Un termometru lichid este un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii proceselor tehnologice folosind un lichid care reacționează la schimbările de temperatură. Termometrele pentru 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 sunt alcătuite din cinci părți fundamentale: bila termometrului, lichidul, tubul capilar, camera de bypass și scara.

Becul termometrului este partea în care este plasat lichidul. Lichidul reacționează la schimbările de temperatură prin creșterea sau scăderea printr-un tub capilar. Un tub capilar este un cilindru îngust prin care se mișcă fluidul. Adesea, tubul capilar este prevăzut cu o cameră de bypass, care este o cavitate în care curge excesul de lichid. Dacă nu există o cameră de bypass, după ce tubul capilar este plin, se va crește suficientă presiune pentru a rupe tubul dacă temperatura continuă să crească. Cântarul este partea termometrului lichid cu care se efectuează citirea. Scara este calibrată în grade. Cântarul poate fi fixat pe tubul capilar sau poate fi mobil. O scară mobilă face posibilă reglarea acestuia.

Cum funcționează un termometru lichid

Principiul de funcționare al termometrelor pentru lichide se bazează pe proprietatea lichidelor de a se contracta și de a se extinde. Când un lichid este încălzit, acesta se extinde de obicei; lichidul din becul termometrului se extinde și se deplasează în sus 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 termometrului 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 substanță, a cărei temperatură este măsurată, la bila termometrului și apoi de la bila la lichid. Fluidul reacționează la schimbările de temperatură deplasându-se în sus sau în jos prin tubul capilar.

Tipul de lichid utilizat într-un termometru lichid depinde de intervalul de temperaturi măsurate 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 lichide cu imersie parțială

Proiectarea multor termometre lichide presupune că acestea vor atârna de perete, iar întreaga suprafață a termometrului intră în contact cu substanța a cărei temperatură este măsurată. Cu toate acestea, unele tipuri de termometre pentru lichide industriale și de laborator sunt proiectate și calibrate astfel încât să fie scufundate în lichid.

Dintre termometrele utilizate în acest mod, termometrele cu imersie parțială sunt cele mai utilizate. Pentru a obține o citire exactă cu un termometru cu imersie parțială, scufundați bila și tubul capilar doar până la această linie.

Termometrele cu imersie parțială sunt scufundate până la semn pentru a compensa schimbările de temperatură a aerului ambiant care pot fi cauzate de lichidul din interiorul tubului capilar. Dacă sunt posibile modificări ale temperaturii ambiante (modificări ale temperaturii aerului în jurul termometrului), acestea pot determina extinderea sau contractarea lichidului în interiorul tubului capilar. Ca rezultat, citirile vor fi influențate nu numai de temperatura substanței măsurate, ci și de temperatura aerului înconjurător. Scufundarea tubului capilar în linia marcată elimină efectul temperaturii ambiante asupra preciziei.

În mediile industriale, este adesea necesar să se măsoare temperaturile substanțelor care curg prin conducte sau în containere. Măsurarea temperaturii în aceste condiții creează două probleme pentru instrumentiști: cum să măsoare temperatura unei substanțe dacă nu există acces direct la această substanță sau lichid și cum să eliminați un termometru lichid pentru inspecție, verificare sau înlocuire fără a opri procesul. Ambele probleme sunt eliminate prin utilizarea canalelor de măsurare pentru intrarea termometrului.

Canalul de măsurare pentru un termometru este un canal în formă de țeavă care este închis la un capăt și deschis la celălalt. Canalul de măsurare este proiectat să conțină o minge termometră lichidă și astfel să îl protejeze de substanțe care pot provoca coroziune, substanțe otrăvitoare sau sub presiune ridicată. Când canalele de măsurare sunt utilizate pentru a intra în termometre, schimbul de căldură are loc sub forma unui contact indirect (prin canalul de măsurare) al substanței a cărei temperatură este măsurată și a bilei termometrului. Pasajele de măsurare sunt etanșări sub presiune și împiedică scurgerea lichidului măsurat în exterior.

Canalele de măsurare sunt realizate în dimensiuni standard, astfel încât să poată fi utilizate cu diferite 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 utilizează manometre și barometre. Barometrele sunt folosite pentru a măsura presiunea atmosferică. Pentru alte măsurători, se folosesc manometre. Cuvântul manometru vine de la două cuvinte grecești: manos - loose, metreo - I measure.

