Un termometru pentru lichid este un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii proceselor tehnologice folosind un lichid care reacționează la schimbările de temperatură. Termometrele lichide sunt bine cunoscute de toată lumea în viața de zi cu zi: pentru măsurarea temperaturii camerei sau a temperaturii corpului uman.

Termometrele pentru lichide constau din cinci părți principale, acestea sunt: ​​bulbul termometrului, lichidul, tubul capilar, camera de bypass și scala.

Becul termometrului este partea în care este plasat lichidul. Lichidul reacționează la schimbările de temperatură prin ridicarea sau scăderea în tubul capilar. Un tub capilar este un cilindru îngust prin care se mișcă lichidul. Adesea, tubul capilar este echipat cu o cameră de bypass, care este o cavitate în care intră lichidul în exces. Dacă nu există o cameră de bypass, atunci după ce tubul capilar este umplut se va crea suficientă presiune pentru a distruge tubul dacă temperatura continuă să crească. Scala este partea unui termometru lichid care este folosită pentru a face citiri. Scara este calibrată în grade. Cantarul poate fi fixat pe tubul capilar sau poate fi mobil. Scala mobilă face posibilă reglarea acesteia.

Principiul de funcționare al unui termometru pentru lichid

Principiul de funcționare al termometrelor pentru lichide se bazează pe proprietatea lichidelor de a se contracta și dilata. Când un lichid este încălzit, de obicei se extinde; lichidul din bulbul termometrului se extinde și se deplasează în sus pe tubul capilar, indicând astfel o creștere a temperaturii. În schimb, atunci când un lichid se răcește, de obicei se contractă; lichidul din tubul capilar al unui termometru pentru lichid scade și indică astfel o scădere a temperaturii. În cazul în care există o modificare a temperaturii măsurate a unei substanțe, atunci căldura este transferată: mai întâi de la substanța a cărei temperatură este măsurată la bila termometrului, apoi de la minge la lichid. Lichidul reacționează la schimbările de temperatură deplasându-se în sus sau în jos pe tubul capilar.

Tipul de lichid utilizat într-un termometru pentru lichid depinde de intervalul de temperaturi măsurat de termometru.

Mercur, -39-600°C (-38-1100°F);
Aliaje de mercur, -60-120°C (-76-250°F);
Alcool, -80-100°C (-112-212°F).

Termometre pentru lichide cu imersie parțială

Multe termometre lichide sunt proiectate pentru a fi agățate pe un perete cu întreaga suprafață a termometrului în contact cu substanța măsurată. Cu toate acestea, unele termometre pentru lichide industriale și de laborator sunt proiectate și calibrate pentru a fi scufundate în lichid.

Dintre termometrele folosite în acest mod, cele mai utilizate sunt termometrele cu imersie parțială. Pentru a obține citiri precise cu un termometru cu imersie parțială, scufundați bulbul și tubul capilar numai până la această linie.

Termometrele cu imersie parțială sunt scufundate până la marcaj pentru a compensa modificările temperaturii aerului ambiant care pot afecta lichidul din interiorul tubului capilar. Dacă sunt probabile modificări ale temperaturii ambientale (modificări ale temperaturii aerului din jurul termometrului), acestea pot provoca dilatarea sau contracția lichidului din interiorul tubului capilar. Ca urmare, citirile vor fi afectate nu numai de temperatura substanței care se măsoară, ci și de temperatura aerului ambiant. Imersarea tubului capilar în linia marcată înlătură efectul temperaturii ambientale asupra acurateței citirilor.

În producția industrială, este adesea necesară măsurarea temperaturilor substanțelor care trec prin țevi sau în recipiente. Măsurarea temperaturii în aceste condiții creează două probleme pentru producătorii de instrumente: cum să măsoare temperatura unei substanțe atunci când nu există acces direct la acea substanță sau lichid și cum să scoateți un termometru pentru lichid pentru inspecție, verificare sau înlocuire fără a opri procesul. . Ambele probleme sunt eliminate dacă sunt folosite canale de măsurare pentru introducerea termometrelor.

Canalul de măsurare pentru intrarea termometrului este un canal asemănător unei țevi care este închis la un capăt și deschis la celălalt. Canalul de măsurare este proiectat să conțină becul unui termometru lichid și astfel să îl protejeze de substanțele care pot provoca coroziune, substanțe otrăvitoare sau presiune ridicată. Atunci când canalele de măsurare sunt utilizate pentru introducerea termometrelor, schimbul de căldură are loc sub forma contactului indirect (prin canalul de măsurare) al substanței a cărei temperatură este măsurată și al bilei termometrului. Canalele de masurare sunt o etansare presurizata si impiedica lichidul, temperatura masurata, sa iasa in exterior.

