авиации, шкалу градуируют в метрах, а прибор называют высотомером.

На практике для измерения давления часто используют трубчатые манометры. Устройство подобного прибора показано на рис. 164. Основным его элементом является изогнутая в дугу упругая металлическая трубка 1. Один жестко закрепленный конец этой трубки подсоединяется к системе, в которой необходимо измерить давление. Другой конец трубки запаян и находится в свободном положении. При увеличении давления внутри трубки она начинает разгибаться. В результате ее свободный конец перемещается относительно корпуса прибора. Это смещение вызывает поворот стрелки 2.

Подобные манометры позволяют измерять давление от сотен паскалей до нескольких гигапаскалей (10⁹ Па) и поэтому широко используются на практике. В частности, их применяют для измерения давления в шинах автомобилей, давления в водопроводных и газовых трубах и т. п.

Итоги

Приборы для измерения давления, создаваемого жидкостями и газами, называют манометрами.

Жидкостные манометры основаны на измерении разности высот столбов однородной жидкости в сообщающихся сосудах, один из которых находится под действием атмосферного давления. Измеряемая разность давлений равна

p₁ — p_атм = ρgΔh

Приборы для измерения атмосферного давления называют барометрами. Существуют ртутные барометры и барометры-анероиды (безжидкостные барометры).

Изменение (уменьшение) давления с увеличением высоты над поверхностью Земли позволяет использовать барометры для определения высоты полета летательных аппаратов.

Вопросы

1. Как называют приборы для измерения давления?
2. Какие виды приборов для измерения давления вы знаете?
3. Как устроен жидкостный манометр?
4. Как устроен барометр-анероид?
5. Как устроен трубчатый манометр?
6. Что такое высотомер?
7. Расскажите об опыте Торричелли.
8. Являются ли чашка и трубка в опыте Торричелли (см. рис. 161) сообщающимися сосудами?

Упражнения

1. Определите высоту столба воды, действие которого уравновесит атмосферное давление.
2. В течение суток барометр показывал давление: 740; 746; 752 мм рт. ст. Пересчитайте эти показания в Па.
3. Опустите стакан полностью в тазик с водой. Затем переверните стакан под водой вверх донышком и медленно поднимайте его. Объясните, почему вода из стакана не будет выливаться, пока края стакана не поднимутся выше уровня воды в тазике.
4. Как изменится показание барометра-анероида при его подъеме на высоту 300 м над поверхностью Земли?

Принцип действия манометра — WIKA Россия

1. Стартовая страница
2. Продукция

Интернет-магазин WIKA

Хотите купить манометр? Закажите быстро и легко нужный манометр прямо у нас — с качеством WIKA, к которому вы привыкли.

В интернет-магазин

Принцип действия манометра

Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:

• Вид измеряемого давления
• Принцип действия манометра
• Назначение
• Класс точности

Манометры содержат чувствительный элемент, который воспринимает эластичную деформацию от воздействия давления. Конструкция механического манометра характеризуется по типу измерительного элемента. Она может содержать трубку Бурдона, мембрану, капсулу или другие деформационные элементы.

Принцип действия манометра, основанный на деформации трубки Бурдона

Это наиболее часто используемый принцип в механических средствах измерения давления. Используемый «элемент» давления часто называют трубой Бурдона, по имени французского инженера Эжена Бурдон, который использовал этот функциональный принцип в середине XIX века. В нем используется упругая пружина, c-образная, изогнутая трубка с овальным поперечным сечением.

Принцип действия манометра следующий. Когда внутреннее пространство находится под давлением, поперечное сечение, таким образом, изменяется в направлении круговой формы. Напряжения, которые создаются в этом процессе, увеличивают радиус С-образной трубки. В результате конец трубки перемещается примерно на два или три миллиметра. Это отклонение является величиной давления. Оно переносится в движение, которое превращает линейное отклонение во вращательное движение и, посредством указателя, делает это видимым по шкале. Существуют различные варианты трубок Бурдона. С-образная изогнутая трубка Бурдона может работать при давлении до 60 бар. Для более высоких давлений используются винтовые или спиральные трубки Бурдона. В зависимости от геометрии толщины материала давление может достигать до 7000 бар.

Принцип действия манометра с мембранным измерительным элементом

Принцип действия манометра с мембранным измерительным элементом выглядит следующим образом. Деформация от измерительного элемента через тягу передается на трубко- секторный механизм, и далее на стрелку. Мембрана представляет из себя круглый гофрированный лист металла, который имеет большую площадь по сравнению с манометром с трубкой Бурдона. Мембрана может быть либо приваренной к верхней части камеры мембраны, либо зафиксированной между двумя фланцами, это позволяет ей воспринимать усилия давления с одной стороны. Данный принцип действия манометра обеспечивает то, что выдерживается высокое давление перегрузки, а достигается это вследствие того, что верхняя часть камеры выступает в качестве ограничителя.

Принцип действия манометра с капсульным измерительным элементом

Принцип действия манометра с капсульным измерительным элементом схож с принципом действия манометров с трубкой Бурдона. Здесь в качестве чувствительного элемента используются два сваренных между собой круглых гофрированных листа металла. Измеряемая среда воздействует на внутреннюю часть капсулы и по результирующему перемещению чувствительного элемента определяемое давление, отображается на циферблате.

Более подробно с устройством вы можете ознакомиться здесь.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Манометр давления — WIKA Россия

Компания WIKA является мировым лидером в производстве механических средств измерения давления (манометров давления). Хотите ли вы измерить давление до 0,5 бара или до 7 000 бар – мы предложим вам подходящий манометр давления для любых отраслей промышленности, соответствующий любым требованиям к условиям измерений:

Манометр избыточного давления с трубкой Бурдона (0,6 … 7 000 бар)

Такой манометр давления с трубкой Бурдона применяется для жидких и газообразных сред. Для измерения давления агрессивных сред с низкой вязкостью и некристаллизующихся, также для агрессивных окружающих условий подходит манометр давления в исполнении из нержавеющей стали. Корпус с гидрозаполнением обеспечивает точное считывание показаний манометра давления даже при высоких динамических нагрузках и вибрациях. Если речь идет о максимальной точности, в ассортименте WIKA вы сможете найти высокоточный манометр давления с погрешностью измерения 0,1; 0,25 или 0,6 % от полного диапазона. Для такого манометра может быть предоставлен сертификат DKD/DAkkS.

Манометр избыточного давления с мембранным элементом для обеспечения высокой перегрузочной способности (16 мбар … 40 бар)

Данный манометр давления с мембранным элементом подходит для газообразных и жидких агрессивных сред. Манометр давления с открытыми соединительными фланцами подходит для высоковязких и загрязненных сред, а также для агрессивных окружающих условий. В зависимости от модели прибора и диапазона давления защита от перегрузки (3-x или 5-ти кратной от дипазона) является стандартом. Защита от перегрузки также возможна для специальных исполнений для 10, 40, 100 или 400 бар. Точность измерения сохраняется. Гидрозаполненный корпус обеспечивает точное считывание показаний манометра давления даже при высоких динамических нагрузках давления и вибрациях. Для деталей, контактирующих с измеряемой средой, возможно исполнение из специальных материалов.

Манометр избыточного давления с капсульным элементом для очень низкого давления (2,5 … 600 мбар)

Такой манометр давления применяется для газообразных сред. Диапазон шкалы варьируется между 0 … 2,5 мбар и 0 … 1 000 мбар с классом точности от 0,1 до 2,5. Конструкция манометра давления содержит две круглые гофрированные мембраны, соединенные вместе по краю посредством герметичного уплотнения. В некоторых случаях возможна защита перегрузки по давлению. Манометр давления используется главным образом в лабораторных, вакуумных, медицинских и экотехнологиях для контроля состояния фильтров и измерения количества продукта.

Манометр абсолютного давления

В том случае, если требуется измерить давление, независимо от естественных колебаний атмосферного давления используется манометр абсолютного давления. Давление измеряемой среды определяется относительно эталонного давления, которое соответствует нулевой точке абсолютного давления. Для обеспечения абсолютного вакуума в эталонной камере, она полностью вакуумируется. Диапазоны шкалы манометра варьируются между 0 … 25 мбар абсолютного и 0 … 25 бар абсолютного с классом точности 0,6 … 2,5. Этот высокоточный манометр давления используются, например, для осуществления контроля в вакуум-упаковочных машинах и вакуумных насосах. Также он может применяться для контроля давления конденсации в лабораториях или для определения давления паров жидкостей.

Дифференциальный манометр

В дифференциальном манометре используются различные измерительные элементы. Благодаря этому возможны диапазоны измерения от 0 … 0,5 мбар до 0 … 1 000 бар и статическое давление до 400 бар. Данный дифференциальный манометр давления контролирует, например, поток газообразных и жидких сред, а также степень засорения фильтрационных установок. Также он используется для мониторинга избыточного давления в чистых помещениях и измерения уровня в закрытых емкостях. Кроме того, такой манометр давления подходят для контроля насосных установок.

Технологические средства измерения WIKA

Надежность показывающих приборов для измерения давления и температуры WIKA для перерабатывающих отраслей промышленности была доказана миллион раз. Отдел «Технологические средства измерения» дает объяснения.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Манометры для измерения давления — Техноавтоматика

Компания «Техноавтоматика» предлагает своим клиентам исчерпывающий ассортимент манометр для измерения давления. Вы можете приобрести газовые, электроконтактные, мембранные, с защитой от коррозии и дифференциальные изделия по приемлемым ценам. На все модификации устройств имеются сертификаты. Вибростойкие манометры давления классифицируются по принципу измерения давления в системе, где они установлены. Применение изделия в конкретных условиях обуславливается индивидуальными особенностями, которые задаются технологическим процессом или сферой применения.

 

Основная функция манометров давления

Манометр для измерения давления относятся к контрольно-измерительной аппаратуре, их основной задачей является контроль параметров места их использования. Примером такой среды является система отопления. Сохранение нормальных рабочих показателей гидравлического графика обеспечивает штатный режим работы. Тепло доходит по трубопроводу до каждого потребителя. Падение давления воды или его превышение создает критические условия работы системы. Использование манометров давления воды помогает диспетчерским службам своевременно обнаружить отклонения параметров системы. Выравнивание параметров гидравлического графика предупреждает аварии.

 

Манометры для измерения давления газа и воды

Являются наиболее распространенными измерительными приборами. Достаточно простая конструкция обеспечивает надежную эксплуатацию прибора долгое время. Приборы не требуют обслуживания, за исключением установленной заводом изготовителем поверки показаний. Диапазон измерений, доступный для пружинных манометров давления, находится в пределах от 0,01 до 400 Мпа.

Основным рабочим механизмом в приборе является трубка овального сечения. Она полая, один ее конец присоединяется к штуцеру, второй запаянный. Штуцер, соответственно, обеспечивает трубке контакт с рабочей средой, давление которой необходимо измерить. При возрастании давления в системе происходит воздействие на внутренние стенки трубки, в результате чего она распрямляется, передавая кинетическую энергию механизму, на котором устанавливается стрелка.

 

Мембранный манометр

Изделие расширяет линейку приборов, работающих по принципу непосредственной передачи энергии индикатору. Манометры для измерения давления имеют в конструкции специальную мембранную камеру, которая принимает на себя давление среды. Выгибаясь, пластина передает воздействие через передаточный механизм на стрелку прибора. Манометры характеризуются меньшей чувствительностью, что обуславливает их использование в средах сверхвысокого давления. Другое название приборов напорометры, тягометры.

В нашем магазине представлены модели 432.Х6 и 43Х.50. Приборы, предназначенные для ответственных условий. Применяются на предприятиях нефтехимической отрасли, энергетической промышленности, машиностроении и промышленных установках.

 

Манометр газовый

Предлагается для эксплуатации в особых условиях. Измеряет абсолютное давление в газопроводах, компрессорах. При дополнительном оснащении может использоваться для замеров параметров жидких сред. Среди специальных особенностей прибора устойчивость к перегрузкам, долгий срок службы и высокий класс защищенности от пыли и влаги IP 65. Вы можете купить газовые манометры, подобрав их по таким характеристикам, как класс точности и предел измерений. Подробную информацию можно всегда получить у наших менеджеров.

 

Манометры электроконтактные

Представляют собой усовершенствованные модификации пружинных манометров. Устройства дополнительно оснащаются двумя передвижными электроконтактами. При достижении предельных значений среды использования происходит замыкание контактов (срабатывание), сигнал немедленно передается в диспетчерскую службу. Продажа манометров давления электроконтактных обеспечивает потребности систем автоматического контроля, сигнализации и регулирования.

Магазин «Техноавтоматика» предлагает лучшие цены на контрольно-измерительную аппаратуру ведущих мировых производителей. С нашей помощью вы сможете подобрать необходимую модификацию манометра давления и обеспечить безопасность технологического процесса.

Немного о главном приборе для измерения давления воздуха

Будь то манометр, барометр или даже компрессометр… все они отражают то, что человек назвал давлением. Однако, пожалуй, это не все, что нужно знать в современном мире, особенно когда речь идет о давлении в промышленных системах сжатого воздуха.

Например, как узнать давление воздуха внутри пневмосистемы самым наилучшим способом?

Данный параметр является одним из двух основополагающих для функционирования всей системы (второй — это количество воздуха, как Вы знаете), и то, насколько давление соответствует ожиданиям потребителей, будет определять качество работы оборудования.

Для удобства измерения (а также, чтобы отвечать на этот вопрос различным интересующимся на Вашем производстве) и был разработан прибор, показывающий давление воздуха, называемый манометром.

А современная схема мониторинга параметров сжатого воздуха могла бы у Вас выглядеть например, вот так:

Первый манометр конечно был изготовлен на заре индустриализации, но принцип его действия до сих пор не изменился и состоит в уравнивании давления сжатого газа силой деформации пружины, расположенной в устройстве. За счет смещения последней и происходит вращение стрелки (речь конечно об аналоговом приборе), которая и отображает величину давления в пневмосистеме, а точнее того воздуха что давит на пружину\пластину в самом манометре.

Неоспоримым плюсом таких манометров является доступность, невысокая цена и наглядность. С их помощью можно в любой момент проверить, насколько параметры воздуха соответствуют требуемым.

Однако не всегда удобно идти к интересующему участку, чтобы увидеть показания манометра.

По этой причине BEKO TECHNOLOGIES в своей линейке имеет более удобный в современном мире и более совершенный прибор для измерения давления воздуха, название которого METPOINT® PRM. Он представляет собой датчик, заключенный в металлический корпус, вкручиваемый посредством наружной резьбы в специально подготовленное место на трубопроводе.

Он обеспечивает высочайшую точность измерений — погрешность не более 0,5%, но не только это делает его уникальным устройством. По сравнению с манометрами, у датчика PRM есть еще одно весомое преимущество: для снятия с него показаний нет необходимости присутствовать рядом. Его можно легко подключить к регистраторам данных, позволяющих удаленно получать всю необходимую информацию, а также хранить её в памяти для дальнейшего анализа.

Независимо от того, как называется прибор для измерения давления воздуха, используемый в Вашей пневмосистеме, манометр или датчик давления, он позволит убедиться, что система работает как нужно, либо же наоборот — выявить проблемы и своевременно их устранить.

Какое из этих изделий является более предпочтительными конкретно в Вашем случае, решать тоже Вам. В интернет-магазине BEKO-RUS Вы можете заказать датчики METPOINT® PRM, осуществляющие наиболее точное измерение давления воздуха. Мы предоставляем на них официальную гарантию, а наши цены находятся на доступном уровне.

Практическое применение датчики находят в оборудовании для проведения пневмоаудита, как например, в комплекте Metpoint BDL Portable. Конечно в такие комплекты можно включить также датчики точки росы, а потом к ним докупить и устройства мониторинга содержания углеводородов в сжатом воздухе. Подробнее о дата-логгерах в разделе METPOINT BDL, а всех системах измерения в разделе METPOINT

Измерение давления — Статьи — ЭйрПромВент

Классификация приборов для измерения давления.

Приборы для измерения давления можно разделить на группы но следующим признакам:

• по измеряемой величине:
• по принципу действии;
• по назначению.

В зависимости от измеряемой величины приборы имеют различные названия, Приборы, предназначенные для измерения избыточного давления, называются манометрами, для измерения вакуума — вакууметрами, а для измерения разрежения — т я г омер а м и. Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами. По принципу действия приборы для измерения давления можно разделить на жидкостные, пружинные, поршневые и электрические.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота которого и является величиной, определяющей давление. В пружинных приборах давление уравновешивается упругими силами пружинных элементов. Величиной, определяющей давление, служит деформация пружинного элемента.

В поршневых манометрах измеряемое давление уравновешивается весом груза, действующего на поршень определенной площади.

Электрические приборы дли измерения давления используют различные электрические явления, связанные с изменением давления, например пьезоэлектричество, изменение сопротивления проводников, емкости и т. п.

ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ (U-образные манометры)

Жидкостные манометры являются наиболее простыми из приборов для измерения давления и в то же время обладают достаточно высокой точностью. Недостатком этих манометров является то, что ими могут быть измерены сравнительно небольшие по величине давления.

Наиболее простым из жидкостных приборов является так называемый U-образиый манометр, представляющий собой стеклянную трубку, согнутую в форме буквы U. Трубка до половины высоты заполняется жидкостью и укрепляется на доске со шкалой. Если одни конец трубки соединить с пространством, в котором необходимо измерить давление, а другой оставить открытым, то в одном колене манометра жидкость опустится, а в другом поднимется. Разность уровней жидкости является величиной определяющей давление.

В то же время точность измерений U-образным манометром достаточно высока. Отсчет уровня жидкости в трубках производится по шкале, расположенной вдоль трубок и градуированной в миллиметрах. При замере высоты столба жидкости невооруженным глазом абсолютная погрешность отсчета составляет в среднем 0,5 мм. Так как в приборе нужно делать два отсчета, то наибольшая абсолютная погрешность составит 1 мм. Следовательно, при измерении давлении больше 100 мм столба жидкости относительная погрешность будет менее 1 %.

U-образные манометры можно применять также для измерения разрежения и вакуума. Для этого колено манометра, и котором жидкость должна подниматься, присоединяется к пространству, где измеряется разрежение, а колено, в котором жидкость должна опускаться, оставляется открытым.

Если оба колена прибора присоединить к пространствам, где должно измеряться давление, то разность уровней жидкости будет показывать разность давлений в обоих пространствах. Такой манометр называется дифференциальным или сокращенно дифманометром.

Отсчет уровня жидкости следует производить по выпуклой части мениска: по его нижнему краю при смачивающих стекло жидкостях (вода, спирт и др.) и по верхнему краю при жидкостях, не смачивающих стекло (ртуть). Для большей точности отсчета желательно, чтобы шкала была расположена возможно ближе к трубке или нанесена на самой трубке.

Микроманометры

Измерение давлений или разрежений меньших 100 мм вод. ст. U-образным или чашечным манометром сопровождается значительной погрешностью. В этом случае применяются приборы специальных конструкций, называемые микроманометрами. Наиболее простым является микроманометр с наклонной трубкой, представляющий собой чашечный манометр, трубка которого расположена не вертикально, а под углом а к горизонту.