Manometru tubular din metal

Există diferite tipuri de 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 prezintă designul său.

Componentele principale sunt: \u200b\u200bun tub gol îndoit într-un arc (1), o săgeată (2), un angrenaj (3), o macara (4), o manetă (5).

Principiul de funcționare al unui manometru tubular

Un capăt al tubului este sigilat. La celălalt capăt al tubului, folosind un robinet, acesta este conectat la vasul în care este necesară măsurarea presiunii. Dacă presiunea începe să crească, tubul se va îndoi, în timp ce acționează asupra manetei. Pârghia este conectată la săgeată printr-o roată dințată, astfel încât pe măsură ce crește presiunea, săgeata se va abate pentru a indica presiunea.

Dacă presiunea scade, atunci tubul se va îndoi și săgeata se va deplasa în direcția opusă.

Manometru lichid

Acum să ne uităm la un alt tip de manometru. Figura următoare prezintă un manometru al lichidului. Are formă de U.

Conține un tub de sticlă în formă de U. Lichidul este turnat în acest tub. Unul dintre capetele tubului este conectat cu un tub de cauciuc la o cutie rotundă plat, care este strânsă cu o folie de cauciuc.

Principiul de funcționare a unui manometru de lichid

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

Acest lucru este prezentat în imaginea de mai sus. Punem degetul pe bandă.

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

Prin diferența de niveluri a lichidului, va fi posibil să se evalueze diferența dintre presiunea atmosferică și presiunea care se află pe film.

Următoarea figură arată cum se folosește un manometru lichid pentru a măsura presiunea într-un lichid la diferite adâncimi.

Manometrele pentru lichide (țevi) funcționează pe principiul vaselor comunicante - prin echilibrarea presiunii fixe cu greutatea fluidului de umplere: coloana de lichid este deplasată la o înălțime proporțională cu sarcina aplicată.

Măsurătorile hidrostatice sunt atractive pentru combinația lor de simplitate, fiabilitate, economie și precizie ridicată. Manometrul cu lichid în interior este potrivit pentru măsurarea presiunii diferențiale în intervalul de 7 kPa (în versiuni speciale de până la 500 kPa).

Tipuri și tipuri de dispozitive

Pentru măsurători de laborator sau aplicații industriale sunt utilizate diferite opțiuni manometre cu construcție de țevi. 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 măsurare. În același timp, celălalt capăt poate fi închis ermetic sau poate avea o comunicare gratuită cu atmosfera.
• Ceașcă. Manometrul lichidului cu un singur tub seamănă în mare măsură cu designul instrumentelor clasice în formă de U, dar în locul celui de-al doilea tub se folosește aici un rezervor larg, a cărui suprafață este de 500-700 de ori mai mare decât aria secțiunii transversale 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 înregistrează unghiul de înclinare al axei canalului inelar. Aceste manometre atrag rezultate de înaltă precizie care nu depind de densitatea lichidului și a mediului gazos de pe acesta. În același timp, scopul acestor produse este limitat de costul ridicat și de complexitatea întreținerii.
• Piston lichid. Presiunea măsurată deplasează tija terță parte și își echilibrează poziția cu greutăți calibrate. După selectarea parametrilor optimi ai masei tijei cu greutăți, este posibil să se asigure împingerea acesteia cu o cantitate proporțională cu presiunea măsurată și, prin urmare, convenabilă pentru control.

În ce constă un manometru pentru lichid?

Dispozitivul unui manometru pentru lichid poate fi văzut în fotografie:

Aplicație de măsurare a lichidului

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

• Suprapresiuni mici.
• Presiune diferențială.
• Presiunea atmosferei.
• Sub presiune.

Un domeniu important de aplicare a manometrelor conductelor umplute cu lichid este verificarea instrumentelor: contoare de presiune, manometre, barometre de vid, manometre diferențiale și unele tipuri de manometre.