Canalele de măsurare sunt realizate în dimensiuni standard, astfel încât să poată fi utilizate cu diverse tipuri de termometre. Când termometrul este instalat în canalul de măsurare, bila sa este introdusă în canal și o piuliță este înșurubată peste termometru pentru a fixa termometrul.

Pentru măsurarea presiunii se folosesc manometre și barometre. Barometrele sunt folosite pentru a măsura presiunea atmosferică. Pentru alte măsurători se folosesc manometre. Cuvântul manometru provine de la două cuvinte grecești: manos - liber, metreo - măsoară.

Manometru tubular metalic

Exista tipuri diferite manometre. Să aruncăm o privire mai atentă la două dintre ele. Figura următoare prezintă un manometru tubular metalic.

A fost inventat în 1848 de francezul E. Bourdon. Următoarea figură arată designul său.

Componentele principale sunt: ​​un tub tubular îndoit într-un arc (1), o săgeată (2), o roată dințată (3), un robinet (4), o pârghie (5).

Principiul de funcționare al manometrului tubular

Un capăt al tubului este sigilat. La celălalt capăt al tubului, cu ajutorul unui robinet, se leagă la vasul în care este necesară măsurarea presiunii. Dacă presiunea începe să crească, tubul se va debloca, în timp ce acționează asupra pârghiei. Pârghia este conectată la indicator printr-o viteză, astfel încât, pe măsură ce presiunea crește, indicatorul se va devia pentru a indica presiunea.

Dacă presiunea scade, atunci tubul se va îndoi, iar săgeata se va mișca în direcția opusă.

Manometru lichid

Acum luați în considerare un alt tip de manometru. Figura următoare prezintă un manometru de lichid. Are forma unui U.

Este format dintr-un tub de sticlă în formă de U. În acest tub se toarnă lichid. Unul dintre capetele tubului este conectat cu un tub de cauciuc la o cutie plată rotundă, care este acoperită cu o peliculă de cauciuc.

Principiul de funcționare a unui manometru de lichid

În poziția inițială, apa din tuburi va fi la același nivel. Dacă se aplică presiune pe filmul de cauciuc, atunci nivelul lichidului într-un genunchi al manometrului va scădea, iar în celălalt, prin urmare, va crește.

Acest lucru este arătat în imaginea de mai sus. Apăsăm pe film cu degetul.

Când apăsăm pe film, presiunea aerului care se află în cutie crește. Presiunea este transmisă prin tub și ajunge la lichid, în timp ce îl deplasează. Când nivelul din acest cot scade, nivelul lichidului din celălalt cot al tubului va crește.

Prin diferența de niveluri de lichid, se va putea aprecia diferența de presiune atmosferică și presiunea care se exercită asupra filmului.

Următoarea ilustrație arată cum să utilizați un manometru de lichid pentru a măsura presiunea dintr-un lichid la diferite adâncimi.

Manometrele de lichid (conducta) funcționează pe principiul vaselor comunicante - prin echilibrarea presiunii înregistrate cu greutatea lichidului de umplere: coloana de lichid se deplasează la o înălțime proporțională cu sarcina aplicată.

Măsurătorile bazate pe metoda hidrostatică sunt atractive datorită combinației lor de simplitate, fiabilitate, economie și precizie ridicată. Manometrul umplut cu lichid este ideal pentru măsurarea presiunilor diferențiale de până la 7 kPa (versiuni speciale până la 500 kPa).

Tipuri și tipuri de dispozitive

Pentru măsurători de laborator sau aplicații industriale se folosesc diverse opțiuni manometre cu design tubular. Următoarele tipuri de dispozitive sunt cele mai solicitate:

• în formă de U. Proiectarea se bazează pe vase comunicante, în care presiunea este determinată de unul sau mai multe niveluri de lichid simultan. O parte a tubului este conectată la sistemul de conducte pentru a efectua măsurarea. În același timp, celălalt capăt poate fi închis ermetic sau poate comunica liber cu atmosfera.
• Ceașcă. Un manometru de lichid cu un singur tub seamănă în multe privințe cu designul instrumentelor clasice în formă de U, dar în loc de un al doilea tub, aici se folosește un rezervor larg, care este de 500-700 de ori mai mare decât crucea. zona secțională a tubului principal.
• Inel. La dispozitivele de acest tip, coloana de lichid este închisă într-un canal inelar. Când presiunea se schimbă, centrul de greutate se mișcă, ceea ce, la rândul său, duce la mișcarea săgeții indicatorului. Astfel, dispozitivul de măsurare a presiunii fixează unghiul de înclinare a axei canalului inelar. Aceste manometre atrag cu mare precizie a rezultatelor, care nu depind de densitatea lichidului și a mediului gazos de pe acesta. În același timp, domeniul de aplicare al unor astfel de produse este limitat de costul lor ridicat și complexitatea întreținerii.
• Lichid-piston. Presiunea măsurată deplasează tija terță parte și echilibrează poziția acesteia cu greutăți calibrate. Prin selectarea parametrilor optimi pentru masa tijei cu greutăți, este posibil să se asigure ejectarea acesteia cu o valoare proporțională cu presiunea măsurată și, prin urmare, convenabilă pentru control.

