Termometer cair adalah alat untuk mengukur suhu proses teknologi dengan menggunakan cairan yang bereaksi terhadap perubahan suhu. Termometer cair sudah dikenal semua orang dalam kehidupan sehari-hari: untuk mengukur suhu ruangan atau suhu tubuh manusia.

Termometer cair terdiri dari lima bagian dasar: bola termometer, cairan, tabung kapiler, ruang bypass, dan timbangan.

Bohlam termometer adalah bagian tempat cairan ditempatkan. Cairan bereaksi terhadap perubahan suhu dengan naik atau turun melalui tabung kapiler. Tabung kapiler adalah silinder sempit tempat fluida bergerak. Seringkali tabung kapiler dilengkapi dengan ruang bypass, yang merupakan rongga tempat aliran cairan berlebih. Jika tidak ada ruang bypass, setelah tabung kapiler penuh, tekanan yang cukup akan terbentuk untuk memecahkan tabung jika suhu terus meningkat. Skala adalah bagian dari termometer cair yang digunakan untuk melakukan pembacaan. Timbangan dikalibrasi dalam derajat. Skala dapat dipasang pada tabung kapiler, atau dapat dipindahkan. Skala yang dapat digerakkan memungkinkan untuk menyesuaikannya.

Cara kerja termometer cair

Prinsip operasi termometer cair didasarkan pada sifat zat cair yang berkontraksi dan mengembang. Saat cairan dipanaskan, biasanya akan mengembang; cairan dalam bola termometer mengembang dan naik ke tabung kapiler, dengan demikian menunjukkan peningkatan suhu. Sebaliknya, saat cairan mendingin, biasanya akan berkontraksi; cairan dalam tabung kapiler dari termometer cair menurun dan dengan demikian menunjukkan penurunan suhu. Dalam hal terjadi perubahan suhu terukur suatu zat, maka kalor dipindahkan: pertama dari zat yang suhunya diukur, ke bola termometer, dan kemudian dari bola ke cairan. Cairan bereaksi terhadap perubahan suhu dengan bergerak ke atas atau ke bawah tabung kapiler.

Jenis cairan yang digunakan dalam termometer cair bergantung pada kisaran suhu yang diukur dengan termometer.

Air raksa, -39-600 ° C (-38-1100 ° F);
Paduan merkuri-60-120 ° C (-76-250 ° F);
Alkohol, -80-100 ° C (-112-212 ° F).

Termometer Cairan Perendaman Parsial

Desain banyak termometer cair mengasumsikan bahwa termometer tersebut akan digantung di dinding, dan seluruh permukaan termometer bersentuhan dengan zat yang suhunya sedang diukur. Namun, beberapa jenis termometer cairan industri dan laboratorium dirancang dan dikalibrasi sedemikian rupa sehingga dapat terendam dalam cairan.

Dari termometer yang digunakan dengan cara ini, termometer pencelupan parsial adalah yang paling banyak digunakan. Untuk mendapatkan pembacaan yang akurat dengan termometer pencelupan parsial, celupkan bola dan tabung kapiler hanya sampai garis ini.

Termometer pencelupan parsial dibenamkan hingga tanda tersebut untuk mengkompensasi perubahan suhu udara sekitar yang mungkin terjadi pada cairan di dalam tabung kapiler. Jika terjadi perubahan suhu lingkungan (perubahan suhu udara di sekitar termometer), hal itu dapat menyebabkan cairan mengembang atau berkontraksi di dalam tabung kapiler. Akibatnya, pembacaan akan dipengaruhi tidak hanya oleh suhu zat yang diukur, tetapi juga oleh suhu udara di sekitarnya. Merendam tabung kapiler ke garis yang ditandai menghilangkan efek suhu sekitar pada akurasi.

Di lingkungan industri, seringkali perlu mengukur suhu zat yang mengalir melalui pipa atau dalam wadah. Mengukur suhu dalam kondisi ini menimbulkan dua masalah bagi instruktur: bagaimana mengukur suhu suatu zat jika tidak ada akses langsung ke zat atau cairan ini, dan cara melepaskan termometer cair untuk diperiksa, diperiksa, atau diganti tanpa menghentikan prosesnya. Kedua masalah ini diatasi dengan menggunakan saluran pengukur untuk input termometer.

Saluran ukur untuk termometer adalah saluran berbentuk pipa yang ditutup di satu ujung dan dibuka di ujung lainnya. Saluran pengukur dirancang untuk menampung bola termometer cair dan dengan demikian melindunginya dari zat yang dapat menyebabkan korosi, zat beracun, atau tekanan tinggi. Ketika saluran pengukur digunakan untuk memasukkan termometer, pertukaran panas terjadi dalam bentuk kontak tidak langsung (melalui saluran pengukur) dari zat yang suhunya sedang diukur dan bola termometer. Port pengukur adalah segel tekanan dan mencegah cairan yang diukur keluar dari luar.