Manometru lichid: principiu de funcționare

Cel mai comun design al instrumentelor este un tub U. Principiul de funcționare al manometrului este prezentat în figură:

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

Instrucțiuni de calcul

Diferența de înălțime între nivelurile lichidului se calculează utilizând formula:

h \u003d (Rabs - Ratm) / ((rzh - ratm) g)
Unde:
Rabs este presiunea absolută măsurată.
Rathm este presiunea atmosferică.
rzh este densitatea fluidului de lucru.
ratm este densitatea atmosferei înconjurătoare.
g - accelerația gravitației (9,8 m / s2)
Indicatorul înălțimii fluidului de lucru H constă din 2 componente:
1. h1 - coborârea coloanei comparativ cu valoarea inițială.
2. h2 - creșterea coloanei într-o altă parte a tubului în comparație cu nivelul inițial.
Indicatorul ratm nu este adesea luat în considerare în calcule, deoarece rl \u003e\u003e ratm. Astfel, dependența poate fi reprezentată ca:
h \u003d Rizb / (rzh g)
Unde:
Rizb - presiunea în exces a mediului măsurat.
Pe baza formulei de mai sus, Rizb \u003d hrzh g.

Dacă este necesar să se măsoare presiunea gazelor evacuate, se folosesc instrumente de măsurare în care unul dintre capete este închis ermetic, iar presiunea de vid este conectată la cealaltă cu ajutorul dispozitivelor de alimentare. Designul este prezentat în diagramă:

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

Presiunea la capătul etanș al tubului este zero. În prezența aerului în el, calculele presiunii manometrului de vid se efectuează ca:
Rathm - Rabs \u003d Rizb - hrzh g.

Dacă aerul de la capătul etanș este evacuat și contrapresiunea Ratm \u003d 0, atunci:
Rabs \u003d hrzh g.

Proiectele în care aerul de la capătul etanș este evacuat și evacuat înainte de umplere sunt adecvate pentru utilizare ca barometre. Fixarea diferenței de înălțime a stâlpului în partea sigilată permite calcule exacte presiune barometrică.

Avantaje și dezavantaje

Manometrele de lichid au atât puternic cât și puncte slabe... Atunci când le utilizați, este posibil să optimizați costurile 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.

Principalele avantaje ale contoarelor umplute cu lichid includ:

• Precizie mare de măsurare. Dispozitivele cu un nivel scăzut de eroare pot fi utilizate ca instrumente exemplare pentru verificarea diferitelor echipamente de control și măsurare.
• Ușurință în utilizare. Instrucțiunile de utilizare a dispozitivului sunt extrem de simple și nu conțin pași complexi sau specifici.
• Cost scăzut. Prețul manometrelor lichidului este semnificativ mai mic în comparație cu alte tipuri de echipamente.
• Instalare rapidă. Conectarea la conductele țintă se face folosind dispozitivele de alimentare. Instalarea / demontarea nu necesită echipamente speciale.

Atunci când se utilizează dispozitive manometrice umplute cu lichid, trebuie luate în considerare unele dintre punctele slabe ale acestor modele:

• O creștere bruscă a presiunii poate provoca evacuarea fluidului.
• Nu este prevăzută posibilitatea înregistrării și transmiterii automate a rezultatelor măsurătorilor.
• Structura internă a manometrelor lichide determină fragilitatea crescută a acestora
• Dispozitivele sunt caracterizate de un domeniu de măsurare destul de restrâns.
• Corectitudinea măsurătorilor poate fi afectată prin curățarea de calitate slabă a suprafețelor interioare ale tuburilor.

În manometrele lichide, presiunea măsurată sau presiunea diferențială este echilibrată de presiunea hidrostatică a coloanei de lichid. Dispozitivele utilizează principiul vaselor comunicante, în care nivelurile fluidului de lucru coincid atunci când presiunile de deasupra lor sunt egale, iar în caz de inegalitate, acestea ocupă o astfel de poziție atunci când presiunea în exces într-unul din vase este echilibrată de presiunea hidrostatică a coloanei de lichid în exces în cealaltă. Majoritatea manometrelor de lichid au un nivel vizibil al lichidului 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 diferențiale lichidela care nivelul fluidului de lucru nu este observat direct. O schimbare a acestuia din urmă determină o mișcare a plutitorului sau o modificare a caracteristicilor unui alt dispozitiv, oferind fie o indicație directă a valorii măsurate folosind un dispozitiv de citire, fie conversia și transmiterea valorii sale pe o distanță.