Ce este un manometru de lichid?

Dispozitivul manometrului de lichid poate fi văzut în fotografie:

Aplicație de măsurare a lichidului

Simplitatea și fiabilitatea măsurătorilor bazate pe metoda hidrostatică explică utilizarea pe scară largă a instrumentului umplut cu lichid. Astfel de manometre sunt indispensabile pentru cercetarea de laborator sau rezolvarea diverselor probleme tehnice. În special, instrumentele sunt utilizate pentru următoarele tipuri de măsurători:

• Mic exces de presiune.
• Diferența de presiune.
• Presiunea atmosferică.
• Sub presiune.

Un domeniu important de aplicare a manometrelor pentru conducte cu umplutură lichidă este verificarea instrumentației: manometre, manometre, vacuometre, barometre, manometre diferenţiale și unele tipuri de manometre.

Manometru lichid: principiu de funcționare

Cel mai comun design al instrumentului este tubul în U. Principiul de funcționare al manometrului este prezentat în figură:

Un capăt al tubului are legătură cu atmosfera - este afectat de presiunea atmosferică Patm. Celălalt capăt al tubului este conectat la conducta țintă cu ajutorul dispozitivelor de admisie - este afectat de presiunea mediului măsurat Rabs. Dacă indicele Rabs este mai mare decât Patm, atunci lichidul este deplasat într-un tub care comunică cu atmosfera.

Instrucțiune de calcul

Diferența de înălțime dintre nivelurile de lichid este calculată prin formula:

h \u003d (Rabs - Ratm) / ((rzh - ratm)g)
Unde:
Rabs este presiunea absolută măsurată.
Ratm este presiunea atmosferică.
rzh este densitatea fluidului de lucru.
ratm este densitatea atmosferei înconjurătoare.
g - accelerație în cădere liberă (9,8 m/s2)
Indicatorul de înălțime al fluidului de lucru H este suma a 2 componente:
1. h1 - scaderea coloanei fata de valoarea initiala.
2. h2 - o creștere a coloanei în altă parte a tubului în comparație cu nivelul inițial.
Indicatorul ratm nu este adesea luat în calcul în calcule, deoarece rl >> ratm. Astfel, dependența poate fi reprezentată ca:
h \u003d Pizb / (rzh g)
Unde:
Risb este excesul de presiune al mediului de măsurat.
Pe baza formulei de mai sus, Rizb = hrzh g.

Dacă este necesară măsurarea presiunii gazelor rarefiate, se folosesc instrumente de măsură în care unul dintre capete este etanșat ermetic, iar presiunea de vid este conectată la celălalt folosind dispozitive de alimentare. Designul este prezentat în diagramă:

Pentru astfel de dispozitive, se utilizează formula:
h \u003d (Ratm - Rabs) / (rzh g).

Presiunea la capătul etanș al tubului este zero. În prezența aerului în el, calculele suprapresiunii vacuometrului sunt efectuate după cum urmează:
Ratm - Rabs \u003d Rizb - hrzh g.

Dacă aerul de la capătul etanșat este evacuat și contrapresiunea Patm = 0, atunci:
Rabs = hrzh g.

Modelele în care aerul de la capătul etanșat este evacuat și evacuat înainte de umplere sunt potrivite pentru utilizare ca barometre. Fixarea diferenței de înălțime a coloanei în partea lipită vă permite calcule precise presiune barometrică.

Avantaje și dezavantaje

Manometrele lichide au atât puternice cât și părțile slabe. La utilizarea acestora, este posibilă optimizarea costurilor de capital și de exploatare pentru activitățile de control și măsurare. În același timp, ar trebui să fim conștienți de posibilele riscuri și vulnerabilități ale unor astfel de structuri.

Unele dintre beneficiile cheie ale contoarelor umplute cu lichid includ:

• Precizie mare de măsurare. Dispozitivele cu un nivel scăzut de eroare pot fi folosite ca exemplare pentru verificarea diferitelor echipamente de control și măsurare.
• Ușurință în utilizare. Instrucțiunile de utilizare a dispozitivului sunt extrem de simple și nu conțin acțiuni complexe sau specifice.
• Cost scăzut. Prețul manometrelor de lichid este semnificativ mai mic în comparație cu alte tipuri de echipamente.
• Instalare rapidă. Racordarea la conductele țintă se realizează cu ajutorul dispozitivelor de alimentare. Instalarea/demontarea nu necesită echipament special.

