Geum.ru

Конспект лекций 2010 г. Содержание 1 Средства измерений технологических параметров 4 1Средства измерения давления 12

Вид материалаКонспект

Содержание


1.1Средства измерения давления
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   38

1.1Средства измерения давления




Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Диапазон измеряемых давлений жидкостей и газов лежит в пределах от 0 до 1010 Па, причем различают задачи измерения абсолютного давления, вакуума (давления ниже атмосферного) и разности двух давлений (перепада давления), атмосферное давление (барометрическое).

Давлением во многом определяют ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходиться сталкиваться при измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости.

Различают следующие виды давления: атмосферное, абсолютное, избыточное и вакуум (разряжен).

Атмосферное (барометрическое) давление – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.

Абсолютное давление – давление, отсчитанное от абсолютного нуля. За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачен воздух.

Избыточное давление – разность, между абсолютным и барометрическим давлениями.

Вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями.

Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия. По виду измеряемого давления средства измерений подразделяют на:

манометры избыточного давления – для измерения избыточного давления;

манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитанного от абсолютного нуля;

барометры – для измерения атмосферного давления;

вакуумметры – для измерения вакуума (разрежения);

мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума (разрежения).

Кроме перечисленных средств измерений в практике измерений получили распространение:

напоромеры – манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);

тягомеры – вакуумметры с верхним пределом измерения не более – 40 кПа;

тягонапоромеры – мановакуумметры с диапазоном измерений плюс 20 ÷ минус 20 кПа;

вакуумметры остаточного давления – вакуумметры, предназначенные для измерения глубокого вакуума или остаточного давления, т.е. абсолютных давлений мене 200Па;

дифференцальные манометры – средства измерений разности давлений.

В зависимости от принципа, используемого для преобразования силового воздействия на чувствительный элемент в показания или пропорциональные изменения другой физической величины, средства измерения давления разделяются на жидкостные, деформационные, поршневые, электрические, ионизационные, тепловые. Такое подразделение не является исчерпывающим и может быть дополнено средствами измерений, основанными на иных физических явлениях.

В настоящее время существует большой парк средств измерений давления, позволяющий осуществить измерение давления в диапазоне 10-12 - 1011 Па.

В жидкостных манометрах измеряемое давление или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. В при­борах используют принцип сообщающихся сосудов, в которых уровни рабочей жидкости совпадают при равенстве давлений над ними, а при неравенстве занимают такое положение, когда избыточное давление в одном из сосудов уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости в другом.

В деформационных манометрах используется зависимость де­формации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления. Пропорциональная последнему де­формация или сила преобразуется в показания или соответству­ющие изменения выходного сигнала. В соответствии с использу­емым чувствительным элементом деформационные манометры подразделяют на трубчато-пружинные, сильфонные и мембранные.

К электрическим приборам для измерения давления относятся манометры с тензопреобразователями и пьезоэлектрические. Чувствительным элементом манометров с тензопреобразователями является мембрана, на которой размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые резисторы. При деформации мемб­раны под действием контролируемого давления сопротивление резисторов меняется. Принцип действия пьезоэлектрических ма­нометров основан на пьезоэлектрическом эффекте, сущность которого заключается в возникновении электрических зарядов на поверхности сжатой кварцевой пластины, вырезанной перпен­дикулярно к электрической оси кристаллов кварца.

Для измерения давления в диапазоне от 10-11 до 102 Па используют ионизационные манометры, основным элементом которых является стеклянная манометрическая лампа. Принцип действия приборов заключается в том, что эжектируемые раскаленным катодом электроны ускоряются положительным напряжением, приложенным между анодом и катодом, и при своем движении ионизируют молекулы разреженного газа. Положительные ионы попадают на отрицательно заряженный коллектор; при постоян­стве анодного напряжения и электронной эмиссии величина коллекторного тока зависит от измеряемого давления.

В поршневых манометрах измеряемое давление уравно­вешивается силой тяжести неуплотненного поршня с грузами. Манометры используют в качестве образцовых средств воспроизведения единицы давления в диапазоне от 10-1 до 1010 Па, а также для точных измерений давления в лабораторной практике рисунок 1.2.

Абсолютное давление



Избыточное давление




Деформационные






Поршневые




Тепловые




Жидкостные






Электрические




Ионизационные




10-11
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
1010
1011



Сверхвысокий вакуум
Высокий вакуум
Средний вакуум
Низкий вакуум
Умеренное давление
Среднее давление
Высокое давление
Сверхвысокое давление


Рисунок 1.2 - Диапазоны давления (в Па), охватываемый существующими средствами измерений давления

Далее рассмотрены средства измерений давления, широко применяемые в качестве рабочих при технологических измерениях.