Saluran pengukur dibuat dalam ukuran standar sehingga dapat digunakan dengan berbagai jenis termometer. Ketika termometer dipasang di saluran pengukur, bolanya dimasukkan ke dalam saluran, dan mur disekrup di atas termometer untuk mengamankan termometer.

Untuk mengukur tekanan, digunakan manometer dan barometer. Barometer digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer. Untuk pengukuran lain, manometer digunakan. Kata pengukur tekanan berasal dua kata Yunani: manos - longgar, metreo - saya mengukur.

Pengukur tekanan logam berbentuk tabung

Ada berbagai jenis alat pengukur tekanan. Mari kita lihat lebih dekat dua di antaranya. Gambar berikut menunjukkan pengukur tekanan logam tubular.

Itu ditemukan pada tahun 1848 oleh orang Prancis E. Bourdon. Gambar berikut menunjukkan strukturnya.

Komponen utamanya adalah: tabung berlubang yang ditekuk menjadi busur (1), panah (2), roda gigi (3), derek (4), tuas (5).

Prinsip pengoperasian pengukur tekanan tubular

Salah satu ujung tabung disegel. Di ujung lain tabung, menggunakan keran, itu terhubung ke bejana di mana tekanan perlu diukur. Jika tekanan mulai meningkat, tabung akan terlepas, saat bekerja pada tuas. Tuas dihubungkan ke panah melalui sebuah roda gigi, sehingga saat tekanan meningkat, panah akan berbelok untuk menunjukkan tekanan.

Jika tekanan berkurang, tabung akan menekuk dan panah akan bergerak ke arah yang berlawanan.

Pengukur tekanan cairan

Sekarang mari kita lihat jenis pengukur tekanan lainnya. Gambar berikut menunjukkan pengukur tekanan cairan. Ini berbentuk U.

Tabung tersebut berisi tabung kaca berbentuk U. Cairan dituangkan ke dalam tabung ini. Salah satu ujung tabung dihubungkan dengan tabung karet ke kotak datar bulat, yang dikencangkan dengan film karet.

Prinsip pengoperasian pengukur tekanan cairan

Pada posisi awal, air di dalam tabung akan berada pada ketinggian yang sama. Jika film karet diberi tekanan, level cairan di salah satu lutut manometer akan menurun, dan di lutut lainnya akan naik.

Hal ini terlihat pada gambar di atas. Kami meletakkan jari kami di rekaman itu.

Saat kami menekan film, tekanan udara di dalam kotak meningkat. Tekanan ditransmisikan melalui tabung dan mencapai cairan, sambil menggusurnya. Saat level di siku ini berkurang, level cairan di siku lain dari tabung akan meningkat.

Dengan perbedaan level cairan, akan memungkinkan untuk menilai perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan yang ada pada film.

Gambar berikut menunjukkan cara menggunakan pengukur tekanan cairan untuk mengukur tekanan dalam cairan pada kedalaman yang berbeda.

Manometer cairan (pipa) beroperasi berdasarkan prinsip kapal yang berkomunikasi - dengan menyeimbangkan tekanan tetap dengan berat cairan pengisi: kolom cairan digeser ke ketinggian yang sebanding dengan beban yang diterapkan.

Pengukuran hidrostatis menarik karena kombinasi kesederhanaan, keandalan, ekonomis, dan akurasi tinggi. Pengukur tekanan dengan cairan di dalamnya ideal untuk mengukur tekanan diferensial dalam kisaran 7 kPa (dalam versi khusus hingga 500 kPa).

Jenis dan tipe perangkat

Untuk pengukuran laboratorium atau aplikasi industri digunakan berbagai pilihan pengukur tekanan dengan konstruksi pipa. Jenis perangkat berikut ini paling banyak diminati:

• Berbentuk U. Desainnya didasarkan pada wadah komunikasi yang tekanannya ditentukan oleh satu atau beberapa tingkat cairan sekaligus. Salah satu bagian dari tabung tersebut dihubungkan dengan sistem perpipaan untuk pengukuran. Pada saat yang sama, ujung lain dapat ditutup rapat atau memiliki komunikasi bebas dengan atmosfer.
• Cangkir. Pengukur tekanan cairan tabung tunggal sebagian besar menyerupai desain instrumen klasik berbentuk U, tetapi sebagai pengganti tabung kedua, digunakan reservoir lebar di sini, yang luasnya 500-700 kali lebih besar dari luas penampang tabung utama.
• Cincin. Pada perangkat jenis ini, kolom cairan diapit saluran annular. Saat tekanan berubah, pusat gravitasi bergerak, yang pada gilirannya mengarah ke pergerakan panah penunjuk. Jadi, alat pengukur tekanan mencatat sudut kemiringan sumbu saluran berbentuk lingkaran. Pengukur tekanan ini menarik hasil presisi tinggi yang tidak bergantung pada kepadatan cairan dan media gas di atasnya. Pada saat yang sama, cakupan penerapan produk semacam itu dibatasi oleh biaya tinggi dan kerumitan perawatannya.
• Piston cair. Tekanan terukur menggantikan batang pihak ketiga dan menyeimbangkan posisinya dengan anak timbangan yang dikalibrasi. Setelah memilih parameter optimal dari massa batang dengan bobot, dimungkinkan untuk memastikan pengeluarannya dengan jumlah yang sebanding dengan tekanan yang diukur, dan, oleh karena itu, nyaman untuk kontrol.