Микроманометр смонтирован на треугольной металлической плите, опирающейся на три ножки, две из которых сделаны винтовыми и длину их можно изменять для установки прибора по уровню.

Наиболее простой проверкой исправности манометра является проверка нулевого положения стрелки, которая производится спуском давления до нуля. Так как вследствие упругого последействия стрелка не сразу возвращается на нулевую отметку, то это может ввести в заблуждение. Потому в пружинных манометрах нулевую отметку немного смещают вверх по шкале, сокращая мерное деление, и ставят около нулевой отметки штифт, в который упирается стрелка манометра при отсутствии давления. Манометр имеет ниппель с резьбой для присоединении его к источнику давления. Ниппель должен иметь шестигранник или квадрат для ввертывания манометра гаечным ключом.

В большинстве манометров ниппель располагается в нижней части корпуса, а в некоторых случаях в задней стенке. Приборы, применяемые для измерения как избыточного давления, так и вакуума, носят название мановакуумметров. Нулевая отметка у них находится в самой верхней части шкалы, манометрическая часть шкалы расположена вправо от нуля, а вакуумметрическая — слева. Класс точности манометров и вакуумметров зависит от предела шкалы н размеров прибора. Манометры малого размера относятся к более низким классам точности. Для манометров с корпусом диаметром 150 мм класс точности установлен 2,5. Для манометров с корпусом диаметром 100 мм классы точности соответственно установлены 4 и 2,5.

Для вакуумметров и вакуумметрнческон части шкалы мановакуумметров класс точности установлен 4. Для специальных целей применяются пружинные манометры различных модификаций.

Рассмотрим некоторые из них. В ряде случаев необходимо, чтобы измеряемое давление не превышало некоторого заданного значения. Например, это необходимо на паровых котлах, паровозах и т. п. Для того чтобы иметь возможность следить за тем. не было ли давление повышено выше допустимого предела и таким образом контролировать работу обслуживающего персонала, применяются манометры с контрольной стрелкой.

В этом манометре на циферблате нанесена вторая шкала меньшего диаметра, повторяющая основную шкалу. Относительно эти шкалы перемешается контрольная стрелка, окрашенная в красный uцвет и укрепленная на циферблате при помощи втулки с плоской пру жинон, не дающей возможности контрольной стрелке перемещаться самопроизвольно. Стрелка манометра имеете нижней стороны иебо.и. шой штифт, которым она при повышении давления толкает контрольную стрелку. Если давление будет понижаться, то стрелка остается на том месте, куда ее довела стрелка манометра. Таким образом, контрольная стрелка показывает наибольшее давление, измеренное манометром за промежуток времени после предыдущего наблюдения.

Мембранные приборы

В мембранных приборах упругим элементом является либо упругая металлическая мембрана, либо мягкая мембрана с дополнительной пружиной. В зависимости от свойств мембраны приборы предназначаются для измерения различных величии давления. Наиболее распространенными мембранными приборами являются манометры с упругой мембраной, папоромеры и тягомеры с мембранной коробкой, папоромеры и тягомеры с мягкой мембраной.

Мембранные манометры имеют два существенных недостатка: возможность разрыва мембраны вследствие усталости металла при переменных давлениях и трудность регулировки. Так как прогиб мембраны очень мал и составляет 2,5—3 мм, то для поворота стрелки ни угол 270° плечо зубчатого сектора, к которому прикрепляется поводок, делается очень малым.

Мембранные приборы нашли наибольшее распространение для измерения низких давлений и разрежении — тягомеры. Выпускаются также приборы, имеющие нулевую отметку в середине шкалы, т. е. предназначенные для измерения и давления, и разрежения, называемые тягонапоромерами.

Мембранные тягомеры и напоромеры изготовляются с металлической мембранной коробкой и с мягкой мембраной.

Манометры с гармониковыми мембранами

По сравнению с упругой мембраной и мембранной коробкой значительно большую чувствительность имеет гармоникообразная мембрана, называемая иногда сильфоном. Мембрана представляет собой цилиндрическую коробку со стен ками. имеющими равномерные поперечные складки или гофры. Чувствителыюсть гармониковой мембраны зависит от толщины ее стены и от количества и размеров гофр на стенках. Манометры с гармониковой мембраной монтируются в стандартном круглом корпусе диаметром 305 мм.

Контрольные и образцовые манометры

Для поверки рабочих манометров и вакуумметров применяются контрольные и образцовые манометры н вакуумметры. Контрольные приборы представляют собой манометры с двумя трубчатыми одновитковыми пружинами, двумя передаточными механизмами и двумя стрелками. Обе трубчатые пружины соединены с одним ниппелем и,следовательно, находятся под одинаковым давлением, т. е. манометр является сдвоенным. Это сделано для возможности контроля исправности манометра. У исправного манометра показания на обеих шкалах должны быть одинаковыми, если при измерении наблюдается расхождение в показаниях, то это указывает, что манометр требует ремонта и применять его для поверки нельзя.

Кольцевые тяго-напоромеры

Кольцевые тяго-напоромеры являются жидкостными приборами, пригодными для измерения давления или разрежении небольшой величины. Конструктивно они значительно отличаются от других жидкостных приборов. Чувствительным элементом прибора является полос кольцо, имеющее перегородку, разделяющую внутреннюю полость кольни на две части. Нижняя часть кольца заполняется запорной жидкостью, в качестве которой применяется вода, масло или ртуть. В случае заполнения ртутью кольцо изготовляется из стальной цельнотянутой трубы, а при заполнении маслом или водой спаивается из листового металла в виде кольцеобразного барабана.

Предельная величина давления или разрежения, которая может быть измерена кольцевым прибором, равна размеру внутреннего диаметра кольца. Изменение пределов измерения производится изменением веса груза. Достоинствами кольцевых тяго-напороморов являются простота устройства и надежность действия, а также значительная величина устанавливающего момента.

Электрические манометры

В ряде случаев измерение давления невозможно осуществить описанными выше жидкостными или пружинными приборами. например при измерении быстроизменяющихся или очень высоких давлений. В этих случаях применяются различные приборы, основанные на изменении электрических свойств чувствительного элемента при воздействии давления. К такому типу приборов относятся пьезоэлектрические манометры.

Пьезоэлектрический эффект заключается в следующем. Если вырезать из кристалла кварца, турмалина или сегнетовой соли прямоугольную пластинку и подвергнуть ее сжатию в направлении, перпендикулярном к оптической оси кристалла, то на металлических обкладках, приложенных к пластинке, возникает электрический заряд.

Достоинством пьезоэлектрического чувствительного элемента является его безынерционность и возможность измерении быстро-изменяющихся давлений, поэтому пьезоэлектрические манометры находят применение при исследовании процессов, происходящих и двигателях внутреннего сгорания, при исследовании взрывных процессов и т.п.

Емкостные манометры

Принцип действия емкостного манометра основан на изменении емкости плоского конденсатора при уменьшении расстояния между его пластинами. В таком манометре одной пластиной обычно является корпус прибора, а другая прикреплена к мембране, прогибающейся под действием давления. Емкостный манометр включается в электрн ческую схему, которая дает возможность тем или другим способом измерять изменение едкости конденсатора.

Для получения достаточной величины емкости расстояние между пластинами конденсатора должно быть сравнительно малым, а поэтому прогиб мембраны должен быть также небольшим.

Емкостные манометры малоинерционны и поэтому применяются для измерения быстроизменяющпхея давлении. Более широкое применение нашли емкостные манометры в виде так называемых месс-доз-приборов для измерения давлений в деталях механизмов.

Индуктивные манометры

Кроме описанных выше электрических манометров, для измерений быстро изменяющихся давлений применяются также индуктивные манометры, основанные на изменении магнитного потока в катушках. Мембрана, воспринимающая изменения давления, изготовляется из пермаллоя и является частью магнитопровода. Изменение положения мембраны вызывает изменение магнитного потока, что в свою очередь изменяет индуктивное сопротивление обмотки, намотанной на магнитоироводе.

В других конструкциях к мембране прикрепляется сердечник, перемещающийся в катушке и изменяющий ее индуктивное сопротивление. Чувствительность индуктивных манометров увеличивается, если катушки питаются током повышенной частоты.

Электрические вакуумметры с термосопротивлением

Измерение вакуума можно производить различными электрическими приборами. Одним из таких приборов является вакуумметр с термосопротивлением, позволяющий измерять абсолютное давление. Принцип действия этого прибора основан на зависимости теплопроводности сильно разреженных газов от величины разрежения. В сильно разреженных газах величина средней длины свободного пробега молекул значительно увеличивается по сравнению с газом при атмосферном давлении, поэтому передача тепла зависит от количества молекул, участвующих в этом процессе, а следовательно, от степени разрежения газа, т. е. от вакуума. Изменение теплопроводности газа вызывает изменение температуры нагретой проволоки; ее измерение может быть произведено либо термопарой, либо термометром сопротивления.Чувствительным элементом в этом приборе является так называемый ионизационный преобразователь или манометрическая лампа, представляющая собой трехэлектродную электронную лампу, баллон которой соединяется с пространством, где измеряется вакуум. Электроны, эмитируемые накаленным катодом, вызывают ионизацию газа в колбе, вследствие чего появляется ионный ток в цени сетки. Величина этого тока зависит от степени ионизации газа, следовательно, от вакуума в лампе. В некоторых случаях положительный потенциал подают на сетку, а отрицательный — на анод. Измерительный прибор, показывающий силу ионного тока, при этом включают в анодную цепь. Такая схема дает несколько большую чувствительность.

