- •Институт энергетики и автоматики
- •Измерение давления жидкости и газа
- •Измерение давления жидкости и газа
- •Цель работы
- •Используемое оборудование
- •Теоретическая часть
- •Корпус; 2 - шкала; 3 – латунная трубка; 4 – стрелка; 5- передаточный механизм.
- •4. Описание установки и контрольно-имерительных приборов.
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Обработка опытных данных
- •1.6. Контрольные вопросы
- •Литература
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО « Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова»
Институт энергетики и автоматики
Кафедра теплотехнических
и энергетических систем
Измерение давления жидкости и газа
Методические указания по выполнению
лабораторной работы для студентов всех
специальностей, изучающих теплотехнические
дисциплины
Магнитогорск
2012
Составители: Ю. И. Тартаковский
Т.П. Семенова
Измерение давления жидкости и газа. Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов всех специальностей, изучающих теплотехнические дисциплины. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2012. 13 с.
Рецензент
© Ю. И. Тартаковский,
Т.П.Семенова, 2012
Измерение давления жидкости и газа
Цель работы
Исследование экспериментальным путем методов измерения давления
.
Используемое оборудование
Микроманометры, пружинные манометры, пьезометры, трубка Пито, трубка Прандтля, двухтрубный манометр, тягомапоромер, трубка Прандтля.
Теоретическая часть
Современная теплоэнергетика обладает технически сложным оборудованием, для безаварийной и экономичной работы которого необходимы контрольно-измерительные приборы. Контрольно-измерительные приборы позволяют поддерживать соответствующие режимы работы энергетических установок в заданном диапазоне, одним из важнейших параметров работы которых является давление жидкостей и газов, измеряемого различного рода манометрами.
При проведении лабораторных работ по курсу « Гидрогазодинамики» применяются различные конструкции приборов для измерения давления. Для получения измерений с минимальной погрешностью необходимо усвоить правильную методику пользования этими приборами
Основными рабочими телами, с которыми производятся эксперименты в лабораторных условиях, являются воздух и вода при различных температурах.
Все приборы для измерения давления можно разделить на две основные группы:
- приборы для измерения неподвижной среды;
- Приборы для измерения потоков жидкостей.
Измерение давления (разрежения) неподвижной среды
Средние гидростатическое давление выражает силу, приходящуюся в среднем на единицу площади по нормали к ней.
, (1)
При измерении следует различать давление атмосферное, избыточное и абсолютное.
Атмосферное, или барометрическое, давление соответствует среднему давлению атмосферного воздуха, что равно давлению ртутного столба высотою 760 мм при = 0°С. Приборы, измеряющие атмосферное давление, называются барометрами.
Избыточное давление есть превышение давления среды над атмосферным. Приборы, измеряющие избыточное давление, называются манометрами. Манометр всегда показывает разность между абсолютным и атмосферным давлением и, следовательно, не учитывает последнего.
Абсолютное давление — общее давление, под которым находится жидкость, газ или пар. Оно равно сумме давлений:
Если абсолютное давление меньше атмосферного, то эту величину называют разрежением или вакуумом:
По принципу действия приборы, предназначенные для измерения давления и разрежения, разделяются на жидкостные и пружинные.
Жидкостные приборы, основанные на гидростатическом принципе действия, широко применяют для измерений благодаря их простоте и относительно высокой точности.
Простейшими приборами, для непосредственного определения избыточного давления в резервуарах с жидкостью являются пьезометры, высота поднятия жидкости в пьезометре
Пьезометр представляет собой открытую сверху прозрачную (стеклянную) трубку небольшого диаметра, нижний конец которой присоединен к резервуару, давление в котором измеряется (рис. 1).
Pвак
Рис.1. Измерение давления в сосуде с жидкостью
Чувствительность прибора не ниже 1-2 мм. Прибор имеет значительную инерцию и применяется лишь для измерения практически постоянных усредненных во времени давлений.
Возможности пьезометров значительно расширяются, если в них использовать другую рабочую жидкость, не смешивающуюся с той, которая находится в основном резервуаре.
Такие пьезометры, измеряющие давление жидкости (газа) с помощью другой несмешивающейся жидкости, называют жидкостными манометрами.
Простейший по конструкции двухтрубный (U- образный ) манометр изображен ( на рис.2).
Как правило, в них в качестве рабочей жидкости применяют более плотные жидкости, например, ртуть.
Основу принципа действия жидкостных микроманометров составляет тот же закон сообщающихся сосудов, что и для обычных пьезометров.
Рис.2. (U- образный ) манометр
Для измерения разрежения применяются вакуумметры (рис. 3). Принцип их действия и конструкция такие же, как и механических манометров.
Рис.3 Измерение вакуума в закрытом сосуде
Если давление на свободной поверхность жидкости оказывается меньше атмосферного, (рис.3.) то плоскость пьезометрического напора будет расположена ниже уровня свободной поверхности жидкости на величину , в данном случае имеет место разряжение или вакуум, который определяется как разница между атмосферным и абсолютным давлением.
Микроманометр для измерения небольших давлений и разряжений называют тягонапоромером. Конструктивное отличие состоит лишь в том, в микроманометре пьезометрическая трубка расположена не вертикально, а под некоторым углом к плоскости горизонта, расстояние , между уровнями, измеряемое вдоль длины наклонной трубки можно найти как:
(2 )
Из этой зависимости следует, что при измерении небольших давлений с малозаметным перепадом уровней , показания пьезометра можно существенно увеличить, уменьшая угол наклона пьезометрической трубки к горизонту. На (рис. 4.) представлен тягонапоромер
Рис 4. Тягонапоромер:
Прибор состоит из стеклянного сосуда1, к которому припаяна стеклянная трубка 6, наклоненная под некоторым углом к горизонту. Сосуд с трубкой укреплен на деревянной доске3 со шкалой 5. Для удобства шкала сделана подвижной, чтобы при заполнении прибора жидкостью можно было совместить ноль шкалы с мениском жидкости в трубке. Для точной установки прибора в горизонтальной плоскости он снабжен уровнем 4.
Тягонапоромер при измерении избыточного давлени подсоединяется шлангом к (+) краю, а при изменении вакуума к противоположному концу трубки 6.
Наибольшее применение среди подобного класса манометров нашли чашечные микроманометры с переменным углом наклона, конструкция которого представлена на рис. 5.
Рис. 5. Микроманометр: 1- резервуар с жидкостью; 2- стойка для изменения угла наклона; 3- градуированная измерительная трубка.
Аналогично тягонапоромеру, микроманометр способен измерять как избыточные давления, подсоединение к (+) , так и разряжение, подсоединение к (-).
В силу своих конструктивных особенностей, жидкостные пьезометры и манометры используют для измерения небольших давлений, не превышающих 8 - 10 кПа.
Для измерения давления более 0,2 -0,3МПа применяют механические манометры – пружинные или мембранные, схема пружинного манометра представлена на (рис.6).
Рис.6 Схема механического пружинного манометра: