Практическая работа №1. Практическая работа 1 изучение конструкций приборов для измерения давления
 Скачать 457.49 Kb.
|
|
Практическая работа №1 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Цель работы: теоретическое изучение существующих видов и конструкций приборов для измерения давления. Задачи работы: 1) изучить конструкции и принципы измерения давления различными видами приборов; 2) научиться определять назначение прибора по принципу действия и роду измеряемой величины. 3) закрепить теоретические знания на практике ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ Давлением по определению называется сила, действующая перпендикулярно на единицу площади. В системе СИ единицей давления служит 1 Паскаль, равный силе в 1 Ньютон, действующей на площадь в 1 м2 . Измерение давления высотой столба жидкости удобно и часто применяется в технике. Полезно запомнить, что давление, равное 1 кгс/см (техническая атмосфера), соответствует весу столба воды основанием 1 см высотой 10 м или же весу столба ртути высотой 735 мм. Физическая атмосфера (1,033 кгс/см ) определяется ртутным столбом в 760 мм. Поэтому, например, если давление в сосуде будет 2,5 ат, или, что то же самое 2,5 кгс/см 2 , его можно определить так же, как давление, равное 25000 мм водного или 1837,5 мм ртутного столба. Классификация приборов для измерения давления: По принципу действия: 1) жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости); 2) поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень); 3) пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента); 4) электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину). По роду измеряемой величины: 1) манометры (измерение избыточного давления); 2) вакуумметры (измерение давления разряжения); 3) мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения); 4) напорометры (для измерения малых избыточных давлений); 5) тягомеры (для измерения малых давлений разряжения); 6) тягонапорометры; 7) дифманометры (для измерения разности давлений); 8) барометры (для измерения барометрического давления). Приборы для измерения давления в общем случае называются манометрами. В том случае, если манометры предназначены для измерения атмосферного давления, их называют барометрами. Если необходимо измерить давление ниже атмосферного, такие манометры называют вакуумметрами. Манометры по принципу действия делятся на жидкостные, пружинные и электрические. Вакуумметры делятся на жидкостные, деформационные, компрессионные, радиометрические, вязкостные, тепловые, ионизационные, магнито-разрядные и радиоизотопные. Жидкостные манометры или вакуумметры - устройства, в которых давление среды уравновешивается давлением столба жидкости, налитой в манометр. Простейшим представителем приборов жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости. Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра. (однако обычно не менее 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединенную к сосуду, в котором необходимо измерить давление; Пьезометр Если давление на поверхности жидкости в сосуде будет выше атмосферного, то жидкость в трубке пьезометра поднимется на некоторую высоту hn. Значит, высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке, так называемая пьезометрическая высота, - характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины. Пьезометр является очень чувствительным и точным прибором, однако он удобен только для измерения небольших давлений; при больших давлениях трубка пьезометра является очень длинной, что осложняет измерения. В этих случаях применяют так называемые жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не той жидкостью что и жидкость, находящаяся в сосуде, как это имеет место в пьезометре, а жидкостью большего удельного веса; обычно такой жидкостью является ртуть. Так как удельный вес ртути больше удельного веса воды в 13,6 раза, то при измерении одних и тех же значений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается более компактным. Ртутный манометр представляет собой обычно U-образную стеклянную трубку, изогнутое колено которой заполняется ртутью. Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом - повышается. Ртутный манометр Для измерения больших давлений применяется поршневой манометр, представляющий собой обращенный гидравлический пресс. Поршневой манометр состоит из трубки А, через которую измеряемое давление р передается на поршень В, оканчивающийся широкой металлической пластинкой С. под ней находится каучуковая пластинка D, соприкасающаяся с водой, заполняющей короткое колено манометра Е. Нижняя часть этого колена и открытая трубка G заливаются ртутью. В тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или же в двух точках жидкости в одном и том же сосуде, применяют дифференциальные манометры. Если обозначить: f - площадь поршня, F - площадь пластинки, h - высота ртути в манометрической трубке, у рт - удельный вес ртути, то F Р = f-Урт• h Из этого выражения видно, что поршневой манометр при сравнительно малой высоте ртутного столба позволяет измерять весьма большие давления. Если измеряемое давление меньше атмосферного, т.е. в сосуде имеется вакуум, приборы, служащие для измерения давления называются вакуумметрами. Обычно, однако, вакуумметры измеряют не непосредственно давление, а вакуум, т.е. недостаток давления до атмосферного. Принципиально они ничем не отличаются от ртутных манометров и также представляют собой заполненную ртутью изогнутую трубку, один конец которой - А - соединяется с пространством В, где измеряется давление, а другой конец - С - открыт. Действие вязкостного вакуумметра основано на измерении времени затухания колебания кварцевой нити или по закручиванию неподвижно закрепленного элемента от подвижного, вращающегося в разреженном газе. Здесь рабочими элементами обычно служат диски. В тепловых вакуумметрах используется эффект зависимости теплопроводности разреженного газа от давления. Манометр представляет собой спай термопары, нагреваемый слабым электрическим током по схеме, изображенной. Термопарные вакуумметры позволяют измерять вакуум в диапазоне 10" 2 -10" 4 Тор. вакуумметр Вакуумметры различных типов позволяют измерять давление в широких пределах изменения от атмосферного давления до давления 10 -13 Тор (10 -11 Па). Не всегда манометры и вакуумметры обязательно заполняются ртутью. В отдельных случаях, в зависимости от назначения и условий работы, для этой цели могут быть использованы и другие жидкости. При этом, однако, следует иметь в виду, что для заполнения вакуумметров нельзя использовать летучие жидкости (спирт, эфир), так как при пониженном давлении они будут сильно испаряться и могут закипеть. Применение рассмотренных приборов жидкостного типа, в том числе и ртутных, ограничивается областью сравнительно небольших давлений; главным образом они применяются в лабораторной практике, где используются весьма широко благодаря своей простоте и высокой точности измерения. К таким приборам относят дифференциальный манометр, микроманометр. В тех случаях, когда необходимо измерять большие давления, применяют приборы второго типа– механические, из которых наибольшим распространением на практике пользуется пружинный манометр. |