Отношение ионного и электронного токов измеряется ламповой схемой с измерительным прибором в анодной цепи. Измерение вакуума может производиться также с помощью радиоактивного излучения. Принцип действия радиоактивного вакуумметра основан на том, что в камере, соединенной с измеряемым пространством, ионный ток, появляющийся вследствие ионизации газа ос-излучением радиоактивного изотопа, зависит от плотности газа, т. е. от его абсолютного давления.

Основы манометра

| FierceElectronics

Один из самых ранних приборов для измерения давления до сих пор широко используется из-за присущей ему точности и простоты эксплуатации. Это U-образный манометр, представляющий собой U-образную стеклянную трубку, частично заполненную жидкостью. Этот манометр не имеет движущихся частей и не требует калибровки. Манометрические измерения зависят от силы тяжести и плотности жидкости — обоих физических свойств, которые делают U-образный манометр стандартом точности NIST.

Манометры являются одновременно приборами для измерения давления и калибровочными эталонами. Они варьируются от простых U-образных трубок и лунок, заполненных жидкостью, до портативных цифровых инструментов с компьютерным интерфейсом.

Как показано на Рисунке 1, при воздействии атмосферы на каждую ногу U-образного манометра высота жидкости в колоннах одинакова. Используя эту точку в качестве ориентира и подключая каждую ногу к неизвестному давлению, разница в высоте колонны указывает на разницу давлений (см. Рисунок 2).

Рис. 1. Когда оба плеча манометра с U-образной трубкой открыты в атмосферу или подвергаются одинаковому давлению, жидкость поддерживает одинаковый уровень в каждом плече, устанавливая нулевой эталон.

Рис. 2. При увеличении давления на левую сторону манометра с U-образной трубкой жидкость опускается в левой ноге и поднимается в правой. Жидкость движется до тех пор, пока единица веса жидкости, обозначенная буквой h, точно не уравновесит давление.

Фундаментальное соотношение для давления, выраженного столбом жидкости:

где:

Δp	= перепад давления
п. 1	= давление на штуцере низкого давления
п. 2	= давление на штуцере высокого давления
ρ	= плотность индикаторной жидкости (при определенной температуре)
г	= ускорение свободного падения (на определенной широте и высоте)
ч	= разница в высоте колонн

Результирующее давление представляет собой разницу между силами, действующими на единицу площади поверхности жидких столбов, с фунтами на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм) или ньютонами на квадратный метр (паскали) в качестве единиц.Манометр настолько часто используется для измерения давления, что разница в высоте колонки также является общепринятой единицей измерения. Это выражается в дюймах или сантиметрах водяного столба или ртутного столба при определенной температуре, которая может быть изменена на стандартные единицы давления с помощью таблицы преобразования.

Все измерения давления дифференциальные. Эталоном может быть нулевое абсолютное давление (полный вакуум), атмосферное давление (барометрическое давление) или другое давление. Когда одна ножка манометра открыта в атмосферу (см. Рисунок 3A), измеренное давление превышает атмосферное давление, которое на уровне моря составляет 14.7 фунтов на кв. Дюйм, 101,3 кПа или 76 см рт. Ст.

Рис. 3. Манометрическое давление измеряется относительно атмосферного давления и изменяется в зависимости от показаний барометрического давления. Измерение манометрического давления является положительным, когда неизвестное давление превышает атмосферное давление (A), и отрицательным, когда неизвестное давление меньше атмосферного давления (B).

Это измерение называется манометрическим давлением, и соотношение для положительного давления выражается следующим образом:

абсолютное давление = атмосферное давление + избыточное манометрическое давление

(2)

Для измерения отрицательного давления (вакуума) (см. Рисунок 3B) высота столбца меняется на противоположную, и соотношение выражается следующим образом:

абсолютное давление = атмосферное давление + отрицательное манометрическое давление

(3)

Эти зависимости давления показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Графическое представление положительного и отрицательного манометрического давления показывает дифференциальный аспект всех измерений давления, где манометрическое давление — это разница между абсолютным и атмосферным давлением.

Рис. 5. В манометре с герметичной трубкой эталоном давления является вакуум или нулевое абсолютное давление. Наиболее распространенной формой манометра с герметичной трубкой является обычный ртутный барометр, используемый для измерения атмосферного давления.

Манометр может быть сконструирован для прямого измерения абсолютного давления. Манометр на Рисунке 5 измеряет давление по сравнению с нулевым абсолютным давлением в закрытом колене над столбом ртути. Самая распространенная форма этого манометра — обычный ртутный барометр, используемый для измерения атмосферного давления. С помощью всего одного соединения эта конфигурация может измерять давление выше и ниже атмосферного.

Варианты манометра с U-образной трубкой
Перепад давления — это всегда разница в высоте колонки, независимо от размера или формы трубок.Как показано на рисунке 6A, ножки обоих манометров открыты для атмосферы, а индикаторные жидкости находятся на одном уровне. При подаче одинакового давления на левую ножку каждого манометра его уровень понижается. Из-за разницы в объеме в опорах манометра жидкость в каждой колонке перемещается на разное расстояние. Однако разница между уровнями жидкости в обоих манометрах одинакова (см. Рисунок 6B).

Рис. 6. Показание давления всегда представляет собой разницу между высотами жидкости, независимо от размеров трубки.Когда обе опоры манометра открыты в атмосферу, уровни жидкости одинаковы (A). При одинаковом положительном давлении, приложенном к одной опоре каждого манометра, уровни жидкости различаются, но расстояние между высотами жидкости одинаково.

Рис. 7. В манометре колодцевого типа площадь поперечного сечения одной ножки (колодца) намного больше, чем другой ножки. Когда к скважине прикладывается давление, жидкость опускается лишь незначительно по сравнению с подъемом жидкости в другой ноге.

Эту вариацию размеров труб вносит еще и скважинный (или резервуарный) манометр (см. Рисунок 7). При приложении давления к скважине уровень немного падает по сравнению с подъемом уровня в колонне. Путем компенсации делений шкалы колонки для корректировки перепада давления в скважине можно получить прямое считывание дифференциального давления. Для манометров колодцевого типа существуют инструкции по подключению, по сравнению с манометрами с U-образной трубкой:

• Подключите к скважине давление выше атмосферного; подключить к трубке давление ниже атмосферного.
• Для дифференциальных измерений подключите к скважине более высокое давление.
• Для манометров с приподнятым колодцем соединение колодца можно использовать для манометрических измерений и измерений вакуума.

Разновидностью манометра колодезного типа является манометр с наклонной трубкой (или тягомером), показанный на Рисунке 8. С наклонной индикаторной трубкой 1 дюйм вертикального подъема растягивается на несколько дюймов шкалы. Манометр с наклонной трубкой имеет лучшую чувствительность и разрешение для низких давлений.

Рис. 8. Низкое давление и низкие перепады лучше справляются с манометром с наклонной трубкой, где 1 дюйм вертикальной высоты жидкости может быть увеличен до 12 дюймов шкалы.

Индикация жидкостей
Жидкостные манометры измеряют перепад давления, уравновешивая вес жидкости между двумя значениями давления. Легкие жидкости, такие как вода, могут измерять небольшие перепады давления; ртуть или другие тяжелые жидкости используются при больших перепадах давления.Для индикаторной жидкости в 3 раза тяжелее воды диапазон измерения давления в 3 раза больше, но разрешение уменьшается.

Индикаторные жидкости могут быть окрашенной водой, маслом, бензолом, бромидами и чистой ртутью. При выборе индикаторной жидкости проверьте характеристики на удельный вес, диапазон рабочих температур, давление пара и температуру вспышки. Также важны коррозионные свойства, растворимость и токсичность.

Цифровые манометры
Жидкостный манометр имеет ограничения.Стеклянные трубки, индикаторные жидкости и требования к установке уровня больше подходят для лаборатории, чем для работы в полевых условиях. Кроме того, он не может быть подключен к компьютеру или ПЛК. Такие ограничения можно преодолеть с помощью цифровых манометров. Эти микропроцессорные инструменты доступны в удобных портативных размерах для простоты использования в полевых условиях, а также в виде панелей или автономных стилей монтажа с выходами для управления процессом или передачи данных измерений.

Отклонения от стандартных условий плотности и силы тяжести необходимо компенсировать вручную при измерении давления с помощью жидкостных манометров.Это проще с цифровыми манометрами, потому что некоторые поправочные коэффициенты для жидкостных манометров можно игнорировать, а другие можно компенсировать программно.

С двумя портами замена датчиков — это все, что нужно для переключения между измерениями дифференциального, манометрического и абсолютного давления.