Atunci când utilizați dispozitive manometrice umplute cu lichid, trebuie luate în considerare unele puncte slabe ale unor astfel de proiecte:

• O creștere bruscă a presiunii poate duce la eliberarea fluidului de lucru.
• Nu este oferită posibilitatea înregistrării și transmiterii automate a rezultatelor măsurătorilor.
• Structura internă a manometrelor lichide determină fragilitatea crescută a acestora
• Instrumentele se caracterizează printr-un domeniu de măsurare destul de îngust.
• Corectitudinea măsurătorilor poate fi încălcată de curățarea de proastă calitate a suprafețelor interioare ale tuburilor.

În manometrele de lichid, presiunea măsurată sau presiunea diferențială este echilibrată de presiunea hidrostatică a coloanei de lichid. Dispozitivele folosesc principiul vaselor comunicante, în care nivelurile fluidului de lucru coincid atunci când presiunile deasupra lor sunt egale, iar în caz de inegalitate ocupă o poziție în care excesul de presiune dintr-unul dintre vase este echilibrat de hidrostatic. presiunea coloanei de lichid în exces în celălalt. Majoritatea manometrelor de lichid au un nivel vizibil al fluidului de lucru, a cărui poziție determină valoarea presiunii măsurate. Aceste dispozitive sunt utilizate în practica de laborator și în unele industrii.

Există un grup manometre diferenţiale de lichid, în care nivelul fluidului de lucru nu este observat direct. O modificare a acestuia din urmă determină mișcarea plutitorului sau o modificare a caracteristicilor altui dispozitiv, oferind fie o indicare directă a valorii măsurate cu ajutorul unui dispozitiv de citire, fie transformarea și transmiterea valorii acesteia pe o distanță.

Manometre de lichid cu tub dublu. Pentru măsurarea presiunii și a presiunii diferențiale, se folosesc manometre cu două tuburi și manometre de presiune diferențială cu un nivel vizibil, adesea numite în formă de U. O diagramă schematică a unui astfel de manometru este prezentată în fig. 1, a. Două tuburi de sticlă comunicante verticale 1, 2 sunt fixate pe un metal sau baza de lemn 3, la care este atașată o placă de scară 4. Tuburile sunt umplute cu fluid de lucru până la zero. Presiunea măsurată este furnizată tubului 1, tubul 2 comunică cu atmosfera. La măsurarea diferenței de presiune, presiunile măsurate sunt furnizate ambelor tuburi.

Orez. unu. Scheme ale unui manometru cu două conducte (c) și cu o singură conductă (b).:

1, 2 - tuburi de sticlă comunicante verticale; 3 - baza; 4 - placa de scara

Apa, mercurul, alcoolul, uleiul de transformator sunt folosite ca fluid de lucru. Astfel, în manometrele de lichid, funcția elementului sensibil care percepe modificări ale valorii măsurate este îndeplinită de fluidul de lucru, valoarea de ieșire este diferența de nivel, valoarea de intrare este presiunea sau diferența de presiune. Abruptul caracteristicii statice depinde de densitatea fluidului de lucru.

Pentru a elimina influența forțelor capilare în manometre, se folosesc tuburi de sticlă cu un diametru interior de 8 ... 10 mm. Dacă fluidul de lucru este alcool, atunci diametrul interior al tuburilor poate fi redus.

Manometrele umplute cu apă cu două conducte sunt utilizate pentru a măsura presiunea, vidul, presiunea diferențială a aerului și gazele neagresive în intervalul de până la ±10 kPa. Umplerea manometrului cu mercur de măsurare extinde limitele la 0,1 MPa, în timp ce mediul măsurat poate fi apă, lichide neagresive și gaze.

Când se utilizează manometre de lichid pentru a măsura diferența de presiune între medii sub presiune statică de până la 5 MPa, în proiectarea dispozitivelor sunt introduse elemente suplimentare pentru a proteja dispozitivul de presiunea statică unidirecțională și pentru a verifica poziția inițială a nivelului fluidului de lucru.

Sursele de erori ale manometrelor cu două conducte sunt abaterile de la valorile calculate ale accelerației locale de cădere liberă, densitățile fluidului de lucru și ale mediului de deasupra acestuia și erorile de citire a înălțimilor h1 și h2.

Densitățile fluidului de lucru și ale mediului sunt date în tabele de proprietăți termofizice ale substanțelor în funcție de temperatură și presiune. Eroarea de citire a diferenței de înălțime a nivelurilor fluidului de lucru depinde de valoarea diviziunii scalei. Fără dispozitive optice suplimentare, la o valoare de diviziune de 1 mm, eroarea de citire a diferenței de nivel este de ±2 mm, ținând cont de eroarea în aplicarea scalei. Atunci când utilizați dispozitive suplimentare pentru a îmbunătăți acuratețea citirii h1, h2, este necesar să se țină cont de diferența dintre coeficienții de expansiune a temperaturii scalei, sticlei și mediului de lucru.