Manometre cu două conducte pentru lichid... Pentru a măsura presiunea și presiunea diferențială, sunt utilizate manometre cu două tuburi și manometre diferențiale 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 din lemn 3, la care este atașată o placă de scală 4. Tuburile sunt umplute cu fluid de lucru până la semnul zero. Presiunea măsurată este furnizată tubului 1, tubul 2 comunică cu atmosfera. La măsurarea presiunii diferențiale, presiunile măsurate sunt aplicate ambelor tuburi.

Figura: 1. Schemele unui manometru cu două conducte (c) și cu o singură conductă (b):

1, 2 - tuburi de sticlă comunicante verticale; 3 - bază; Placă cu 4 scări

Apa, mercurul, alcoolul, uleiul de transformare sunt utilizate ca fluid de lucru. Astfel, în manometrele lichide, funcția unui element sensibil care percepe modificările valorii măsurate este realizată de fluidul de lucru, valoarea de ieșire este diferența de nivel, valoarea de intrare este presiunea sau diferența de presiune. Panta caracteristicii statice depinde de densitatea fluidului de lucru.

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

Manometrele cu două conducte umplute cu apă sunt utilizate pentru măsurarea presiunii, vidului, presiunii diferențiale a aerului și a gazelor 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.

Atunci când sunt utilizate manometre lichide pentru a măsura diferența de presiune a mediilor sub presiune statică de până la 5 MPa, sunt introduse elemente suplimentare în proiectarea dispozitivelor pentru a proteja dispozitivul de presiunea statică unilaterală și pentru a verifica poziția inițială a nivelului fluidului de lucru.

Sursele de erori în manometrele cu două tuburi sunt abateri de la valorile calculate ale accelerației locale a gravitației, densitățile fluidului de lucru și mediul de deasupra acestuia și erori la citirea înălțimilor h1 și h2.

Densitățile fluidului și mediului de lucru sunt date în tabele cu proprietățile termofizice ale substanțelor în funcție de temperatură și presiune. Eroarea la citirea diferenței de înălțime a nivelurilor fluidului de lucru depinde de valoarea diviziunii scalei. Fără dispozitive optice suplimentare la o divizare a scării de 1 mm, eroarea de citire a diferenței de nivel este de ± 2 mm, ținând cont de eroarea de aplicare a scării. Atunci când se utilizează dispozitive suplimentare pentru a îmbunătăți precizia de citire h1, h2, este necesar să se țină seama de diferența dintre coeficienții de expansiune a temperaturii scalei, sticlei și substanței de lucru.

Manometre cu un singur tub... Pentru a crește acuratețea citirii diferenței de înălțime a nivelurilor, sunt utilizate manometre cu o singură țeavă (cupă) (vezi Fig. 1, b). Într-un manometru cu un singur tub, un tub este înlocuit de un vas larg, în care este alimentată cea mai mare dintre presiunile măsurate. Tubul, atașat la placa de cântărire, este un tub de măsurare și comunică cu atmosfera; la măsurarea diferenței de presiune, presiunea este mai mică. Fluidul de lucru este turnat în manometru până la punctul zero.

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

Măsurarea înălțimii doar a unei coloane a fluidului de lucru în manometre cu o singură conductă duce la o scădere a erorii de citire, care, ținând cont de eroarea de calibrare a scalei, nu depășește ± 1 mm la o diviziune a scalei de 1 mm. Alte componente ale erorii datorate abaterilor de la valoarea calculată a accelerației gravitației, a densității fluidului de lucru și a mediului de deasupra acestuia și a expansiunii termice a elementelor dispozitivului sunt comune tuturor manometrelor lichide.

Pentru manometrele cu două conducte și cu o conductă, principala eroare este eroarea la citirea diferenței de nivel. Cu aceeași eroare absolută, eroarea de măsurare a presiunii reduse scade odată cu creșterea limitei superioare de măsurare a manometrelor. Domeniul minim de măsurare pentru manometrele cu un singur tub cu umplere cu apă este de 1,6 kPa (160 mm H2O), în timp ce eroarea de măsurare redusă nu depășește ± 1%. Proiectarea manometrelor depinde de presiunea statică pentru care sunt proiectate.

Micrometre... Pentru a măsura presiunea și diferența de presiune până la 3 kPa (300 kgf / m2) se utilizează 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 înălțimii nivelului prin utilizarea dispozitivelor optice sau de altă natură. Cele mai frecvente micromanometre de laborator sunt micromanometrele de tip MMN cu un tub de măsurare înclinat (Fig. 2). Citirile micromanometrului sunt determinate de lungimea coloanei fluidului de lucru n din tubul de măsurare 1, care are un unghi de înclinare a.