Другие общие черты цифровых манометров:

• Встроенная память для регистрации или хранения данных мин. / Макс. показания
• Усреднение ряда показаний для гашения импульсов давления

Цифровые манометры повышенной точности используются для калибровки датчиков давления и других приборов давления в полевых условиях.Цифровые калибраторы работают быстрее и проще, поскольку они не требуют установки коробок, газовых баллонов, регуляторов или грузов, а также не имеют специальных платформ или критических требований к выравниванию. Дальнейшее сравнение технических характеристик жидкостного и цифрового манометров показано в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1
Характеристики манометра
	Жидкостные манометры			Цифровые манометры
	U-образная трубка	Скв.	наклонный	общего назначения	Калибровка
Диапазон	100 дюймов	100 дюймов	20 дюймов	20-2000 дюймов H 2 O, 20-2000 фунтов на кв. Дюйм, 2000 мм рт. Ст.	2000 дюймов H 2 O, 2000 фунтов на кв. Дюйм, 2000 мм рт. Ст.
Точность	± ½ деления малой шкалы	± ½ деления малой шкалы	± ½ деления малой шкалы	± 0,025-0,1% полной шкалы	± 0,025-0,1% полной шкалы
Смачиваемые детали или совместимость со средой	Чугун, нержавеющая сталь, ПВХ, стекло, витон	Нержавеющая сталь, стекло, витон	Акрил, нержавеющая сталь, алюминий, стекло, витон	Чистые, сухие некоррозионные газы; жидкости, совместимые с нержавеющей сталью	Чистые, сухие некоррозионные газы; жидкости, совместимые с нержавеющей сталью
Давление Рейтинг	250 фунтов на квадратный дюйм	250-500 фунтов на квадратный дюйм	100-350 фунтов на квадратный дюйм	2 × диапазон	2 × диапазон
Крепление	Стенка, стол	Стенка, стол, фронт заподлицо, труба	Стенка, стол	Портативный	Портативный
Относительная стоимость	Низкий	Низкое / среднее	Средний	Средний	Высокая

Для дополнительной информации
Massey, B.S. 1989. Механика жидкостей , 6-е изд., Лондон: Ван Ностранд Рейнхольд.

Инструмент Meriam. 1997. Использование манометров для точного измерения давления, расхода и уровня , Кливленд: Meriam Instrument.

Мериам, Дж. Б. 1938. Манометр и его применение . 2-е изд., Кливленд: Meriam Instrument.

Омега Инжиниринг. 1999. Операции в области измерения и контроля: измерения, связанные с силой , 2-е изд. Стэмфорд, Коннектикут: Издательство Putnam Publishing и Omega Press.

Йегер, Джон, и Хруш-Тупта, М.А., ред. 1998. Измерения низкого уровня . 5-е изд. Кливленд: Keithley Instruments.

БОКОВАЯ ПАНЕЛЬ:

Манометр, давление и точность Глоссарий A абсолютное давление. Измерение относительно нулевого давления; равняется сумме манометрического давления и атмосферного давления. Обычные единицы измерения — фунты на квадратный дюйм (psia), миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.) И дюймы ртутного столба (дюйм.Hga). Точность. Мера степени близости чтения к эталону. Для абсолютной точности сравните с первичным стандартом (признанным NIST). Точность обычно указывается как плюс или минус процент от полной шкалы. Точность калибровки часто выражается в виде плюсового или минусового процента показаний с плюсовым или минусовым счетом. Давление окружающей среды. Давление среды, окружающей устройство. Он варьируется от 29.От 92 дюймов рт. Ст. На уровне моря до нескольких дюймов на большой высоте. Атмосферное давление. Давление атмосферы на единицу поверхности. Также называется барометрическим давлением. На уровне моря это абсолютное значение 29,92 дюйма рт. Ст. Счет. Наименьшее отображаемое приращение аналого-цифрового преобразования. Дифференциальное давление. Разница между двумя точками измерения. Стандартные единицы измерения — дюймы водяного столба (дюймы водяного столба 2 O), фунты на квадратный дюйм (psi) и миллибары (мбар). Разрешение дисплея. Максимальное количество цифр на цифровом дисплее. Например, разрешение дисплея в 4½ разряда позволяет считывать максимум 19 999 отсчетов; а разрешение дисплея 5 значащих цифр позволяет считывать не более 99 999 единиц. Манометрическое давление. Измерение, относящееся к атмосферному давлению. Это зависит от показаний барометрического давления. Также используется для указания максимального номинального давления манометров. Общие единицы включают фунты на квадратный дюйм (psig). Диапазон. Область между нижним и верхним пределами измерений. Разрешение. Наименьшая часть измерения, которую можно обнаружить. Чувствительность. Наименьшее изменение измерения, которое может быть обнаружено. Неопределенность. Оценка возможной ошибки измерения. Это противоположность точности. Вакуум. Любое давление ниже атмосферного.Относительно атмосферы это называется вакуумным (или отрицательным) измерением. В отношении нулевого давления это измерение абсолютного давления. Нулевое абсолютное давление. Полное отсутствие газа; идеальный вакуум.

Использование манометров для измерения давления

Манометр с U-образной трубкой — самый простой из устройств для измерения давления. Его название происходит от U-образной формы, когда два конца гибкой трубки, наполненной жидкостью, поднимаются, чтобы жидкость не выходила из концов.Манометр с U-образной трубкой — это «жидкостные» весы.

Пружинные весы, используемые на кухне, взвешивают груз путем согласования силы, создаваемой весом груза, с силой, создаваемой натяжением пружины баланса. Изменение длины пружины является мерой веса груза и отображается на градуированной шкале стрелкой, прикрепленной к пружине. Точно так же манометр с U-образной трубкой используется для уравновешивания веса жидкости в одной ножке «U» с давлением, приложенным к другой ножке.Разница в высоте между двумя ножками жидкости представляет собой давление, которое толкает жидкость вниз по одной ножке и вверх по другой. Разница в высоте измеряется по градуированной шкале.

Давление в столбе жидкости или газа

Изобретение U-образного манометра позволило первым исследователям механики жидкости подтвердить, что давление напрямую связано с суммой сил, действующих на поверхность. Если бы вы стояли на берегу моря, давление на вас было бы весом столба воздуха прямо над вами.Это давление получило название «одна атмосфера». Если бы вы нырнули на глубину 10 метров (около 32 футов), на вас теперь будет дополнительное давление, равное весу воды наверху плюс вес столба воздуха.

По международному соглашению (соглашению) «абсолютное» давление включает давление столба воздуха, тогда как «манометрическое» давление — нет. Избыточное давление — это давление, показываемое на шкале индикатора давления, которое на одну атмосферу меньше абсолютного давления.

Давление воды на глубине 1 м находится по формуле —

.

Давление = плотность x сила тяжести x высота столба жидкости P = ρgh

Это Паскаль. На уровне моря сила тяжести составляет 9,8 м / сек2. Для простоты умножения будет использовано значение 10 м / сек2. Плотность воды составляет 1000 кг на кубический метр при температуре 20 ° C.

Возвращение всех известных значений в уравнение давления дает —

P = ρgh = 1000 кг / м3 x10м / сек2 x1м = 10,000 Па = 10 кПа

Расчет показывает, что 1 метр воды равен примерно 10 кПа, что означает, что 30 метров воды создают давление около 300 кПа.Атмосферное давление на уровне моря составляет 101 кПа. Это означает, что давление на глубине 30 метров ниже уровня моря составляет 300 кПа манометрического давления или около 400 кПа абсолютного давления. Эту же формулу можно использовать для расчета отрицательного или вакуумного давления.

 Рисунок № 1 Манометры с U-образной трубкой для воды и ртути

Как пользоваться U-образным манометром

На рисунке № 1 показаны три манометра, открытых в атмосферу. У левого одинаковое давление в обеих ногах и одинаковый уровень жидкости с обеих сторон.U-образная трубка в центре показывает давление 100 кПа на левую ногу. Уровень воды в левой ноге снизился, а уровень в правой ноге повысился. Разница в высоте воды между двумя ногами — 10 метров. Поскольку жидкость представляет собой воду, каждый метр высоты представляет собой 10 кПа, а столб воды высотой 10 метров представляет собой манометрическое давление 100 кПа. Оставшаяся U-образная трубка также показывает давление 100 кПа, но на этот раз в трубке используется ртуть. Высота ртути теперь 750 мм.Плотность ртути в 13,6 раза больше, чем у воды. Поскольку ртуть намного тяжелее воды, такое же давление вызывает соответственно более низкий столб жидкости.

Если бы манометр использовался для измерения вакуума, столб жидкости тянулся бы вверх по направлению к вакууму, и разница в высоте жидкости между двумя коленами была бы мерой давления вакуума ниже атмосферного.

Изготовление U-образного манометра

Для изготовления U-образного манометра требуется прозрачная пластиковая трубка, установленная в форме буквы «U» на доске с градуированной шкалой.Измеряемое давление определяет выбор жидкости, используемой в трубке. Плотность U-трубка Ликвида и давление измеряются определить высоту столба жидкости и соответствующую высоту опорной доски.

Майк Сондалини — инженер по техническому обслуживанию.

---

Мы (Accendo Reliability) опубликовали эту статью с любезного разрешения Feed Forward Publishing, дочерней компании BIN95.com

Интернет: trade-school.education
Эл. Почта: info @ trade-school.образование

Если вам это показалось интересным, вам может понравиться электронная книга Centrifugal Pump Problems & Answers

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ

Измерение давления (и разности давлений между двумя точками в системе) имеет жизненно важное значение в исследованиях тепломассопереноса. Существует очень широкий спектр методов, но основные из них, описанные в этой статье, — это использование манометров , датчиков давления Бурдона и . Хорошим общим источником по измерению давления является книга Джонса (1985).Специализированные методы, относящиеся к очень высоким давлениям, обсуждаются Беггсом (1983).

При использовании манометров возможна хорошая точность, а при использовании наклонных манометров и микроманометров можно охватить широкий диапазон давления (верхний предел давления для измерения абсолютного давления обязательно довольно низкий). Однако манометры довольно неудобны в использовании и имеют низкое время отклика (обычно около 0,5 секунды).

