Деформационные средства измерения давления

 

Принцип действия деформационных средств измерения давле­ния осно­ван на измерении упругой деформации чувствитель­ного элемента или раз­ви­ваемой им силы. В качестве чувствитель­ных элементов наиболее часто ис­поль­зуются трубчатые пружины, сильфоны и мембраны. На рис.7 представлена схема манометра с одновитковой трубчатой пружиной 5. Эта пружина пред­ставляет собой упругую криволинейную ме­таллическую полую трубку, один конец которой впаян в отверстие держателя 1, другой (подвижный) конец на­глухо запаян и не­сет на себе наконечник 10. Полость пружины связана с изме­ряемой средой че­рез канал в держателе и установочном штуцере 14. Трубчатая пружина преоб­разует разность подведенного абсолютного давления и давления окружающей среды (барометрического давления) в пропорциональное переме­щение ее сво­бодного конца. При чем под влиянием избыточного давления пружина раскру­чивается, а под действием разрежения скручивается. С помо­щью специального пе­редаточного механизма сравнительно небольшое переме­щение сво­бодного конца пружины преобразуется в гораздо большее угловое перемещение стрелки 4, которая используется для отсчета показа­ний на шкале 3. Шкала мано­метра равномерная, так как перемеще­ние свободного конца пру­жины пропор­ционально измеряемому из­быточному давлению (разрежению). Передаточный механизм смон­тирован на плате 2, закрепленной на держателе, состоит он из зуб­чатого колеса (трибки) 8 и зубчатого сектора 9. Перемещение сво­бодного конца пружины передается зубчатому сектору с помощью тяги 11. Для исклю­чения люфта в передаточном механизме исполь­зуется спиральная пружина 7, один конец которой крепится к оси трибки, а другой – к колонке 6, закреплен­ной на плате. Вращение зубчатого сектора вокруг оси 13 передается трибке и приводит к повороту соединенной с трибкой стрелки относительно шкалы ма­нометра 3. Ход стрелки регулируется винтом 12, ко­торым тяга кре­пится к хво­стовику зубчатого сектора.

Простота конструкции, надежность и высокая точность позволили мано­метрам с трубчатыми пружи­нами стать наиболее распространенными прибо­рами для измерения давле­ния.

Рис. 7. Схема манометра с трубчатой пружиной

1 – держатель; 2 – плата; 3 – измерительная шкала; 4 – стрелка прибора;

5 – трубчатая пружина; 6 – колонка; 7 – спиральная пружина;

8 – зубчатое колесо; 9 – зубчатый сектор; 10 – наконечник; 11 – тяга;

12 – регулировочный винт; 13 – ось вращения; 14 – штуцер.

 

 

2.3. Средства измерения расхода

 

Расходом называется количество вещества, проходящее в еди­ницу вре­мени через сечение технологического трубопровода или канала. Средства из­мерения расхода называются расходомерами или преобразователями расхода. Широкое распространение получили расходомеры переменного перепада дав­ления (дроссельные расхо­домеры), которые используют зависимость перепада давления на сужающем устройстве, установленном в трубопроводе, от расхода. В качестве сужающих устройств наиболее часто используются дрос­сельные диафрагмы и сопла. Диафрагма представляет собой тонкий диск с калиброван­ным круглым отверстием. Перепад давлений до и после диафрагмы измеряется дифференциальным манометром.

Величина массового расхода определяется по формуле:

, (3)

где: – площадь отверстия в диафрагме; – плотность жидкости (газа) перед диафрагмой, ; – коэффициент расхода, завися­щий от отношения площадей отверстия в диафрагме и трубопро­вода; и – поправочные коэффициенты.

 

3. Содержание и порядок проведения работы

 

Студенты знакомятся с принципиальными схемами и устройст­вом средств измерения температуры, давления и расхода. Измеряют избыточное и барометрическое давление, а затем вычисляют абсо­лютное давление.

 

4. Содержание отчета

 

В отчете раскрывается цель работы, приводятся принципиальные схемы наиболее распространенных средств измерения температуры и давления, описание опыта, полученные результаты, заключение.

Вопросы для самопроверки

1. Можно ли стеклянным ртутным термометром измерять темпе­ратуры выше температуры кипения ртути при нормальном ба­рометрическом давлении (356,6 ^оС), что для этого надо преду­смотреть в конструкции термометра?

2. Как должен быть выполнен капилляр стеклянного жидкостного термометра, чтобы он измерял максимальную температуру?

3. Капилляр стеклянных жидкостных термометров, имеет на верх­нем конце специальный дополнительный объем, каково его на­значение?

4. При каком соотношении температур рабочего и свободных концов термоэлектрического термометра термоЭДС его будет равна нулю?

5. Вследствие небрежного выполнения электроизоляции термоэлек­тродов у них появилась еще одна точка контакта (помимо рабо­чего спая), какую температуру будет измерять такой термометр?

6. Измениться ли термоЭДС термоэлектрического термометра, имеющего линейную градуировочную характеристику, при изме­нении температуры рабочего конца, но при сохранении разности температур рабочего конца и свободных концов?

7. Что покажет вторичный прибор при обрыве соединительного провода, если первичным преобразователем является: а) термо­электрический термометр, б) термометр сопротивления?

8. Для измерения малых избыточных давлений трубку жидкостного манометра делают наклонной, с малым углом наклона (5 – 10 град.) к горизонтали, с какой целью?

9. Зависят ли показания пружинного манометра от температуры из­меряемой среды?

10. Можно ли пружинными манометрами измерять быстроперемен­ные давления?

 

Лабораторная работа №2