Terdiri dari apakah pengukur tekanan cair?

Perangkat pengukur tekanan cairan dapat dilihat di foto:

Aplikasi Pengukur Cairan

Kesederhanaan dan keandalan pengukuran hidrostatis menjelaskan penggunaan luas instrumen berisi cairan. Pengukur tekanan seperti itu sangat diperlukan untuk penelitian laboratorium atau menyelesaikan berbagai masalah teknis. Secara khusus, instrumen digunakan untuk jenis pengukuran berikut:

• Tekanan berlebih kecil.
• Tekanan diferensial.
• Tekanan atmosfer.
• Di bawah tekanan.

Area penting dari penerapan pengukur tekanan pipa berisi cairan adalah verifikasi instrumentasi: pengukur tekanan, pengukur tekanan, barometer vakum, pengukur tekanan diferensial dan beberapa jenis pengukur tekanan.

Pengukur tekanan cair: prinsip operasi

Desain instrumen yang paling umum adalah tabung-U. Prinsip pengoperasian pengukur tekanan ditunjukkan pada gambar:

Salah satu ujung tabung berhubungan dengan atmosfer - ini dipengaruhi oleh tekanan atmosfer Patm. Ujung lain dari tabung dihubungkan ke pipa target dengan bantuan perangkat suplai - ini dipengaruhi oleh tekanan PAB media yang diukur. Jika indeks Pabs lebih tinggi dari Patm, maka cairan tersebut dipindahkan ke dalam tabung yang berkomunikasi dengan atmosfer.

Instruksi perhitungan

Perbedaan ketinggian antara level cairan dihitung menggunakan rumus:

h \u003d (Rabs - Ratm) / ((rzh - ratm) g)
Dimana:
Rabs adalah tekanan terukur absolut.
Rathm adalah tekanan atmosfer.
rzh adalah massa jenis fluida kerja.
ratm adalah kepadatan atmosfer di sekitarnya.
g - percepatan gravitasi (9,8 m / s2)
Indikator ketinggian fluida kerja H terdiri dari 2 komponen:
1. h1 - menurunkan kolom dibandingkan dengan nilai awal.
2. h2 - kenaikan kolom di bagian lain dari tabung dibandingkan dengan tingkat awal.
Indikator ratm seringkali tidak diperhitungkan dalam perhitungan, karena rl \u003e\u003e ratm. Dengan demikian, ketergantungan dapat direpresentasikan sebagai:
h \u003d Rizb / (rzh g)
Dimana:
Rizb - tekanan berlebih dari media yang diukur.
Berdasarkan rumus di atas, Rizb \u003d hrzh g.

Jika perlu untuk mengukur tekanan gas yang dibuang, alat ukur digunakan di mana salah satu ujungnya ditutup rapat, dan tekanan vakum dihubungkan ke yang lain dengan bantuan perangkat suplai. Desainnya ditunjukkan pada diagram:

Untuk perangkat semacam itu, rumusnya diterapkan:
h \u003d (Ratm - Rabs) / (rzh g).

Tekanan di ujung tabung yang disegel adalah nol. Dengan adanya udara di dalamnya, perhitungan tekanan pengukur vakum dilakukan sebagai:
Rathm - Rabs \u003d Rizb - hrzh g.

Jika udara di ujung yang disegel dievakuasi, dan tekanan balik Ratm \u003d 0, maka:
Rabs \u003d hrzh g.

Desain di mana udara pada ujung yang disegel dievakuasi dan dievakuasi sebelum pengisian cocok untuk digunakan sebagai barometer. Memperbaiki perbedaan ketinggian tiang di bagian yang disegel memungkinkan perhitungan yang akurat tekanan barometrik.

Keuntungan dan kerugian

Pengukur tekanan cair memiliki keduanya yang kuat dan sisi lemah... Saat menggunakannya, dimungkinkan untuk mengoptimalkan modal dan biaya operasi untuk aktivitas pengendalian dan pengukuran. Pada saat yang sama, orang harus menyadari kemungkinan risiko dan kerentanan dari struktur tersebut.

Manfaat utama dari pengukur berisi cairan meliputi:

• Akurasi pengukuran tinggi. Perangkat dengan tingkat kesalahan rendah dapat digunakan sebagai instrumen teladan untuk memeriksa berbagai peralatan kontrol dan pengukuran.
• Kemudahan penggunaan. Petunjuk penggunaan perangkat sangat sederhana dan tidak berisi langkah-langkah yang rumit atau spesifik.
• Biaya rendah. Harga pengukur tekanan cairan jauh lebih rendah dibandingkan dengan jenis peralatan lainnya.
• Instalasi cepat. Sambungan ke pipa target dibuat menggunakan perangkat suplai. Pemasangan / pembongkaran tidak membutuhkan peralatan khusus.