Необходимо внимательно следить за тем, чтобы линии, соединяющие манометр с точками, в которых должны производиться измерения, были заполнены жидкостями известной плотности.Также необходимо проявлять осторожность при интерпретации разницы уровня манометра с точки зрения разницы в измеряемом давлении. Это проиллюстрировано примером, показанным на рисунке 1, где манометр используется для измерения падения давления в системе с двухфазным потоком; диаграмма несколько упрощена, поскольку в такой системе будет использоваться продувка линий жидкостью, чтобы избежать неоднозначности содержания линии [см. Hewitt (1978)]. Уравновешивание давления может быть выполнено на уровне A:

(1)

и переставляя мы имеем

(2)

Если p ₁ = p ₂ , то манометрическая разница определяется как

(3)

таким образом, на манометре есть «смещение», которое зависит от расстояния между отводами и плотности (p _c ) в линиях.При отсутствии потока через трубку следует, что

(4)

а манометрическая разница составляет

(5)

манометр будет иметь нулевой дифференциал, если жидкость в линии имеет ту же плотность, что и жидкость в трубке.

Рисунок 1. Измерение перепада давления в двухфазном потоке с помощью системы манометра.

Особой формой манометра является барометр, в котором атмосферное давление сравнивается с вакуумом с помощью перевернутой трубки в ртутной ванне, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Ртутный барометр.

Таблица 1. Классификация типа преобразователя: с достоинствами и недостатками

Примечание. «Потенциометрический» — диафрагма движется по направляющей. «Магнитострикционные» — магнитные свойства, изменяющиеся в зависимости от силы.

Манометры Бурдона показывают давление по величине отклонения под внутренним давлением овальной трубы, изогнутой по дуге окружности и закрытой с одного конца. Такие датчики охватывают широкий диапазон условий (вакуум до 700 МПа), обладают хорошей потенциальной точностью и универсальны.Однако у них довольно низкое время отклика (обычно около 0,2 с). Альтернативной формой механического индикатора давления является диафрагменный манометр , , который зависит от отклонения диафрагмы при воздействии разницы давлений между двумя поверхностями. Диапазон давления таких манометров более ограничен, чем у более традиционных манометров Бурдона; барометр-анероид — это тип диафрагменного манометра.

Датчики давления зависят от (часто очень небольшого) отклонения диафрагмы под действием приложенного давления.Отклонение обнаруживается различными способами, и возможна очень быстрая реакция. В таблице 1 представлена ​​классификация типов датчиков давления с указанием их преимуществ и недостатков.

Очевидно, что, установив датчики давления в двух точках системы, их сигналы можно вычесть, чтобы получить дифференциальное давление. В качестве альтернативы можно использовать датчик перепада давления , в котором две линии отбора давления присоединены к соответствующим точкам в системе и к двум камерам, разделенным диафрагмой.Движение диафрагмы указывает на перепад давления. Из типов преобразователей, перечисленных в таблице 1, тензодатчики и преобразователи сопротивления идеально подходят для измерения перепада давления, но емкостный и пьезоэлектрический типы особенно не подходят. Существуют проблемы при использовании дифференциальных преобразователей, подобных тем, которые упоминались выше для манометров. Следует позаботиться о том, чтобы линии были заполнены жидкостью известной плотности, и проблема «смещения» может ограничивать диапазон инструмента (этому можно противодействовать, используя промежуточную систему манометра — см. Hewitt (1978).

ССЫЛКИ

Хьюитт Г. Ф. (1978) Измерение параметров двухфазного потока , Academic Press, Лондон. ISBN: 0-12-346260-6.

Джонс, Э. Б. (1985) Instrument Technology , Vol. 1, Mechanical Measurements , Butterworth & Co. (Publishers) Ltd, Лондон. ISBN: 0-408-01232-1.

Пеггс, Г. Н. (1983) Методы измерения высокого давления , Издательство прикладных наук. Лондон. ISBN: 0-85334-189-3.

Список литературы

1. Хьюитт, Г.F. (1978) Измерение параметров двухфазного потока , Academic Press, Лондон. ISBN: 0-12-346260-6.
2. Джонс, Э. Б. (1985) Instrument Technology , Vol. 1, Mechanical Measurements , Butterworth & Co. (Publishers) Ltd, Лондон. ISBN: 0-408-01232-1.
3. Пеггс, Г. Н. (1983) Методы измерения высокого давления , Издательство прикладных наук. Лондон. ISBN: 0-85334-189-3.

Количество просмотров: 23547 Статья добавлена: 2 февраля 2011 г. Последнее изменение статьи: 7 февраля 2011 г. © Авторские права 2010-2021 К началу

14.4. Измерение давления — Physics LibreTexts

Цели обучения

• Определите избыточное и абсолютное давление
• Объясните различные методы измерения давления
• Общие сведения о работе барометров с открытой трубкой
• Подробно опишите, как работают манометры и барометры

В предыдущем разделе мы вывели формулу для расчета изменения давления для жидкости в гидростатическом равновесии. Как оказалось, это очень полезный расчет.Измерения давления важны в повседневной жизни, а также в научных и инженерных приложениях. В этом разделе мы обсудим различные способы регистрации и измерения давления.

Манометрическое давление в зависимости от абсолютного давления

Предположим, что манометр на полном акваланге показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 207 атмосфер. Когда клапан открывается, воздух начинает выходить, потому что давление внутри резервуара превышает атмосферное давление снаружи резервуара.Воздух продолжает выходить из резервуара до тех пор, пока давление внутри резервуара не сравняется с давлением атмосферы вне резервуара. В этот момент манометр на резервуаре показывает ноль, даже если давление внутри резервуара на самом деле составляет 1 атмосферу — такое же, как давление воздуха вне резервуара.

Большинство манометров, таких как датчик на акваланге, откалиброваны так, чтобы показывать ноль при атмосферном давлении. Показания давления с таких манометров называются манометром давлением , то есть давлением относительно атмосферного давления.Когда давление внутри резервуара превышает атмосферное давление, манометр показывает положительное значение. Некоторые манометры предназначены для измерения отрицательного давления. Например, многие физические эксперименты должны проводиться в вакуумной камере, жесткой камере, из которой откачивается часть воздуха. Давление внутри вакуумной камеры меньше атмосферного, поэтому манометр на камере показывает отрицательное значение. В отличие от манометрического давления, абсолютное давление учитывает атмосферное давление, которое фактически увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер.

Определение абсолютного давления

Абсолютное давление или полное давление складывается из манометрического и атмосферного давления:

\ [p_ {abs} = p_ {g} + p_ {atm} \ label {14.11} \]

, где p _abs — абсолютное давление, p _g — манометрическое давление, а p _атм — атмосферное давление.

Например, если манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм (p _атм, фунта на квадратный дюйм) или 48.7 фунтов на квадратный дюйм (эквивалент 336 кПа).

В большинстве случаев абсолютное давление жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление в жидкости равно нулю (отрицательное абсолютное давление — это притяжение). Таким образом, минимально возможное манометрическое давление p _g = −p _атм (что делает p _abs равным нулю). Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Измерение давления

Для измерения давления используется множество устройств, от шинных манометров до тонометров.Многие другие типы манометров обычно используются для проверки давления жидкостей, например, механические манометры. Мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

Любое свойство, которое известным образом изменяется с давлением, можно использовать для создания манометра. Некоторые из наиболее распространенных типов включают тензодатчики, которые используют изменение формы материала под давлением; емкостные манометры, в которых используется изменение электрической емкости из-за изменения формы под давлением; пьезоэлектрические манометры, которые создают разность напряжений на пьезоэлектрическом материале под разницей давления между двумя сторонами; и ионные датчики, которые измеряют давление путем ионизации молекул в сильно вакуумированных камерах.Различные манометры полезны в разных диапазонах давления и в разных физических ситуациях. Некоторые примеры показаны на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Манометры используются для измерения и контроля давления в газовых баллонах. Сжатые газы используются во многих промышленных и медицинских целях. (b) Манометры бывают разных моделей, но все они предназначены для одной и той же цели: для измерения внутреннего давления в шине. Это позволяет водителю поддерживать давление в шинах, оптимальное для веса груза и условий движения.(c) Ионизационный датчик — это высокочувствительное устройство, используемое для контроля давления газов в замкнутой системе. Молекулы нейтрального газа ионизируются за счет высвобождения электронов, и ток преобразуется в показания давления. Ионизационные датчики обычно используются в промышленных приложениях, в которых используются вакуумные системы.

Манометры

В одном из наиболее важных классов манометров применяется свойство, заключающееся в том, что давление, обусловленное весом жидкости постоянной плотности, определяется выражением p = h \ (\ rho \) g.U-образная трубка, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), является примером манометра ; в части (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы, позволяя атмосферному давлению равномерно снижаться с каждой стороны, чтобы его эффекты нейтрализовались.

Манометр, только одна сторона которого открыта в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление p _г = h \ (\ rho \) g и определяется путем измерения h. Например, предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления p _abs , например баллону в части (b) рисунка или вакуумной банке с арахисом, показанной в части (с).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. В части (b) p _abs больше атмосферного давления, тогда как в части (c) pabs меньше атмосферного давления. В обоих случаях p _abs отличается от атмосферного давления на величину h \ (\ rho \) g, где \ (\ rho \) — плотность жидкости в манометре. В части (b) p _abs может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому он должен оказывать давление h \ (\ rho \) g, превышающее атмосферное давление (манометрическое давление p _g положительное).В части (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому p _abs меньше атмосферного давления на величину h \ (\ rho \) g (манометрическое давление p _g отрицательное). .

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неравным, и жидкость будет течь с более глубокой стороны. (b) Положительное манометрическое давление p _g = h \ (\ rho \) g, передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h.(c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления p _g на величину h \ (\ rho \) g. Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

Барометры

Манометры обычно используют U-образную трубку жидкости (часто ртути) для измерения давления. Барометр (рис. \ (\ PageIndex {3} \)) — это устройство, которое обычно использует один столбик ртути для измерения атмосферного давления. Барометр, изобретенный итальянским математиком и физиком Евангелистой Торричелли (1608–1647) в 1643 году, состоит из стеклянной трубки, закрытой с одного конца и заполненной ртутью.Затем трубку переворачивают и помещают в бассейн с ртутью. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что h \ ​​(\ rho \) g = p _атм . Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает.

