Давление на манометре: Какое давление показывает манометр? — ответ на вопрос НПО «Юмас»

Содержание

какое давление показывает манометр, устройство манометра и как им измерять

Ни одно современное здание не обходится без отопительной системы. А для ее стабильной и безопасной эксплуатации требуется точный контроль давления теплоносителя. Если давление в пределах гидравлического графика стабильное, то отопительная система работает нормально. Однако при ее повышении появляется риск разрыва трубопровода.

Понижение давления также может привести к таким негативным последствиям, как, например, образование кавитации, то есть в трубопроводе образуются пузырьки воздуха, которые, в свою очередь, могут вызвать коррозию. Поэтому поддерживать нормальное давление крайне необходимо, и благодаря манометру это становиться возможным. Помимо отопительных систем такие приборы применяются в самых различных областях.

Описание и назначение манометра

Манометр представляет собой прибор, измеряющий уровень давления. Существуют такие виды манометров, которые применяются в самых разных отраслях, и, разумеется, для каждой из них предназначен свой манометр. Для примера можно взять барометр — прибор, предназначенный для измерения давления атмосферы. Они широко применяются в машиностроении, в сельском хозяйстве, в строительстве, в промышленности и в других сферах.

Эти приборы измеряют давление, и это понятие растяжимое, по крайней мере, и у этой величины также есть свои разновидности. Чтобы ответить на вопрос о том, какое давление показывает манометр, стоит рассмотреть этот показатель в целом. Это величина, определяющая отношение силы, действующей на единицу площади поверхности, перпендикулярно этой поверхности. Практически любой технологический процесс сопровождается этой величиной.

Виды давления:

  • атмосферное — давление атмосферы земли, которое создается массой воздушного столба;
  • абсолютное давление —это показатель, отсчет которого с учетом атмосферного, начинается с нуля;
  • избыточное — под избыточным подразумевают разность двух показателей атмосферного и абсолютного;
  • вакуум или, другими словами, разряженное — наоборот, представляет собой разницу абсолютного и атмосферной или барометрической величины;
  • дифференциальное — это разность между двумя измеряемыми показателями, которые не имеют отношения к природным показателям.

Для измерения каждого из перечисленных выше видов показателей существуют определенные типы манометров.

Классификация приборов

Типы манометров различаются по двум признакам: по виду измеряемого ими показателя и по принципу действия.

По первому признаку они подразделяются на:

  • приборы, предназначенные для измерения атмосферного давления, иначе они называются барометры;
  • приборы, измеряющие избыточное и абсолютное;
  • вакуумметры, призваны измерять разность атмосферного и абсолютного давлений;
  • напорометры, измеряют малое (до 40 кПа) избыточное давление;
  • тагометры, вид вакуумметра, которое измеряет избыточное давление верхнего предела 40 кПа;
  • дифференциальные манометры, измеряют разность давлений.

Они работают по принципу уравновешивания разницы давлений определенной силой. Поэтому устройство манометров разное, в зависимости от того, как именно происходит это уравновешивание.

По принципу действия они делятся на:

  • жидкостные, уравновешивание разницы давлений в таких приборах происходит за счет гидростатического давления столба жидкости, в устройстве используется принцип сообщающихся сосудов;
  • пружинные имеют простую конструкцию, и широко применяются для измерения давления среды в широких диапазонах;
  • мембранные, основаны на пневматической компенсации, уравновешивание давления происходит за счет силы упругости мембранной коробки;
  • электроконтактные, применяются в автоматических системах контроля и сигнализации, поскольку с их помощью можно регулировать измеряемую среду благодаря встроенному в корпус электроконтактному механизму;
  • дифференциальные используются для измерения уровня жидкостей под напором расхода жидкости, пара и газа с помощью диафрагм.

По назначению существуют такие виды манометров, как:

  • общетехнические приборы применяются для измерения напора жидкостей, газов и паров, химически нейтральных к сплавам меди;
  • кислородные, они производятся в корпусах голубого цвета с указанием О2 на циферблате, применяются для измерения кислородного давления в баллонах или вакуумах;
  • ацетиленовые применяются для контроля избыточного давления ацетилена;
  • эталонные применяются в целях проверки других приборов, поскольку они обладают большой точностью;
  • судовые применяются в судах и морском транспорте;
  • железнодорожные используются на железнодорожном транспорте;
  • самопишущие имеют встроенный механизм, который позволяет воспроизводить на бумаге результат работы.