Saat menggunakan perangkat manometrik berisi cairan, beberapa kelemahan dari desain semacam itu harus diperhitungkan:

• Lonjakan tekanan yang tiba-tiba dapat menyebabkan cairan keluar.
• Kemungkinan perekaman otomatis dan transmisi hasil pengukuran tidak tersedia.
• Struktur internal pengukur tekanan cairan menentukan peningkatan kerapuhannya
• Perangkat tersebut dicirikan oleh rentang pengukuran yang cukup sempit.
• Ketepatan pengukuran dapat terganggu oleh kualitas pembersihan yang buruk pada permukaan bagian dalam tabung.

Dalam pengukur tekanan cair, tekanan terukur atau tekanan diferensial diimbangi dengan tekanan hidrostatis kolom cairan. Perangkat menggunakan prinsip pembuluh komunikasi, di mana tingkat fluida kerja bertepatan ketika tekanan di atasnya sama, dan jika terjadi ketidaksetaraan, mereka menempati posisi seperti itu ketika tekanan berlebih di salah satu bejana diimbangi oleh tekanan hidrostatik dari kolom cairan berlebih di yang lain. Sebagian besar pengukur tekanan cair memiliki tingkat cairan kerja yang terlihat, yang posisinya menentukan nilai tekanan yang diukur. Perangkat ini digunakan dalam praktik laboratorium dan di beberapa industri.

Ada grup pengukur tekanan diferensial cairdi mana tingkat fluida kerja tidak diamati secara langsung. Perubahan yang terakhir menyebabkan pergerakan pelampung atau perubahan karakteristik perangkat lain, memberikan indikasi langsung dari nilai terukur menggunakan perangkat pembacaan, atau konversi dan transmisi nilainya melalui jarak tertentu.

Pengukur tekanan cairan dua pipa... Untuk mengukur tekanan dan tekanan diferensial, pengukur tekanan dua pipa dan pengukur tekanan diferensial dengan tingkat yang terlihat, sering disebut berbentuk U, digunakan. Diagram skematik pengukur tekanan seperti itu ditunjukkan pada Gambar. 1, a. Dua tabung kaca komunikasi vertikal 1, 2 dipasang pada logam atau dasar kayu 3, yang dipasang pelat skala 4. Tabung diisi dengan fluida kerja ke tanda nol. Tekanan terukur disuplai ke tabung 1, tabung 2 berkomunikasi dengan atmosfer. Saat mengukur tekanan diferensial, tekanan yang diukur diterapkan ke kedua tabung.

Angka: 1. Skema pengukur tekanan dua pipa (c) dan satu pipa (b):

1, 2 - tabung kaca komunikasi vertikal; 3 - dasar; 4 - pelat skala

Air, merkuri, alkohol, minyak transformator digunakan sebagai fluida kerja. Jadi, dalam manometer cairan, fungsi elemen sensitif yang merasakan perubahan nilai terukur dilakukan oleh fluida kerja, nilai keluaran adalah selisih level, nilai masukan adalah perbedaan tekanan atau tekanan. Kemiringan sifat statik tergantung pada massa jenis fluida kerja.

Untuk mengecualikan pengaruh gaya kapiler di manometer, tabung kaca dengan diameter dalam 8 ... 10 mm digunakan. Jika fluida kerja adalah alkohol, diameter dalam tabung dapat dikurangi.

Manometer dua tabung berisi air digunakan untuk mengukur tekanan, vakum, tekanan diferensial udara, dan gas non-agresif dalam kisaran hingga ± 10 kPa. Mengisi manometer dengan ukuran merkuri memperluas jangkauan menjadi 0,1 MPa, sedangkan media yang diukur dapat berupa air, cairan dan gas non-agresif.

Ketika manometer cair digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan media di bawah tekanan statis hingga 5 MPa, elemen tambahan dimasukkan ke dalam desain perangkat untuk melindungi perangkat dari tekanan statis satu sisi dan memeriksa posisi awal level fluida kerja.

Sumber kesalahan pada manometer dua tabung adalah deviasi dari nilai yang dihitung dari percepatan gravitasi lokal, massa jenis fluida kerja dan medium di atasnya, serta kesalahan dalam pembacaan ketinggian h1 dan h2.

Massa jenis fluida dan medium kerja diberikan dalam tabel sifat termofisik zat tergantung pada suhu dan tekanan. Kesalahan pembacaan selisih ketinggian kadar fluida kerja tergantung pada nilai pembagian timbangan. Tanpa perangkat optik tambahan pada divisi skala 1 mm, kesalahan pembacaan perbedaan level adalah ± 2 mm, dengan mempertimbangkan kesalahan aplikasi skala. Saat menggunakan perangkat tambahan untuk meningkatkan akurasi pembacaan h1, h2, perlu diperhitungkan perbedaan koefisien ekspansi suhu dari skala, kaca dan zat kerja.