Синоптики внимательно следят за изменениями атмосферного давления (часто указываемого как барометрическое давление), поскольку повышение уровня ртути обычно свидетельствует об улучшении погоды, а падение ртути указывает на ухудшение погоды.Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление зависит от высоты. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного давления и артериального давления часто используются в миллиметрах ртутного столба.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление, обусловленное весом ртути, h \ (\ rho \) g, равно атмосферному давлению. Атмосфера способна поднять ртуть в трубке на высоту h, потому что давление над ртутью равно нулю.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): Высота жидкости в открытой U-образной трубе

U-образная трубка с обоими открытыми концами заполнена жидкостью плотностью \ (\ rho_ {1} \) на высоту h с обеих сторон (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Жидкость с плотностью \ (\ rho_ {2} <\ rho_ {1} \) наливается с одной стороны, и Жидкость 2 оседает поверх Жидкости 1. Высота на двух сторонах разная. Высота до верха жидкости 2 от границы раздела h ₂ , а высота до верха жидкости 1 от уровня поверхности раздела h ₁ .Выведите формулу для разницы в высоте.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): две жидкости разной плотности показаны в U-образной трубке.

Стратегия

Давление в точках на одинаковой высоте по обе стороны U-образной трубки должно быть одинаковым, пока эти две точки находятся в одной и той же жидкости. Поэтому мы рассматриваем две точки на одном уровне в двух рукавах трубки: одна точка — это граница раздела на стороне жидкости 2, а другая — точка в рукаве с жидкостью 1, которая находится на том же уровне, что и интерфейс в другой руке.Давление в каждой точке обусловлено атмосферным давлением плюс вес жидкости над ним.

Давление на стороне с жидкостью 1 = p ₀ + \ (\ rho_ {1} \) gh ₁

Давление на стороне с жидкостью 2 = p ₀ + \ (\ rho_ {2} \) gh ₂

Раствор

Поскольку две точки находятся в жидкости 1 и находятся на одинаковой высоте, давление в двух точках должно быть одинаковым. Следовательно, имеем

\ [p_ {0} + \ rho_ {1} gh_ {1} = p_ {0} + \ rho_ {2} gh_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

Следовательно,

\ [\ rho_ {1} h_ {1} = \ rho_ {2} h_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

Это означает, что разница в высоте с двух сторон U-образной трубы составляет

.

\ [h_ {2} — h_ {1} = \ left (1 — \ dfrac {p_ {1}} {p_ {2}} \ right) h_ {2} \ ldotp \ nonumber \]

Результат имеет смысл, если мы установим \ (\ rho_2 = \ rho_1 \), что даст h ₂ = h ₁ .{5} \; Па \ лдотп \]

Милбар — удобная единица измерения для метеорологов, потому что среднее атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет 1,013 x 10 ⁵ Па = 1013 мбар = 1 атм. Используя уравнения, полученные при рассмотрении давления на глубине в жидкости, давление также можно измерить в миллиметрах или дюймах ртутного столба. Давление внизу 760-миллиметрового столба ртути при 0 ° C в контейнере, из которого откачана верхняя часть, равно атмосферному давлению. Таким образом, 760 мм рт. Ст. Также используется вместо давления в 1 атмосферу.{5} \; $ в год $$ 1 \; торр = 1 \; мм \; Hg = 122,39 \; $ в год

Авторы и авторство

• Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Как работают манометры? | Sciencing

Обновлено 22 декабря 2019 г.

Автор: Кевин Бек

Когда вы проверяете погоду, если вы похожи на большинство людей, вас больше всего интересуют вещи, которые определяют ваше платье: вероятны ли какие-то осадки. упасть с неба во время пребывания на открытом воздухе, какая температура воздуха и ветрено ли.

В зависимости от того, где вы живете и времени года, вы также можете проверить (иногда со страхом), чтобы увидеть уровень относительной влажности, чтобы убедиться, что вы достаточно гидратированы для потоотделения, которое, вероятно, последует при высоких показаниях.

Большинство людей знают об атмосферном (обычно называемом барометрическом) давлении, потому что слышат, что оно упоминается как стандартная функция прогнозов погоды, но большинство людей не доходят до исследования того, какова взаимосвязь и почему воздух вообще испытывает перепады давления.Разве ветер не дует горизонтально, а давление измеряется сверху как своего рода «толчок»?

Давление — это величина в физике, которая применяется почти ко всем мыслимым физическим процессам. Он связывает силу F с областью A во множестве контекстов, выражается и определяется математически в своей простейшей форме как P = F / A . Он играет особенно важную роль в области гидродинамики. (Жидкость состоит из вещества в жидком или газообразном состоянии.) Атмосфера вокруг вас жидкая, и она оказывает на вас и все остальное гораздо большее давление, чем вы думаете.

Что такое давление?

Формально давление — это измерение эффекта распространения силы (измеряется в ньютонах или Н в стандартной международной системе измерений) по некоторой реальной или математически определенной поверхности (измеряется в квадратных метрах или м ² ). Возможно, вы уже сталкивались с физическими проблемами, в которых сила (например, гравитация или вы) действует на объект с массой и перемещает его, но давление отличается тем, что фактически описывает разбавление или концентрацию силы.

• Представьте себе два разных твердых ящика, каждый объемом V 10 м ³ (кубических метров) и заполненных однородным твердым материалом с плотностью ρ

  вдвое меньшей, чем вода, или 0,5 кг. / Л, или (500 кг / м ³ ). Один ящик имеет длину 1 м, ширину 1 м и высоту 10 м, а другой — 2,5 м в длину, 2,5 м в ширину и 1,6 м в высоту. Ни один из ящиков не должен поворачиваться из своего положения. Если вы хотите быть уверены, что ближайшая платформа , выглядящая как древняя, может поддерживать либо коробку , но вы можете выбрать только одну из двух, чтобы подтвердить это, какую из них вы бы выбрали?

  Масса объектов одинакова, поскольку их объем и плотность одинаковы (ρ = м / В, поэтому m = ρV = (500 кг / м ³ ) (10 м ³ ) = 5000 кг.Учитывая, что ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет 9,8 м / с ² , сила (или вес) каждого ящика, следовательно, (5000 кг) (9,8 м / с2) = 49000 Н.

  Однако сравните площади, по которым эти соответствующие массы распределены: первая коробка имеет основание (длина, умноженная на ширину) 1 м × 1 м = 1 м ² , а другая коробка имеет основание 2,5 × 2,5 = 6,25 м ² . Поскольку давление равно силе, разделенной на площадь, узкая коробка, в которой используется менее одной шестой площади основания, с которой приходится работать в качестве второй коробки, будет прикладывать 6. нажимает на платформу в 25 раз больше, чем его партнер. Таким образом, если ветхая платформа может поддерживать первый ящик, она должна удерживать и второй отдельно — при условии, что вы сможете поднять их туда!

Единицы измерения давления и терминология

В приведенном выше примере давление первого ящика на любую поверхность, на которую он опирается, составляет (49000 Н) / (1 м ² ), а давление второго — (49000 Н ) (6,25 м ² ). Таким образом, единицы измерения давления в стандартной системе — Н / м ² , чаще называемые паскаль (Па).Поскольку в реальном мире это очень мало, килопаскаль (кПа) используется гораздо чаще.

Давление атмосферы у поверхности Земли составляет около 101,325 Па , или 101,3 кПа . Однако из-за того, что люди определяют давление, в повседневной жизни используется ряд других единиц. Один из них — торр , также известный как миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.). (Любое любопытство относительно того, почему был выбран этот металл, будет удовлетворено через мгновение.) 101,3 кПа, также называемый для справки 1 атм, по этому стандарту соответствует 760 торр. Так как 1 дюйм = 25,4 мм, 760 мм рт. Ст. = (760 / 25,4) = 29,92 дюйма рт. Ст. . Наконец, 1 миллибар = 0,001 атм, поэтому атмосферное давление в миллибарах = 1013 мбар.

Наконец, как насчет тех фунтов на квадратный дюйм (psi или фунт / дюйм ² ), которые обычно используются для измерения давления в шинах в Соединенных Штатах? После преобразования между фунтами и килограммами и дюймами и метрами вы можете показать, что это 101.3 кПа = 14,7 фунта / дюйм ² . Учитывая, что рекомендуемое минимальное давление в шинах автомобиля составляет всего около 30 фунтов на квадратный дюйм, что это говорит о вашей интуиции относительно «незначительного» веса и, следовательно, давления воздуха?

Как измеряется давление

Манометр — это устройство, которое измеряет давление воздуха с помощью контейнера с U-образной трубкой, открытой с одного или обоих концов. В закрытом манометре проба газа вводится в один конец, который затем закрывается. Затем в другой конец наливают жидкость известной плотности.Жидкость перестанет двигаться, когда давление газа, заключенного между крышкой и жидкостью, вместе с давлением в нижней части столба жидкости на этой стороне будет соответствовать давлению воздуха плюс давление столба жидкости на открытой стороне.

Высота жидкости на открытой стороне будет на выше на этой стороне, когда давление воздуха меньше давления газа, и на ниже на открытой стороне, когда давление воздуха превышает давление газа. Вы можете использовать эту разницу высот для расчета давления газа.