Устройство и принцип действия

Устройство манометра может иметь различную конструкцию в зависимости от вида и предназначения. Так, например, устройство, измеряющее напор воды, имеет довольно простую и понятную конструкцию. Она состоит из корпуса и шкалы с циферблатом, которая отображает значение. В корпусе имеется встроенная пружина трубчатая либо мембрана с держателем, трипко-секторным механизмом и упругий элемент. Прибор функционирует по принципу уравнивания давления за счет силы изменения формы (деформации) мембраны либо пружины. А деформация, в свою очередь, приводит в движение чувствительный упругий элемент, действие которого отображается на шкале с помощью стрелки.

Жидкостные манометры состоят из длинной трубки, которую наполняют жидкостью. В трубке с жидкостью находится подвижная пробка, на которую влияет рабочая среда, измерять силу напора следует в зависимости от перемещения уровня жидкости. Манометры могут предназначаться для измерения разницы, такие устройства состоят из двух трубок.

Поршневые — состоят из цилиндра и поршня, расположенного внутри. Рабочая среда, в которой измеряется давление воздействует на поршень и уравновешивается грузом некоторой величины. Когда показатель изменяется, поршень перемешается и приводит в действие стрелку, которая показывает значение давления.

Термопроводные состоят из нити накаливания, которые нагреваются, когда через них пропускается электрический разряд. Принцип работы таких приборов основан на снижении теплопроводности газа с давлением.

Манометр Пирани назван так в честь Марчелло Пирани, который впервые сконструировал устройство. В отличие от термопроводных, состоит из металлической проводки, которая также нагревается во время прохождения через нее тока и охлаждается под воздействием рабочей среды, а именно газа. При уменьшении давления газа снижается и эффект охлаждения, а температура проводки возрастает. Величина измеряется посредством измерения напряжения в проводе во время прохождения через нее тока.

Ионизационные являются самыми чувствительными устройствами, которые используются для вычисления малых давлений. Как следует из названия устройства, его принцип работы основывается на измерении ионов, которые образуются под воздействием электронов на газ. Количество ионов зависит от плотности газа. Однако ионы имеют очень нестабильную природу, которая напрямую зависит от рабочей среды газа или пара. Поэтому для уточнения применяются другой вид манометра Мак Леода. Уточнение происходит за счет сравнения показателей ионизационного манометра, с показаниями прибора Мак Леода.

Существует два вида ионизационных устройств: с горячим и холодным катодом.

Первый вид был сконструирован Баярдом Аллертом, состоит из электродов, которые работают в режиме триода, а в качестве катода выступает нить накала. Самый распространённый вид горячего катода — ионный манометр, в конструкции которого помимо коллектора, нити и сетки встроен небольшой ионный коллектор. Такие приборы очень уязвимы, они могут легко потерять калибровку, в зависимости от условий работы. Поэтому показания этих приборов всегда логарифмичны.

Холодный катод также имеет свои разновидности: интегрированный магнетрон и манометр Пеннинга. Их главное отличие заключается в положении анода и катода. В конструкции этих приборов нет нити накалывания, поэтому им для работы им требуется напряжение до 0,4 кВт. Использовать такие устройства не эффективно при низком уровне давления. Поскольку они могут просто не заработать и не включиться. Принцип их работы основан на выработке тока, что невозможно при полном отсутствии газа, особенно для манометра Пеннинга. Так как устройство работает только в определенном магнитном поле. Оно необходимо для создания нужной траектории движения ионов.

Маркировка по цвету

Манометры, измеряющие давление газа, имеют цветные корпуса, их специально окрашивают в различные цвета. Существует несколько основных цветов, которые используются для окрашивания корпуса. Как, например, манометры, которые измеряют давление кислорода, имеют корпус голубого цвета с условным обозначением О2, аммиачные манометры имеют корпус, окрашенный в желтый цвет, ацетиленовые — белого цвета, водородные — темно-зеленого, хлорные — серого. Приборы, измеряющие давление горючих газов, окрашиваются в красный цвет, а негорючих —черный.

