Лабораторная работа № 1

Предмет: «Процессы и аппараты пищевых производств»

Тема: «Измерение давления, расхода и скорости жидкости»

Выполнила: Данилова Александра ТПД-10-1

Датчики давления

Общее название приборов для измерения давления – манометры.

Манометры подразделяют на следующие группы:

• манометры избыточного давления (p_изб);

• вакуумметры разрежения (p_р);

• мановакуумметры (p_р…p_изб);

• вакуумметры абсолютного давления (p_абс=0…p_атм, обычно до 13 кПа или 100 мм рт.ст.).

Принцип действия: преобразование силового действия давления на чувствительный элемент непосредственно в показания (перемещение указателя), либо в пропорциональное изменение иной физической величины.

По принципу действия датчики давления подразделяют на следующие группы:

• жидкостные;

• деформационные;

• электрические;

• тепловые.

Жидкостные манометры (дифференциальные манометры)

Принцип действия: уравновешивание измеряемого давления (разности давлений) столбом жидкости.

По конструкции подразделяют на следующие группы:

• U-образные;

• колокольные;

• поплавковые.

U-образные манометры

а – дифференциальный манометр;

б – манометр абсолютного давления (вакуумметр);

1. манометрическая U-образная трубка;

2. манометрическая жидкость;

3. шкала;

4. местное сужение.

Необходимое количество манометрической жидкости 2 (ртуть, вода, спирт, минеральное масло) наливают в U-образную манометрическую трубку 1. Разность давлений p_изм1–p_изм2 в левом и правом колене манометрической трубки 1 уравновешивается столбом манометрической жидкости 2.

Высота столба h манометрической жидкости 2 связана с разностью давлений Δp следующим образом:

Δp = ρgh,

где ρ – плотность манометрической жидкости; g – ускорение свободного падения.

Для уменьшения влияния поверхностного натяжения манометрической жидкости на показания датчика внутренний диаметр манометрической трубки должен быть не менее 6 мм.

В том случае, если одно колено трубки выполняют открытым (p_изм2=p_атм, вариант а), манометр является прибором относительного давления и может измерять как избыточное, так и давление разрежения.

Если одно колено манометрической трубки выполняют закрытым (вариант б), то p_изм2 равно давлению насыщенных паров манометрической жидкости. Такой датчик является манометром абсолютного давления.

Ртутные манометры с закрытым коленом выполняют с местным сужением 4 для уменьшения гидравлических ударов при резких колебаниях давления.

Для измерения разности давлений Δp следует измерить по шкале 3 высоту двух столбов манометрической жидкости. Точность отсчета составляет ±2 мм (или ±1 мм для зеркальной шкалы).

Диапазон измеряемых давлений ограничен высотой манометрической трубки.

Для различных манометрических жидкостей погрешность измерения составляет значения, указанные в таблице.

Поплавковые манометры

1. м анометрическая трубка;

2. манометрический сосуд;

3. Манометрическая жидкость;

4. сосуд с запасом манометрической жидкости;

5. поплавок;

6. преобразователь перемещения или устройство индикации;

7. уплотнение.

Поплавковый манометр является разновидностью U-образного манометра. В сосуде 2 на поверхности манометрической жидкости 3 размещен поплавок 5. Поплавок 5 связан с преобразователем перемещения или устройством индикации 6. Для нормального функционирования манометр дополнен сосудом 4 с запасом манометрической жидкости.

Положение поплавка 5 относительно сосуда 2 пропорционально разности давлений p_изм1–p_изм2. Для преобразования линейного перемещения поплавка 5 в электрический сигнал используют устройство 6, выполненное на основе резистивного или индукционного преобразователя (рассмотрим далее).

В основном в качестве манометрической жидкости используют ртуть. Диапазон измеряемых давлений составляет ±63 кПа при погрешности измерения ±1,5 %.

Деформационные манометры (манометры с упругим элементом)

Принцип действия: уравновешивание измеряемого давления упругой деформацией чувствительного элемента.

По конструкции подразделяют на следующие группы:

• трубчато-пружинные;

• мембранные;

• сильфонные.

Чувствительные элементы деформационных манометров изготавливают из бронзы, коррозионно-стойкой стали или никелевого сплава. Бронзы используют в неагрессивных (окислительных, восстановительных, нейтральных) атмосферах, остальные материалы – в агрессивных средах (например, аммиак).