Figura: 2 .:

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

În fig. 2 suportul 3 cu tubul de măsurare 1 este atașat la sectorul 4 într-una din cele cinci poziții fixe, care corespund k \u003d 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 și cinci domenii de măsurare ale dispozitivului 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 \u003d 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 nivelului fluidului de lucru datorită întinderii meniscului.

Instrumentele mai precise sunt micromanometrele de tip MM, numite compensare. Eroarea la citirea 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 lichid de lucru, care echilibrează presiunea măsurată sau diferența de presiune.

Barometre folosit pentru măsurarea presiunii atmosferice. Cele mai frecvente sunt barometrele cu cupă umplute cu mercur, calibrate în mmHg. Artă. (fig. 3).

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

Eroarea la citirea înălțimii coloanei nu depășește 0,1 mm, ceea ce se realizează utilizând vernierul 1, aliniat cu partea superioară a meniscului cu mercur. Cu o măsurare mai precisă a presiunii atmosferice, este necesar să se introducă corecții pentru devierea accelerației gravitației de la valoarea normală și valoarea temperaturii barometrului măsurată de termometru 2. Cu un diametru al tubului mai mic de 8 ... 10 mm, este luată în considerare depresiunea capilară cauzată de tensiunea superficială a mercurului.

Aparate de compresie(Manometre McLeod), a căror diagramă este prezentată în Fig. 4, conțin un rezervor 1 cu mercur și un tub 2 scufundat în acesta. Acesta din urmă comunică cu un cilindru de măsurare 3 și un tub 5. Cilindrul 3 se termină cu un capilar orb de măsurare 4, un capilar de comparație este conectat la tubul 5. Ambele capilare au aceleași diametre, astfel încât rezultatele măsurătorii influența forțelor capilare nu a fost afectată. Presiunea din rezervorul 1 este alimentată printr-o supapă cu trei căi 7, care în timpul măsurării poate fi în pozițiile indicate în diagramă.

Figura: 4.:

1 - rezervor; 2, 5 - tuburi; 3 - sticlă de măsurare; 4 - capilar de măsurare orb; 6 - capilară de comparație; 7 - supapă cu trei căi; 8 - gura balonului

Principiul de funcționare a manometrului se bazează pe utilizarea legii lui Boyle-Mariotte, conform căreia pentru o masă fixă \u200b\u200bde gaz, produsul volumului și presiunii la o temperatură constantă este o valoare constantă. La măsurarea presiunii, se efectuează următoarele operații. Când supapa 7 este setată în poziția a, presiunea măsurată este furnizată în rezervorul 1, tubul 5, capilarul 6 și mercurul este drenat în rezervor. Apoi robinetul 7 este transferat lin în poziția c. Deoarece presiunea atmosferică depășește semnificativ p măsurat, mercurul este deplasat în tubul 2. Când mercurul ajunge la gura cilindrului 8, marcat de punctul O din diagramă, volumul de gaz V situat în cilindrul 3 și capilarul de măsurare 4 este întrerupt din mediul măsurat. Creșterea suplimentară a nivelului de mercur comprimă tăietura volum. Când mercurul din capilarul de măsurare atinge înălțimea h și intrarea aerului în rezervorul 1 este oprită și supapa 7 este setată în poziția b. Poziția supapei 7 și a mercurului prezentată în diagramă corespunde momentului de efectuare a citirilor manometrului.

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

Un set de manometre de compresie împreună cu un manometru cu membrană capacitivă fac parte din standardul special de stat pentru unitatea de presiune în intervalul 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Avantajele manometrelor de lichid considerate și ale manometrelor diferențiale sunt simplitatea și fiabilitatea lor cu o precizie ridicată a măsurării. Când lucrați cu dispozitive lichide, este necesar să se excludă posibilitatea supraîncărcărilor și a schimbărilor bruște de presiune, deoarece în acest caz fluidul de lucru se poate stropi în linie sau atmosferă.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al manometrului se bazează pe echilibrarea presiunii măsurate cu forța deformare elastică un arc tubular sau o membrană cu două plăci mai sensibilă, al cărei capăt este sigilat în suport, iar celălalt capăt este conectat printr-o tijă la un mecanism de sector tribo care transformă mișcarea liniară a elementului sensibil elastic într-o mișcare circulară a săgeții indicatoare.