Преимущества использования

В первую очередь, стоит отметить универсальность манометра, который заключается в возможности контролировать давление и поддерживать ее на определенном уровне. Во-вторых, устройство позволяет получить точные показатели нормы, так и отклонение от них. В-третьих, доступность практически любо человек может себе позволить приобрести данный прибор. В-четвертых, устройство способно работать стабильно и бесперебойно на протяжении длительного времени, и не требует специальных условий или навыков.

Использование таких устройств в таких областях, как медицина, химическая промышленность, машино- и автомобилестроение, морской транспорт и других требующих точного контроля давления, значительно облегчает работу.

Класс точности прибора

Манометров очень много, и каждому виду присваивается определенный класс точности согласно предписаниям ГОСТ, под которым понимается допустимая погрешность, выражающаяся в процентном отношении к диапазону измерений.

Существует 6 классов точности: 0,4; 0,6; 1; 1,5; 2,5; 4. У каждого типа манометра они также различаются. Приведенный выше список относится к рабочим манометрам. Для пружинных устройств, к примеру, соответствуют следующие показатели 0,16; 0,25 и 0,4. Для поршневых — 0,05 и 0,2 и так далее.

Класс точности имеет обратно пропорциональную зависимость от диаметра шкалы прибора и от типа прибора. То есть, если диаметр шкалы больше, то точность и погрешность манометра уменьшается. Класс точности условно принято обозначать следующими латинскими буквами KL также можно встретить и CL, которая указывается на шкале прибора.

Значение погрешности можно вычислить. Для этого используется два показателя: класс точности или KL и диапазон измерений. Если класс точности (KL) равен 4, то диапазон измерений составит 2,5 МПа (Мегапаскаль), а погрешность будет равна 0,1 МПа. Вычисляется по формуле произведение

класса точности и диапазона измерений, деленное на 100. Поскольку погрешность выражается в процентах, результат нужно переводить в проценты путем деления на 100.

Помимо основного вида, существует и дополнительная погрешность. Если для вычисления первого вида используются идеальные условия или натуральные величины, влияющие на особенности конструкции прибора, то второй вид напрямую зависит от условий. Например, от температуры и вибрации или других условий.

Как правильно использовать манометр для измерения давления в трубопроводе

Манометры — незаменимые приборы, с помощью которых осуществляется измерение давления рабочей среды в трубопроводах, котлах, насосах, другом оборудовании и в аппаратах. Эти устройства отличаются простым принципом снятия показаний. Чтобы разобраться с тем, как измерить давление манометром, не требуется какой-либо специальной подготовки. Справиться с этим сможет практически любой человек, прошедший инструктаж. Однако есть определенные моменты, которые необходимо учитывать.

Виды манометров

Сегодня существует большое количество разновидностей манометров. Они имеют различную конструкцию и подходят для разных целей.

Для измерения давления рабочей среды в трубопроводах и различном оборудовании чаще всего применяют следующие виды приборов:

  • пружинные — величина давления уравновешивается за счет силы, возникающей при деформации пружины. Приборы отличаются простотой конструкции, благодаря этому при необходимости не составляет сложности разобрать манометр для проведения ремонта;

  • мембранные — основным функциональным элементом является мембрана, которая деформируется под действием напора рабочей среды, за счет чего возникает уравновешивающая сила упругости;

  • поршневые — для уравновешивания давления используется поршень с грузом определенной величины;

  • электроконтактные — эти приборы используются в системах автоматического контроля и сигнализации.

Как правильно измерять давление манометром

Мерить давление очень просто, если понимать общий принцип действия, характерный для всех механических манометров. Прибор имеет уравновешивающий элемент (пружину, поршень, мембрану и т.д.), который воспринимает нагрузку от напора рабочей среды и деформируется либо перемещается под ее воздействием. Уравновешивающий элемент размещается внутри корпуса прибора и имеет механическую связь со стрелкой. Таким образом, перемещение стрелки измерителя зависит от величины действующего давления. Эта величина отображается стрелкой на шкале прибора.