Manometre cu un singur tub. Pentru a îmbunătăți acuratețea citirii diferenței de nivel, se folosesc manometre cu un singur tub (cupă) (vezi Fig. 1, b). Într-un manometru cu un singur tub, un tub este înlocuit cu un vas larg, în care este alimentată cea mai mare dintre presiunile măsurate. Tubul atașat la placa cântară este un tub de măsurare și comunică cu atmosfera; atunci când se măsoară diferența de presiune, i se aplică presiunea mai mică. Lichidul de lucru este turnat în manometru până la marcajul zero.

Sub acțiunea presiunii, o parte din fluidul de lucru din vasul larg curge în tubul de măsurare. Deoarece volumul de lichid deplasat din vasul larg este egal cu volumul de lichid care intră în tubul de măsurare,

Măsurarea înălțimii unei singure coloane a fluidului de lucru în manometrele cu un singur tub duce la o scădere a erorii de citire, care, ținând cont de eroarea de gradare a scalei, nu depășește ± 1 mm la o valoare a diviziunii de 1 mm. Alte componente ale erorii, datorate abaterilor de la valoarea calculată a accelerației de cădere liberă, a densității fluidului de lucru și a mediului de deasupra acestuia și a dilatației termice a elementelor instrumentului, sunt comune tuturor manometrelor lichide.

Pentru manometrele cu tub dublu și un singur tub, eroarea principală este eroarea de citire a diferenței de nivel. Cu aceeași eroare absolută, eroarea redusă în măsurarea presiunii scade odată cu creșterea limitei superioare a măsurării manometrului. Intervalul minim de măsurare al manometrelor cu un singur tub umplut cu apă este de 1,6 kPa (160 mm w.c.), în timp ce eroarea redusă de măsurare nu depășește ±1%. Proiectarea manometrelor depinde de presiunea statică pentru care sunt proiectate.

Micromanometre. Pentru a măsura presiunea și diferența de presiune de până la 3 kPa (300 kgf/m2), se folosesc micromanometre, care sunt un tip de manometre cu un singur tub și sunt echipate cu dispozitive speciale fie pentru a reduce valoarea diviziunii scalei, fie pentru a crește precizia citirii. înălțimea nivelului prin utilizarea dispozitivelor optice sau de altă natură. Cele mai comune micromanometre de laborator sunt micromanometrele de tip MMN cu tub de măsurare înclinat (Fig. 2). Citirile micromanometrului sunt determinate de lungimea coloanei de fluid de lucru n din tubul de măsurare 1, care are un unghi de înclinare a.

Orez. 2. :

1 - tub de măsurare; 2 - vas; 3 - suport; 4 - sector

Pe fig. 2 suportul 3 cu tubul de măsurare 1 este montat pe sectorul 4 într-una din cele cinci poziții fixe, care corespund cu k = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; Măsurarea instrumentelor 0,8 și cinci variază de la 0,6 kPa (60 kgf/m2) la 2,4 kPa (240 kgf/m2). Eroarea de măsurare dată nu depășește 0,5%. Valoarea minimă a diviziunii la k = 0,2 este de 2 Pa (0,2 kgf/m2), o scădere suplimentară a valorii diviziunii asociată cu o scădere a unghiului de înclinare a tubului de măsurare este limitată de o scădere a preciziei citirii poziției. a nivelului lichidului de lucru din cauza întinderii meniscului.

Dispozitivele mai precise sunt micromanometrele de tip MM, numite compensare. Eroarea de citire a înălțimii nivelului în aceste dispozitive nu depășește ±0,05 mm ca urmare a utilizării unui sistem optic pentru stabilirea nivelului inițial și a unui șurub micrometru pentru măsurarea înălțimii coloanei de fluid de lucru care echilibrează presiunea măsurată sau diferența de presiune. .

barometre folosit pentru a măsura presiunea atmosferică. Cele mai frecvente sunt barometrele de cană pline cu mercur, calibrate în mm Hg. Artă. (Fig. 3).

Orez. 3.: 1 - vernier; 2 - termometru

Eroarea de citire a înălțimii coloanei nu depășește 0,1 mm, ceea ce se realizează prin utilizarea vernierului 1, care este aliniat cu partea superioară a meniscului de mercur. Cu o măsurare mai precisă a presiunii atmosferice, este necesar să se introducă corecții pentru abaterea accelerației căderii libere față de cea normală și valoarea temperaturii barometrului măsurată cu termometrul 2. Dacă diametrul tubului este mai mic de 8 .. 10 mm, se ia în considerare depresiunea capilară din cauza tensiunii superficiale a mercurului.