Soiuri

Grupul de dispozitive pentru măsurarea suprapresiunii include:

Manometre - dispozitive cu o măsurare de la 0,06 la 1000 MPa (Măsurarea excesului de presiune - diferența pozitivă între presiunea absolută și cea barometrică)

Indicatoarele de vid sunt dispozitive care măsoară vidul (presiunea sub atmosferă) (până la minus 100 kPa).

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

Manometre - manometre cu manometru mic de până la 40 kPa

Contoare de tracțiune - contoare de vid cu o limită de până la minus 40 kPa

Manometre de tiraj - manometre cu limite extreme care nu depășesc ± 20 kPa

Datele sunt furnizate conform GOST 2405-88

Majoritatea manometrelor interne și importate sunt fabricate în conformitate cu standardele general acceptate; prin urmare, diferite mărci de manometre se înlocuiesc reciproc. Atunci când alegeți un manometru, trebuie să știți: limita de măsurare, diametrul carcasei, clasa de precizie a dispozitivului. Locația și firul fitingului sunt, de asemenea, importante. Aceste date sunt aceleași pentru toate dispozitivele fabricate în țara noastră și în Europa.

Există, de asemenea, manometre care măsoară presiunea absolută, adică presiunea manometrului + atmosferică

Un dispozitiv care măsoară presiunea atmosferică se numește barometru.

Tipuri de manometre

În funcție de proiectare, de sensibilitatea elementului, există lichide, greutate, manometre de deformare (cu un 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 dispozitivul este mai precis).

Tipuri de manometre

Conform scopului lor, manometrele pot fi împărțite în tehnice - tehnice generale, de contact electric, speciale, auto-înregistrate, feroviare, rezistente la vibrații (umplute cu glicerină), nave și referințe (exemplare).

Tehnic general: conceput pentru măsurarea lichidelor, gazelor și vaporilor 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 al acestui grup, deși a ieșit mult timp din producție.

Special: oxigen - trebuie degresat, deoarece uneori chiar și o ușoară contaminare a mecanismului în contact cu oxigenul pur poate duce la o explozie. Ele sunt adesea produse în carcase albastre cu marcaj O2 (oxigen) pe cadran; acetilenă - nu sunt permise în fabricarea mecanismului de măsurare a aliajelor de cupru, deoarece în contact cu acetilena există pericolul formării de cupru acetilenic exploziv; amoniacul trebuie să fie rezistent la coroziune.

Referință: având o clasă de precizie mai mare (0,15; 0,25; 0,4), aceste dispozitive sunt utilizate pentru a verifica alte manometre. Astfel de dispozitive sunt instalate în majoritatea cazurilor pe testere de greutate sau orice alte instalații capabile să dezvolte presiunea necesară.

Manometrele marine sunt proiectate pentru a fi utilizate în flotele fluviale și maritime.

Calea ferată: destinată exploatării în transportul feroviar.

Autoînregistrare: manometre într-o carcasă, cu un mecanism care vă permite să reproduceți graficul manometrului pe hârtie de tablă.

Conductivitate termică

Manometrele conductelor termice se bazează pe scăderea conductivității termice a unui gaz cu presiune. Aceste manometre au un filament încorporat care se încălzește la trecerea curentului prin el. Un termocuplu sau un senzor de temperatură de rezistență (DOTS) poate fi utilizat pentru a măsura temperatura filamentului. Această temperatură depinde de viteza cu care filamentul emană căldură gazului înconjurător și deci de conductivitatea termică. Este adesea folosit un manometru Pirani, care folosește un singur filament de platină în același timp cu un element de încălzire și ca DOTS. Aceste indicatoare oferă citiri precise între 10 și 10-3 mmHg. Art., Dar sunt destul de sensibile la compoziția chimică a gazelor măsurate.

[edit] Două filamente

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

Manometru Pirani (un fir)

Manometrul Pirani constă dintr-un fir metalic expus 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 unui fir este o funcție a temperaturii: prin măsurarea tensiunii pe fir și a curentului care curge prin el, rezistența (și, astfel, presiunea gazului) poate fi determinată. Acest tip de manometru a fost proiectat pentru prima dată de Marcello Pirani.