Pengukur tekanan satu tabung... Untuk meningkatkan akurasi pembacaan perbedaan ketinggian level, digunakan manometer satu pipa (cangkir) (lihat Gbr. 1, b). Dalam pengukur tekanan tabung tunggal, satu tabung diganti dengan bejana lebar, di mana tekanan yang diukur lebih besar diumpankan. Tabung, yang terpasang pada pelat skala, adalah tabung pengukur dan berkomunikasi dengan atmosfer; saat mengukur perbedaan tekanan, semakin kecil tekanan yang disuplai padanya. Fluida kerja dituangkan ke dalam manometer hingga tanda nol.

Di bawah pengaruh tekanan, sebagian fluida kerja dari bejana lebar mengalir ke dalam tabung pengukur. Karena volume cairan yang dipindahkan dari bejana lebar sama dengan volume cairan yang masuk ke tabung pengukur,

Pengukuran ketinggian hanya satu kolom fluida kerja dalam manometer satu pipa menyebabkan penurunan kesalahan pembacaan, yang, dengan mempertimbangkan kesalahan kalibrasi skala, tidak melebihi ± 1 mm pada divisi skala 1 mm. Komponen lain dari kesalahan karena penyimpangan dari nilai percepatan gravitasi yang dihitung, kepadatan fluida kerja dan media di atasnya, dan ekspansi termal dari elemen perangkat adalah umum untuk semua manometer cair.

Untuk manometer dua pipa dan satu pipa, kesalahan utama adalah kesalahan dalam membaca perbedaan level. Dengan kesalahan absolut yang sama, kesalahan pengukuran tekanan yang dikurangi berkurang dengan peningkatan batas pengukuran atas manometer. Rentang pengukuran minimum untuk pengukur tekanan satu tabung dengan pengisian air adalah 1,6 kPa (160 mm wg), sedangkan kesalahan pengukuran yang dikurangi tidak melebihi ± 1%. Desain pengukur tekanan tergantung pada tekanan statis yang dirancang untuknya.

Mikromanometer... Untuk mengukur perbedaan tekanan dan tekanan digunakan mikromanometer hingga 3 kPa (300 kgf / m2), yang merupakan jenis manometer tabung tunggal dan dilengkapi dengan perangkat khusus baik untuk mengurangi nilai pembagian skala, atau untuk meningkatkan akurasi pembacaan ketinggian level melalui penggunaan optik atau perangkat lain. Mikromanometer laboratorium yang paling umum adalah mikromanometer tipe MMN dengan tabung pengukur miring (Gbr. 2). Pembacaan mikromanometer ditentukan oleh panjang kolom fluida kerja n pada tabung ukur 1 yang memiliki sudut kemiringan a.

Angka: 2 .:

1 - tabung pengukur; 2 - kapal; 3 - braket; 4 - sektor

Dalam gambar. 2 braket 3 dengan tabung pengukur 1 dipasang ke sektor 4 di salah satu dari lima posisi tetap, yang sesuai dengan k \u003d 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0.8 dan lima rentang pengukuran perangkat dari 0,6 kPa (60 kgf / m2) hingga 2,4 kPa (240 kgf / m2). Kesalahan pengukuran yang diberikan tidak melebihi 0,5%. Nilai pembagian minimum pada k \u003d 0,2 adalah 2 Pa (0,2 kgf / m2), penurunan lebih lanjut pada nilai pembagian terkait dengan penurunan sudut kemiringan tabung ukur dibatasi oleh penurunan akurasi pembacaan posisi ketinggian fluida kerja akibat peregangan meniskus.

Instrumen yang lebih akurat adalah mikromanometer tipe MM, yang disebut kompensasi. Kesalahan dalam membaca ketinggian level pada perangkat ini tidak melebihi ± 0,05 mm sebagai akibat dari penggunaan sistem optik untuk pengaturan level awal dan sekrup mikrometer untuk mengukur ketinggian kolom cairan yang berfungsi, yang menyeimbangkan tekanan yang diukur atau perbedaan tekanan.

Barometer digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer. Yang paling umum adalah barometer cangkir berisi merkuri, dikalibrasi dalam mmHg. Seni. (gbr. 3).

Angka: 3 .: 1 - vernier; 2 - termometer

Kesalahan pembacaan tinggi kolom tidak melebihi 0,1 mm, yang dicapai dengan menggunakan vernier 1, sejajar dengan bagian atas meniskus merkuri. Dengan pengukuran tekanan atmosfer yang lebih akurat, perlu dilakukan koreksi deviasi percepatan gravitasi dari nilai normal dan nilai suhu barometer yang diukur dengan termometer 2. Dengan diameter tabung kurang dari 8 ... 10 mm, tekanan kapiler yang disebabkan oleh tegangan permukaan merkuri diperhitungkan.