Manometre de compresie(Manometre McLeod), a căror schemă este prezentată în fig. 4, conțin un rezervor 1 cu mercur și un tub 2 scufundat în el. Acesta din urmă comunică cu cilindrul de măsurare 3 și tubul 5. Cilindrul 3 se termină cu un capilar de măsurare surd 4, un capilar de comparație 6 este conectat la tubul 5. Ambele capilare au aceleași diametre, astfel încât asupra rezultatelor măsurătorilor nu există niciun efect al forțelor capilare. Presiunea este furnizată rezervorului 1 printr-o supapă cu trei căi 7, care în timpul procesului de măsurare poate fi în pozițiile indicate în diagramă.

Orez. 4. :

1 - rezervor; 2, 5 - tuburi; 3 - cilindru de măsurare; 4 - capilar de măsurare surd; 6 - capilar de referință; 7 - supapă cu trei căi; 8 - gura balonului

Principiul de funcționare al manometrului se bazează pe utilizarea legii Boyle-Mariotte, conform căreia, pentru o masă fixă ​​de gaz, produsul dintre volum și presiune la o temperatură constantă este o valoare constantă. La măsurarea presiunii se efectuează următoarele operații. Când supapa 7 este setată în poziţia a, presiunea măsurată este furnizată rezervorului 1, tubului 5, capilarului 6, iar mercurul este drenat în rezervor. Apoi supapa 7 este transferată fără probleme în poziția c. Deoarece presiunea atmosferică depășește semnificativ p măsurat, mercurul este deplasat în tubul 2. Când mercurul ajunge la gura cilindrului 8, marcat în diagramă de punctul O, volumul de gaz V din cilindrul 3 și capilarul de măsurare 4 este tăiat din mediul măsurat.O creștere suplimentară a nivelului de mercur comprimă volumul de tăiere. Când mercurul din capilarul de măsurare atinge înălțimea h și intrarea de aer în rezervorul 1 se oprește și robinetul 7 este setat în poziția b. Poziția robinetului 7 și a mercurului prezentate în diagramă corespunde momentului de luare a citirilor manometrului.

Limita inferioară de măsurare a manometrelor de compresie este 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), eroarea nu depășește ±1%. Instrumentele au cinci intervale de măsurare și acopera presiuni de până la 10 3 Pa. Cu cât presiunea măsurată este mai mică, cu atât balonul 1 este mai mare, al cărui volum maxim este de 1000 cm3, iar volumul minim este de 20 cm3, diametrul capilarelor este de 0,5 și, respectiv, 2,5 mm. Limita inferioară de măsurare a manometrului este limitată în principal de eroarea în determinarea volumului de gaz după comprimare, care depinde de precizia fabricării tuburilor capilare.

Un set de manometre de compresie, împreună cu un manometru capacitiv cu membrană, face parte din standardul special de stat pentru unitățile de presiune în intervalul 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Avantajele manometrelor de lichide considerate și ale manometrelor de presiune diferențială sunt simplitatea și fiabilitatea lor cu precizie ridicată de măsurare. Când lucrați cu dispozitive lichide, este necesar să excludeți posibilitatea supraîncărcărilor și schimbărilor bruște de presiune, deoarece în acest caz fluidul de lucru se poate stropi în conductă sau atmosferă.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al manometrului se bazează pe echilibrarea presiunii măsurate cu o forță deformare elastică un arc tubular sau o membrană cu două plăci mai sensibilă, un capăt al căruia este etanșat într-un suport, iar celălalt este conectat printr-o tijă la un mecanism tribco-sector care transformă mișcarea liniară a unui element sensibil elastic într-o mișcare circulară a indicatorului.

Soiuri

Grupul de dispozitive care măsoară excesul de presiune include:

Manometre - dispozitive care măsoară de la 0,06 la 1000 MPa (Măsurați excesul de presiune - diferența pozitivă dintre presiunea absolută și cea barometrică)

Vacuometre - dispozitive de măsurare a vidului (presiune sub presiunea atmosferică) (până la minus 100 kPa).

Manometre - manometre care măsoară atât presiunea în exces (de la 60 la 240.000 kPa) cât și în vid (până la minus 100 kPa).

Manometre - manometre de mici suprapresiuni de până la 40 kPa

Manometre de tracțiune - manometre cu o limită de până la minus 40 kPa

Manometre de tracțiune - manometre de presiune și vacuum cu limite extreme care nu depășesc ± 20 kPa

Datele sunt date conform GOST 2405-88

Majoritatea manometrelor autohtone și importate sunt fabricate în conformitate cu standardele general acceptate, în acest sens, manometrele diferitelor mărci se înlocuiesc între ele. Atunci când alegeți un manometru, trebuie să știți: limita de măsurare, diametrul carcasei, clasa de precizie a dispozitivului. Locația și filetul fitingului sunt de asemenea importante. Aceste date sunt aceleași pentru toate dispozitivele fabricate în țara noastră și Europa.