Termometrele și termometrele funcționează în mod similar. Diferența este că un termocuplu și un termistor sunt folosiți pentru a măsura temperatura filamentului.

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

Manometru de ionizare

Indicatoarele de ionizare sunt cele mai sensibile instrumente de măsurare pentru presiuni foarte mici. Măsoară presiunea indirect prin măsurarea ionilor formați atunci când electronii bombardează un gaz. Cu cât densitatea gazului este mai mică, cu atât se vor forma mai puțini ioni. Calibrarea unui indicator de ioni este instabilă și depinde de natura gazelor măsurate, ceea ce nu este întotdeauna cunoscut. Acestea pot fi calibrate prin comparație cu citirile ecartamentului McLeod, care sunt mult mai stabile și independente de chimie.

Termoelectronii se ciocnesc cu atomii de gaz și generează ioni. Ionii sunt atrași de electrod la o tensiune adecvată, cunoscută sub numele de colector. Curentul colectorului este proporțional cu rata de ionizare, care este o funcție a presiunii sistemului. Astfel, măsurarea curentului colectorului permite determinarea presiunii gazului. Există mai multe subtipuri de indicatoare de ionizare.

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

Majoritatea manometrelor ionice vin în două variante: catod fierbinte și catod rece. Al treilea tip este un manometru rotor rotativ, care 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 presiunile în intervalul 10-3 mmHg. Artă. până la 10-10 mm Hg. Artă. Principiul manometrului cu catod rece este același, cu excepția faptului că electronii sunt generați în descărcare prin descărcarea electrică de înaltă tensiune generată. Indicatoarele cu catod rece măsoară cu precizie presiunile în intervalul 10-2 mmHg. Artă. până la 10-9 mm Hg. Artă. Calibrarea indicatorului de ionizare este foarte sensibilă la geometria structurală, compoziția chimică a gazelor măsurate, coroziunea și pulverizarea suprafeței. Este posibil ca acestea să nu fie calibrate corect atunci când sunt pornite la presiune atmosferică și foarte scăzută. Compoziția unui vid la presiuni scăzute este de obicei imprevizibilă, astfel încât un spectrometru de masă trebuie utilizat simultan cu un manometru de ionizare pentru măsurători precise.

Catod fierbinte

Un manometru de ionizare cu catod fierbinte Bayard-Alpert constă de obicei din trei electrozi care funcționează în modul triod, unde filamentul este catodul. Cei trei electrozi sunt colectorul, filamentul și rețeaua. Curentul colectorului este măsurat în picoamperi cu un electrometru. Diferența de potențial între filament și masă este de obicei de 30 V, în timp ce tensiunea rețelei la 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 manometru de ioni este un catod fierbinte Bayard-Alpert cu un mic colector de ioni în interiorul rețelei. O carcasă de sticlă cu o gaură pentru vid poate înconjura electrozii, dar de obicei nu este utilizată, iar manometrul este încorporat direct în dispozitivul de vid și contactele sunt conduse printr-o placă ceramică în peretele dispozitivului de vid. Indicatoarele de ionizare cu catod fierbinte pot fi deteriorate sau pot pierde calibrarea dacă sunt activate la presiune atmosferică sau chiar la vid scăzut. Măsurătorile de măsurare a ionizării cu catod fierbinte sunt întotdeauna logaritmice.

Electronii emiși de filament se mișcă de mai multe ori în direcții înainte și înapoi în jurul rețelei până când îl lovesc. În timpul acestor mișcări, unii dintre electroni se ciocnesc cu moleculele de gaz și formează perechi electron-ion (ionizare electronică). Numărul acestor ioni este proporțional cu densitatea moleculelor de gaz înmulțite cu curentul termionic, 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 de ioni.

Sensibilitatea la presiune scăzută a indicatoarelor cu catod fierbinte este limitată de efectul fotoelectric. Electronii care lovesc rețeaua produc raze X, care produc zgomot fotoelectric în colectorul de ioni. Aceasta limitează gama de aparate mai vechi cu catod fierbinte la 10-8 mmHg. Artă. și Bayard-Alpert la aproximativ 10-10 mm Hg. Artă. Sârme suplimentare la potențialul catodic în linia vizuală dintre colectorul de ioni și rețea împiedică acest efect. În tipul de extracție, ionii sunt atrași nu de un fir, ci de un con 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 în cupa Faraday.