Pengukur Kompresi(Manometer McLeod), diagramnya ditunjukkan pada Gambar. 4, berisi reservoir 1 dengan air raksa dan tabung 2 dibenamkan di dalamnya.Yang terakhir berkomunikasi dengan tabung pengukur 3 dan tabung 5. Silinder 3 diakhiri dengan kapiler pengukur buta 4, kapiler pembanding disambungkan ke tabung 5. Kedua kapiler tersebut memiliki diameter yang sama sehingga hasil pengukuran pengaruh gaya kapiler tidak terpengaruh. Tekanan di reservoir 1 disuplai melalui katup tiga arah 7, yang selama pengukuran dapat berada pada posisi yang ditunjukkan pada diagram.

Angka: 4.:

1 - waduk; 2, 5 - tabung; 3 - botol pengukur; 4 - kapiler pengukur buta; 6 - pembanding kapiler; 7 - katup tiga arah; 8 - mulut balon

Prinsip operasi pengukur tekanan didasarkan pada penggunaan hukum Boyle-Mariotte, yang menurutnya untuk massa gas tetap, produk volume dan tekanan pada suhu konstan adalah nilai konstan. Saat mengukur tekanan, operasi berikut dilakukan. Ketika katup 7 diatur ke posisi a, tekanan yang diukur disuplai ke reservoir 1, tube 5, kapiler 6, dan merkuri dialirkan ke reservoir. Kemudian ketukan 7 dipindahkan dengan mulus ke posisi c. Karena tekanan atmosfir secara signifikan melebihi p yang diukur, merkuri dipindahkan ke dalam tabung 2. Ketika merkuri mencapai mulut silinder 8, ditandai dengan titik O dalam diagram, volume gas V yang terletak di dalam silinder 3 dan kapiler pengukur 4 dipotong dari media yang diukur. volume. Ketika merkuri dalam kapiler pengukur mencapai ketinggian h dan saluran masuk udara ke reservoir 1 dihentikan dan katup 7 diatur ke posisi b. Posisi katup 7 dan merkuri yang ditunjukkan pada diagram sesuai dengan saat pengambilan pembacaan manometer.

Batas bawah pengukuran manometer kompresi adalah 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), kesalahan tidak melebihi ± 1%. Perangkat ini memiliki lima rentang pengukuran dan mencakup tekanan hingga 10 3 Pa. Semakin rendah tekanan yang diukur, semakin besar silinder 1 yang volume maksimumnya 1000 cm3 dan volume minimumnya 20 cm3, diameter kapilernya masing-masing 0,5 dan 2,5 mm. Batas pengukuran bawah dari alat pengukur tekanan terutama dibatasi oleh kesalahan dalam menentukan volume gas setelah kompresi, yang bergantung pada keakuratan pembuatan tabung kapiler.

Satu set manometer kompresi bersama dengan manometer kapasitif diafragma adalah bagian dari standar khusus negara bagian untuk unit tekanan dalam kisaran 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Keuntungan dari manometer cair dan pengukur tekanan diferensial yang dipertimbangkan adalah kesederhanaan dan keandalannya dengan akurasi pengukuran yang tinggi. Saat bekerja dengan perangkat cairan, perlu untuk mengecualikan kemungkinan kelebihan beban dan perubahan tekanan yang tiba-tiba, karena dalam hal ini, fluida kerja dapat memercik ke saluran atau atmosfer.

Prinsip operasi

Prinsip operasi pengukur tekanan didasarkan pada keseimbangan tekanan yang diukur dengan gaya deformasi elastis pegas tubular atau membran dua pelat yang lebih sensitif, salah satu ujungnya disegel ke dalam dudukan, dan ujung lainnya dihubungkan melalui batang ke mekanisme sektor tribco yang mengubah gerakan linier elemen sensitif elastis menjadi gerakan melingkar dari panah penunjuk.

Varietas

Kelompok perangkat untuk mengukur tekanan berlebih meliputi:

Pengukur tekanan - instrumen dengan pengukuran dari 0,06 hingga 1000 MPa (Mengukur tekanan berlebih - perbedaan positif antara tekanan absolut dan barometrik)

Pengukur vakum adalah perangkat yang mengukur vakum (tekanan di bawah atmosfer) (hingga minus 100 kPa).

Pengukur manovacuum - manometer yang mengukur tekanan berlebih (dari 60 hingga 240.000 kPa) dan vakum (hingga minus 100 kPa).

Pengukur tekanan - pengukur tekanan pengukur kecil hingga 40 kPa

Pengukur traksi - pengukur vakum dengan batas hingga minus 40 kPa

Pengukur tekanan draf - pengukur vakum dengan batas ekstrim tidak melebihi ± 20 kPa

Data diberikan menurut GOST 2405-88

Sebagian besar pengukur tekanan domestik dan impor diproduksi sesuai dengan standar yang diterima secara umum; oleh karena itu, berbagai merek pengukur tekanan saling menggantikan. Saat memilih pengukur tekanan, Anda perlu tahu: batas pengukuran, diameter casing, kelas akurasi perangkat. Lokasi dan benang pemasangan juga penting. Data ini sama untuk semua perangkat yang diproduksi di negara kita dan Eropa.