Există și manometre care măsoară presiunea absolută, adică presiunea manometrică + atmosferică

Un instrument care măsoară presiunea atmosferică se numește barometru.

Tipuri de gabarit

În funcție de proiectare, de sensibilitatea elementului, există manometre de presiune lichidă, cu greutate redusă, de deformare (cu arc tubular sau membrană). Manometrele sunt împărțite în clase de precizie: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 (cu cât numărul este mai mic, cu atât instrumentul este mai precis).

Tipuri de manometre

La programare, manometrele pot fi împărțite în tehnic - tehnic general, electrocontact, special, cu autoînregistrare, feroviar, rezistent la vibrații (umplut cu glicerină), naval și referință (exemplu).

Tehnic general: conceput pentru a măsura lichide, gaze și vapori care nu sunt agresivi pentru aliajele de cupru.

Electrocontact: au capacitatea de a regla mediul măsurat, datorită prezenței unui mecanism de electrocontact. EKM 1U poate fi numit un dispozitiv deosebit de popular din acest grup, deși a fost întrerupt de mult timp.

Special: oxigen - trebuie degresat, deoarece uneori chiar si o usoara contaminare a mecanismului in contact cu oxigenul pur poate duce la o explozie. Ele sunt adesea produse în carcase albastre cu denumirea O2 (oxigen) pe cadran; acetilenă - nu permiteți aliajele de cupru în fabricarea mecanismului de măsurare, deoarece la contactul cu acetilena există pericolul formării de cupru exploziv de acetilenă; amoniac - ar trebui să fie rezistent la coroziune.

Referință: având o clasă de precizie mai mare (0,15; 0,25; 0,4), aceste dispozitive sunt folosite pentru verificarea altor manometre. Astfel de dispozitive sunt instalate în cele mai multe cazuri pe manometre de greutate mare sau orice alte instalații capabile să dezvolte presiunea necesară.

Manometrele pentru nave sunt proiectate pentru funcționarea în flote fluviale și maritime.

Căi ferate: concepute pentru operarea în transportul feroviar.

Auto-înregistrare: manometre în carcasă, cu mecanism care vă permite să reproduceți graficul manometrului pe hârtie milimetrată.

conductivitate termică

Manometrele cu conducție termică se bazează pe scăderea conductibilității termice a unui gaz cu presiune. Aceste manometre au un filament încorporat care se încălzește atunci când trece curentul prin el. Un termocuplu sau un senzor de temperatură cu rezistență (DOTS) poate fi utilizat pentru a măsura temperatura filamentului. Această temperatură depinde de viteza cu care filamentul degajă căldură gazului din jur și, prin urmare, de conductibilitatea termică. Deseori folosit este indicatorul Pirani, care folosește un singur filament de platină în același timp cu un element de încălzireși ca DOTS. Aceste manometre oferă citiri precise între 10 și 10−3 mmHg. Art., dar sunt destul de sensibili la compoziție chimică gazele măsurate.

[editează] Două filamente

O bobină de sârmă este folosită ca încălzitor, în timp ce cealaltă este folosită pentru a măsura temperatura prin convecție.

Manometru Pirani (un fir)

Manometrul Pirani este format dintr-un fir metalic deschis la presiunea măsurată. Firul este încălzit de curentul care curge prin el și răcit de gazul din jur. Pe măsură ce presiunea gazului scade, efectul de răcire scade și temperatura de echilibru a firului crește. Rezistența firului este o funcție de temperatură: prin măsurarea tensiunii pe fir și a curentului care circulă prin acesta, se poate determina rezistența (și astfel presiunea gazului). Acest tip de manometru a fost proiectat pentru prima dată de Marcello Pirani.

Termocuplu și manometrele cu termistor funcționează într-un mod similar. Diferența este că un termocuplu și un termistor sunt folosite pentru a măsura temperatura filamentului.

Domeniu de măsurare: 10−3 - 10 mmHg Artă. (aproximativ 10−1 - 1000 Pa)

Manometru cu ionizare

Manometrele de ionizare sunt cele mai sensibile instrumente de măsurare pentru presiuni foarte scăzute. Ei măsoară presiunea indirect prin măsurarea ionilor formați atunci când gazul este bombardat cu electroni. Cu cât densitatea gazului este mai mică, cu atât se vor forma mai puțini ioni. Calibrarea unui manometru ionic este instabilă și depinde de natura gazelor măsurate, ceea ce nu este întotdeauna cunoscut. Ele pot fi calibrate prin comparație cu citirile manometrelor McLeod, care sunt mult mai stabile și independente de chimie.