Поскольку P = F / A = мг / А, m = ρV и V = Ah для цилиндрической трубы (т. Е. Объем = площадь, умноженная на высоту), можно показать, что давление, создаваемое вертикальным столбом жидкости, равно ρgh , где h = высота в метрах. Это давление представляет собой положительную или отрицательную разницу между давлением газа и атмосферным давлением.

• Человек — это латинский корень слова, означающего «рука», от которого также происходит слово «манипулировать». Один простой способ передать концепцию давления, если ограничиться невербальным языком, — это мягко надавливать рукой против чужого.
  

• Барометр — это манометр, используемый специально для измерения атмосферного давления.
  

• Ручное устройство, используемое для измерения артериального давления в медицинских учреждениях, называется сфигмоманометром , с sphyg , что в переводе означает «сжатие». Это связано с тем, что манжета должна быть накачана на руку до уровня выше кровяного давления тела, чтобы правильно его измерить; для этого они должны буквально сжать вашу руку.

Давление и погода

Атмосферное давление непостоянно и колеблется в пределах обычного диапазона, как температура и другие геофизические величины. Само по себе это давление — надежный индикатор приближающейся погоды. Когда система низкого давления входит в зону, обычно возникают облака, ветер и осадки, тогда как система высокого давления обычно обеспечивает ясную и безветренную погоду. (Понятно? «Высокое давление» заканчивается «спокойствием»… только в дурацком мире физики!)

По простоте и точности ничто не сравнится с манометром давления

Товар

Пожалуйста, оставьте это поле пустым.

Имя *

Электронная почта *

Название компании *

Телефон *

Адрес

Город

StateAlaskaAlabamaArkansasArizonaCaliforniaColoradoConnecticutDelawareFloridaGeorgiaHawaiiIowaIdahoIllinoisIndianaKansasKentuckyLouisianaMassachusettsMarylandMaineMichiganMinnesotaMissouriMississippiMontanaNorth CarolinaNorth DakotaNebraskaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNevadaNew YorkOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVirginiaVermontWashingtonWisconsinWest VirginiaWyomingDistrict Колумбия

Страна ArubaAfghanistanAngolaAnguillaÅland IslandsAlbaniaAndorraUnited Арабского EmiratesArgentinaArmeniaAmerican SamoaAntarcticaFrench Южный TerritoriesAntigua и BarbudaAustraliaAustriaAzerbaijanBurundiBelgiumBeninBonaire, Синт-Эстатиус и SabaBurkina FasoBangladeshBulgariaBahrainBahamasBosnia и HerzegovinaSaint BarthélemyBelarusBelizeBermudaBolivia, многонациональное государство ofBrazilBarbadosBrunei DarussalamBhutanBouvet IslandBotswanaCentral Африканский RepublicCanadaCocos (Килинг) IslandsSwitzerlandChileChinaCôte d’IvoireCameroonCongo, Демократическая Республика theCongoCook IslandsColombiaComorosCape VerdeCosta RicaCubaCuraçaoChristmas IslandCayman IslandsCyprusCzech RepublicGermanyDjiboutiDominicaDenmarkDominican RepublicAlgeriaEcuadorEgyptEritreaWestern SaharaSpainEstoniaEthiopiaFinlandFijiFalkland остров (Мальвинские острова) ФранцияФарерские островаМикронезия, Федеративные Штаты ГабонВеликобританияГрузияГернсиГанаГибралтарГвинеяГваделупаГамбияГвина-БисауЭкваториальная ГвинеяГрецияГренадаG reenlandGuatemalaFrench GuianaGuamGuyanaHong Island KongHeard и McDonald IslandsHondurasCroatiaHaitiHungaryIndonesiaIsle из ManIndiaBritish Индийского океана TerritoryIrelandIran, Исламская Республика ofIraqIcelandIsraelItalyJamaicaJerseyJordanJapanKazakhstanKenyaKyrgyzstanCambodiaKiribatiSaint Киттс и NevisKorea, Республика ofKuwaitLao Народная Демократическая RepublicLebanonLiberiaLibyaSaint LuciaLiechtensteinSri LankaLesothoLithuaniaLuxembourgLatviaMacaoSaint Мартин (французская часть) MoroccoMonacoMoldova, Республика ofMadagascarMaldivesMexicoMarshall IslandsMacedonia, бывшая югославская Республика ofMaliMaltaMyanmarMontenegroMongoliaNorthern Mariana IslandsMozambiqueMauritaniaMontserratMartiniqueMauritiusMalawiMalaysiaMayotteNamibiaNew CaledoniaNigerNorfolk IslandNigeriaNicaraguaNiueNetherlandsNorwayNepalNauruNew ZealandOmanPakistanPanamaPitcairnPeruPhilippinesPalauPapua Новый GuineaPolandPuerto Рико, Корейская Народно-Демократическая Республика, Португалия, Парагвай, Палестина, Государство Французская Полинезия, Катар, Реюньон, Роман iaRussian FederationRwandaSaudi ArabiaSudanSenegalSingaporeSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSaint Елены, Вознесения и Тристан-да CunhaSvalbard и Ян MayenSolomon IslandsSierra LeoneEl SalvadorSan MarinoSomaliaSaint Пьер и MiquelonSerbiaSouth SudanSao Томе и PrincipeSurinameSlovakiaSloveniaSwedenSwazilandSint Маартен (Голландская часть) SeychellesSyrian Arab RepublicTurks и Кайкос IslandsChadTogoThailandTajikistanTokelauTurkmenistanTimor-LesteTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTuvaluTaiwan, провинция ChinaTanzania, Объединенная Республика Уганда Украина Малые отдаленные острова США Уругвай Соединенные Штаты Узбекистан Святое море (Ватикан) Сент-Винсент и Гренадины Венесуэла, Боливарианская Республика Виргинские острова, Британские Виргинские острова, США.Сан-Вьетнам ВануатуУоллис и Футуна Самоа ЙеменЮжная Африка Замбия Зимбабве

Почтовый индекс *

Комментарий

U-образный манометр

Устройства для измерения давления, использующие жидкостные колонны в вертикальных или наклонных трубках, называются манометрами. Одним из наиболее распространенных является манометр с U-образной трубкой, заполненный водой, используемый для измерения перепада давления в отверстиях Пито или отверстиях, расположенных в воздушном потоке в системе обработки воздуха или вентиляции.

На рисунке ниже показаны уровни воды в U-образной трубке, где левая трубка соединена с точкой с более высоким давлением, чем правая трубка — пример: левая трубка может быть подключена к воздуховоду под давлением, когда правая трубка открыты для окружающего воздуха.

Вертикальный манометр с U-образной трубкой

Перепад давления, измеренный с помощью вертикального манометра с U-образной трубкой, можно рассчитать как

p _d = γ h

= ρ gh (1)

где

p _d = давление (Па, Н / м ² , фунт / фут ² )

γ = g = удельный вес жидкости в трубе (кН / м ³ , фунт / фут ³ )

ρ = плотность жидкости в U-образной трубе (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

g = ускорение свободного падения (9.81 м / с ² , 32,174 фут / с ² )

h = высота жидкости (м столба жидкости, фут столба жидкости)

Удельный вес воды, который Наиболее часто используемая жидкость в манометрах с U-образной трубкой — 9,81 кН / м ³ или 62,4 фунт / фут ³ .

Примечание! — головное устройство с привязкой к плотности протекающей жидкости. Для других единиц и эталонной жидкости — например, мм водяного столба — проверьте скорость напора.

Пример — Измерение перепада давления на диафрагме

Водяной манометр связывает давление на входе и выходе из отверстия, расположенного в воздушном потоке. Перепад высоты в водяном столбе составляет 10 мм .

Напор перепада давления может быть рассчитан из (1) как

p _d = (9,8 кН / м ³ ) (10 ³ Н / кН) (10 мм) (10 ^{— 3} м / мм)

= 98 (Н / м ² , Па)

где

9.8 (кН / м ³ ) — удельный вес воды в единицах СИ.

Манометр с наклонной U-образной трубкой

Распространенной проблемой при измерении разницы давлений в низкоскоростных системах — или системах с жидкостями низкой плотности — например, в системах вентиляции воздуха — являются низкая высота столба и точность. Точность можно повысить, наклонив U-образный манометр.

На рисунке ниже показана U-образная трубка, в которой левая трубка соединена с более высоким давлением, чем правая трубка.Обратите внимание, что левая и правая труба должны находиться в одной наклонной плоскости, чтобы угол к горизонтальной плоскости был правильным.

Перепад давления в наклонном U-образном манометре может быть выражен как

p _d = γ h sin (θ) (2)

, где

h = длина , разница в положении столба жидкости вдоль трубы (мм, фут)

θ = угол столба относительно горизонтальной плоскости (градусы)

Наклон трубочного манометра увеличивает точность измерения.

Пример — Измерение перепада давления с помощью манометра с наклонной U-образной трубкой

Мы используем те же данные, что и в примере выше, за исключением того, что U-образная трубка наклонена 45 ^o .

Напор перепада давления может быть выражен как:

p _d = (9,8 кН / м ³ ) (10 ³ Н / кН) (10 мм) (10 ^-3 м / мм) sin (45 ^o )

= 69,3 Н / м ² (Па)

Калькулятор манометра с U-образной трубкой

Этот калькулятор можно использовать для расчета перепада давления, измеренного с помощью манометр с U-образной трубкой.

γ — Удельный вес жидкости в трубе (кН / м ³ , фунт / фут ³ ) (9,8 кН / м ³ , 62,4 фунт / фут ³ значения по умолчанию для воды)

h — длина столба жидкости вдоль трубы (мм, футы)

θ — угол столба относительно горизонтальной плоскости (градусы)

SIImperial

.

No related posts.