Ada juga pengukur tekanan yang mengukur tekanan absolut, yaitu pengukur tekanan + atmosfer

Alat yang mengukur tekanan atmosfer disebut barometer.

Jenis pengukur tekanan

Tergantung pada desain, sensitivitas elemen, ada pengukur tekanan cair, bobot mati, deformasi (dengan pegas atau membran tubular). Manometer dibagi lagi menurut kelas akurasi: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2.5; 4.0 (semakin rendah angkanya, semakin akurat perangkatnya).

Jenis pengukur tekanan

Menurut tujuannya, pengukur tekanan dapat dibagi menjadi teknis - teknis umum, kontak listrik, khusus, merekam sendiri, rel kereta api, tahan getaran (berisi gliserin), kapal dan referensi (contoh).

Teknis umum: dirancang untuk mengukur cairan, gas, dan uap yang tidak agresif terhadap paduan tembaga.

Electrocontact: memiliki kemampuan untuk mengatur medium yang diukur, karena adanya mekanisme electrocontact. EKM 1U dapat disebut perangkat yang sangat populer dari grup ini, meskipun telah lama tidak diproduksi.

Khusus: oksigen - harus dikurangi, karena kadang-kadang bahkan sedikit kontaminasi pada mekanisme kontak dengan oksigen murni dapat menyebabkan ledakan. Mereka sering diproduksi dalam kotak biru dengan tanda O2 (oksigen) pada dial; asetilena - mereka tidak diperbolehkan dalam pembuatan mekanisme pengukuran paduan tembaga, karena kontak dengan asetilena ada bahaya pembentukan tembaga asetilenat yang eksplosif; amonia-harus tahan korosi.

Referensi: memiliki kelas akurasi yang lebih tinggi (0,15; 0,25; 0,4), perangkat ini digunakan untuk memverifikasi pengukur tekanan lainnya. Perangkat semacam itu dipasang dalam banyak kasus pada penguji bobot mati atau instalasi lain yang mampu mengembangkan tekanan yang diperlukan.

Pengukur tekanan laut dirancang untuk digunakan di armada sungai dan laut.

Kereta Api: dimaksudkan untuk pengoperasian pada angkutan kereta api.

Self-recording: alat pengukur tekanan dalam sebuah wadah, dengan mekanisme yang memungkinkan Anda untuk mereproduksi grafik pengukur tekanan pada kertas grafik.

Konduktivitas termal

Pengukur tekanan saluran termal didasarkan pada penurunan konduktivitas termal gas dengan tekanan. Pengukur tekanan ini memiliki filamen built-in yang memanas saat arus melewatinya. Probe thermocouple atau resistance temperature sensing (DOTS) dapat digunakan untuk mengukur suhu filamen. Suhu ini tergantung pada kecepatan filamen melepaskan panas ke gas di sekitarnya dan dengan demikian pada konduktivitas termal. Pengukur Pirani sering digunakan, yang menggunakan filamen platina tunggal pada saat yang sama elemen pemanas dan suka DOTS. Pengukur ini memberikan pembacaan yang akurat antara 10 dan 10-3 mmHg. Seni., Tetapi mereka cukup sensitif terhadap komposisi kimia gas terukur.

[sunting] Dua filamen

Satu kumparan kawat digunakan sebagai pemanas, sedangkan yang lainnya digunakan untuk mengukur suhu melalui konveksi.

Pengukur tekanan Pirani (satu ulir)

Pengukur Pirani terdiri dari kawat logam yang terkena tekanan terukur. Kawat dipanaskan oleh arus yang mengalir melaluinya dan didinginkan oleh gas di sekitarnya. Saat tekanan gas menurun, efek pendinginan juga berkurang dan suhu kesetimbangan kabel meningkat. Resistansi kawat adalah fungsi suhu: dengan mengukur tegangan melintasi kawat dan arus yang mengalir melaluinya, resistansi (dan dengan demikian tekanan gas) dapat ditentukan. Alat pengukur tekanan jenis ini pertama kali dirancang oleh Marcello Pirani.

Pengukur termokopel dan termistor bekerja dengan cara yang sama. Perbedaannya adalah termokopel dan termistor digunakan untuk mengukur suhu filamen.

Rentang pengukuran: 10-3 - 10 mmHg Seni. (kira-kira 10-1 - 1000 Pa)

Pengukur tekanan ionisasi

Pengukur ionisasi adalah alat pengukur paling sensitif untuk tekanan yang sangat rendah. Mereka mengukur tekanan secara tidak langsung melalui pengukuran ion yang terbentuk ketika elektron membombardir gas. Semakin rendah massa jenis gas, semakin sedikit ion yang akan terbentuk. Kalibrasi pengukur ion tidak stabil dan bergantung pada sifat gas yang diukur, yang tidak selalu diketahui. Mereka dapat dikalibrasi dengan membandingkan dengan bacaan pengukur McLeod, yang jauh lebih stabil dan tidak bergantung pada bahan kimia.