Termoelectronii se ciocnesc cu atomii de gaz și generează ioni. Ionii sunt atrași de un electrod la o tensiune adecvată, cunoscută sub numele de colector. Curentul colectorului este proporțional cu rata de ionizare, care este o funcție de presiunea din sistem. Astfel, măsurarea curentului de colector face posibilă determinarea presiunii gazului. Există mai multe subtipuri de manometre de ionizare.

Domeniu de măsurare: 10−10 - 10−3 mmHg Artă. (aproximativ 10−8 - 10−1 Pa)

Majoritatea manometrelor de ioni se împart în două categorii: catod cald și catod rece. Al treilea tip, manometrul cu rotor rotativ, este mai sensibil și mai scump decât primele două și nu este discutat aici. În cazul unui catod fierbinte, un filament încălzit electric creează un fascicul de electroni. Electronii trec prin manometru și ionizează moleculele de gaz din jurul lor. Ionii rezultați sunt colectați la electrodul încărcat negativ. Curentul depinde de numărul de ioni, care la rândul său depinde de presiunea gazului. Manometrele cu catod fierbinte măsoară cu precizie presiunea în intervalul 10-3 mmHg. Artă. până la 10−10 mm Hg. Artă. Principiul indicatorului cu catod rece este același, cu excepția faptului că electronii sunt generați în descărcare de descărcarea electrică de înaltă tensiune creată. Manometrele cu catod rece măsoară cu precizie presiunea în intervalul 10-2 mmHg. Artă. până la 10−9 mm Hg. Artă. Calibrarea manometrelor de ionizare este foarte sensibilă la geometria structurală, chimia gazelor, coroziune și depozitele de suprafață. Calibrarea lor poate deveni inutilizabilă atunci când este pornită la presiuni atmosferice și foarte scăzute. Compoziția unui vid la presiuni scăzute este de obicei imprevizibilă, așa că un spectrometru de masă trebuie utilizat simultan cu un manometru de ionizare pentru măsurători precise.

catod fierbinte

Un indicator de ionizare cu catod fierbinte Bayard-Alpert constă de obicei din trei electrozi care funcționează în modul triodă, unde filamentul este catodul. Cei trei electrozi sunt colectorul, filamentul și grila. Curentul colectorului este măsurat în picoamperi cu un electrometru. Diferența de potențial dintre filament și masă este de obicei de 30 volți, în timp ce tensiunea rețelei sub tensiune constantă este de 180-210 volți, dacă nu există un bombardament electronic opțional, prin încălzirea rețelei, care poate avea un potențial ridicat de aproximativ 565 volți. Cel mai comun indicator de ioni este catodul fierbinte Bayard-Alpert cu un mic colector de ioni în interiorul rețelei. O carcasă de sticlă cu o deschidere pentru vid poate înconjura electrozii, dar acest lucru nu este utilizat de obicei, iar manometrul este încorporat direct în dispozitivul de vid, iar contactele sunt conduse printr-o placă ceramică din peretele dispozitivului de vid. Manometrele de ionizare cu catod fierbinte pot fi deteriorate sau pot pierde calibrarea dacă sunt pornite la presiunea atmosferică sau chiar la vid scăzut. Calibrele de ionizare cu catod fierbinte măsoară întotdeauna logaritmic.

Electronii emiși de filament se deplasează înainte și înapoi de câteva ori în jurul rețelei până când o lovesc. În timpul acestor mișcări, unii dintre electroni se ciocnesc cu moleculele de gaz și formează perechi electron-ion (ionizare electron). Numărul unor astfel de ioni este proporțional cu densitatea moleculelor de gaz înmulțită cu curentul termoionic, iar acești ioni zboară către colector, formând un curent ionic. Deoarece densitatea moleculelor de gaz este proporțională cu presiunea, presiunea este estimată prin măsurarea curentului ionic.

Sensibilitatea la presiune scăzută a manometrelor cu catod fierbinte este limitată de efectul fotoelectric. Electronii care lovesc rețeaua produc raze X care produc zgomot fotoelectric în colectorul de ioni. Acest lucru limitează gama de instrumente mai vechi cu catod fierbinte la 10-8 mmHg. Artă. și Bayard-Alpert la aproximativ 10−10 mm Hg. Artă. Firele suplimentare la potențialul catodic în linia de vedere dintre colectorul de ioni și rețea împiedică acest efect. La tipul de extracție, ionii nu sunt atrași de sârmă, ci de conul deschis. Deoarece ionii nu pot decide ce parte a conului să lovească, ei trec prin gaură și formează un fascicul de ioni. Acest fascicul de ioni poate fi transferat într-o cupă Faraday.