Termoelektron bertabrakan dengan atom gas dan menghasilkan ion. Ion ditarik ke elektroda pada tegangan yang sesuai, yang disebut kolektor. Arus kolektor sebanding dengan laju ionisasi, yang merupakan fungsi dari tekanan sistem. Jadi, mengukur arus kolektor memungkinkan tekanan gas ditentukan. Ada beberapa subtipe alat pengukur ionisasi.

Rentang pengukuran: 10-10 - 10-3 mmHg Seni. (kira-kira 10-8 - 10-1 Pa)

Kebanyakan pengukur tekanan ionik tersedia dalam dua jenis: katoda panas dan katoda dingin. Jenis ketiga adalah pengukur tekanan rotor yang berputar, yang lebih sensitif dan mahal daripada dua yang pertama dan tidak dibahas di sini. Dalam kasus katoda panas, filamen yang dipanaskan secara elektrik menghasilkan berkas elektron. Elektron melewati pengukur dan mengionisasi molekul gas di sekitarnya. Ion yang dihasilkan dikumpulkan di elektroda bermuatan negatif. Arus tergantung pada jumlah ion, yang selanjutnya bergantung pada tekanan gas. Pengukur tekanan katoda panas secara akurat mengukur tekanan dalam kisaran 10-3 mmHg. Seni. hingga 10-10 mm Hg. Seni. Prinsip pengukur tekanan katoda dingin adalah sama, kecuali bahwa elektron dihasilkan dalam pelepasan oleh lucutan listrik tegangan tinggi yang dihasilkan. Pengukur katoda dingin secara akurat mengukur tekanan dalam kisaran 10-2 mmHg. Seni. hingga 10-9 mm Hg. Seni. Kalibrasi alat pengukur ionisasi sangat sensitif terhadap geometri struktur, komposisi kimia dari gas yang diukur, korosi, dan penyemprotan permukaan. Mereka mungkin tidak dikalibrasi dengan benar saat dinyalakan pada atmosfer dan tekanan sangat rendah. Komposisi ruang hampa pada tekanan rendah biasanya tidak dapat diprediksi, sehingga spektrometer massa harus digunakan secara bersamaan dengan pengukur tekanan ionisasi untuk pengukuran yang akurat.

Katoda panas

Manometer ionisasi katoda panas Bayard-Alpert biasanya terdiri dari tiga elektroda yang beroperasi dalam mode triode, di mana filamen adalah katoda. Tiga elektroda adalah kolektor, filamen, dan kisi. Arus kolektor diukur dalam picoampere dengan elektrometer. Perbedaan potensial antara filamen dan tanah biasanya 30 V, sedangkan tegangan jaringan pada tegangan konstan 180-210 volt, jika tidak ada pemboman elektronik opsional, melalui pemanasan jaringan, yang dapat memiliki potensi tinggi sekitar 565 volt. Pengukur tekanan ion yang paling umum adalah katoda panas Bayard-Alpert dengan pengumpul ion kecil di dalam kisi. Selubung kaca dengan lubang ke ruang hampa dapat mengelilingi elektroda, tetapi biasanya tidak digunakan dan pengukur tekanan dipasang langsung ke dalam perangkat vakum dan kontak diarahkan keluar melalui pelat keramik di dinding perangkat vakum. Pengukur ionisasi katoda panas dapat rusak atau kehilangan kalibrasi jika dihidupkan pada tekanan atmosfer atau bahkan vakum rendah. Pengukuran alat ukur ionisasi katoda panas selalu logaritmik.

Elektron yang dipancarkan oleh filamen bergerak beberapa kali ke arah depan dan belakang di sekitar grid sampai mereka menabraknya. Selama pergerakan ini, beberapa elektron bertabrakan dengan molekul gas dan membentuk pasangan elektron-ion (ionisasi elektron). Jumlah ion tersebut sebanding dengan kerapatan molekul gas dikalikan dengan arus termionik, dan ion ini terbang ke kolektor, membentuk arus ion. Karena kerapatan molekul gas sebanding dengan tekanan, tekanan diperkirakan dengan mengukur arus ion.

Sensitivitas tekanan rendah dari pengukur katoda panas dibatasi oleh efek fotolistrik. Elektron yang mengenai grid menghasilkan sinar-X, yang menghasilkan gangguan fotolistrik di pengumpul ion. Ini membatasi kisaran alat pengukur katoda panas yang lebih tua menjadi 10-8 mmHg. Seni. dan Bayard-Alpert menjadi sekitar 10-10 mm Hg. Seni. Kabel tambahan pada potensial katoda di garis pandang antara pengumpul ion dan grid mencegah efek ini. Dalam jenis ekstraksi, ion ditarik bukan oleh kawat, tetapi oleh kerucut terbuka. Karena ion tidak dapat memutuskan bagian kerucut mana yang akan ditabrak, ion melewati lubang dan membentuk berkas ion. Berkas ion ini dapat ditransfer ke cangkir Faraday.