Чтобы получить показания, достаточно просто смотреть на шкалу манометра. Стрелка на ней указывает на шкале величину давления, которое действует в системе в настоящий момент. При изменении измеряемой величины стрелка одновременно перемещается по шкале на соответствующее значение. Это делает измерение максимально удобным и доступным практически для любого человека.

Однако просто смотреть на прибор бывает недостаточно. Чтобы правильно пользоваться манометром, необходимо также иметь представление о величинах измерения, которые указываются на шкале. Чаще всего используются следующие величины:

  • техническая атмосфера. Величина атмосферного давления, действующего на уровне Мирового океана. Одна атмосфера соответствует 1 кг/см2;

  • величина водяного столба. Соответствует гидростатическому давлению столба воды нормальной плотности высотой 1 мм температурой 4 °C, которое действует на плоское основание. Эта единица часто применяется при осуществлении гидравлических расчетов;

  • бар — техническая величина, которая примерно соответствует 1 атмосфере и 10 м водяного столба. Часто используется в характеристиках насосов, арматурных устройств, котлов, другого оборудования;

  • паскаль. Единица измерения, принятая в системе СИ, равная 1 Н/м2. Величина, равная 0,1 МПа, примерно соответствует 1 атмосфере или 1 бар.

Класс точности

При измерении нужно учитывать также класс точности прибора, который указывается в его паспорте и на шкале (условно обозначается литерами KL или CL). Это процентное отношение допустимой погрешности к диапазону измерений. Стандартном предусматривается следующий ряд классов точности: 4; 2,5; 1,5; 1; 0,6; 0,4; 0,25; 0,15. Более высокий класс точности говорит о том, что прибор менее точный. Низкое его значение свидетельствует о высокой точности.

Величину допустимой погрешности можно рассчитать путем умножения класса точности на диапазон измерений с последующим делением полученного произведения на 100. Так, для манометра 4 класса точности с диапазоном измерения 2,5 МПа величина погрешности составит 0,1 МПа.


Манометры- измерительная шкала

Манометры. Стандартные измерительные шкалы

Виброустойчивые манометры – это механические приборы для измерения давления в системах подачи неагрессивных газообразных и жидких сред. Особенность конструкции этих приборов заключается в заполнении внутренней полости жидкостью для повышения устойчивости к воздействию вибрации и пульсации. Благодаря этому такие манометры применяются на промышленных предприятиях, в энергетических комплексах, а также системах бытового снабжения.

Диапазон измерения – один из самых важных параметров прибора. 

Стандартный ряд давлений для манометров:

 0-1, 0-1.6, 0-2.5, 0-4, 0-6, 0-10, 0-16, 0-25, 0-40, 0-60, 0-100, 0-160, 0-250, 0-400, 0-600, 0-1000 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа

Кроме того, при выборе манометра необходимо обращать внимания на такие параметры как диаметр и класс точности.

Диаметр манометра — это важный параметр для манометров в круглом корпусе. Стандартный ряд диаметров для манометров: 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.

Класс точности — это допустимый процент погрешности измерения от шкалы измерения. 
Стандартный ряд классов точности для манометров: 4, 2.5, 1.5, 1, 0.6, 0.4, 0.25, 0.15. 

Какую шкалу выбрать

Если Вы не знаете, какую шкалу купить, то выбор диапазона происходит довольно просто, главное чтобы рабочее давление попадало в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы измерения. Например, обычно в трубе давление воды 5.5 атм. Для стабильной работы нужно выбирать прибор со шкалой 0-10 атм, так как давление 5.5атм попадает в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы 3.3 атм и 6.6 атм соответственно. Многие задаются вопросом — что случится, если рабочее давление будет менее 1/3 шкалы или больше 2/3 шкалы измерения? Если измеряемое давление меньше 1/3 шкалы, то резко возрастет погрешность измерения давления. Если измеряемое давление больше 2/3 шкалы, тогда механизм прибора будет работать в режиме перегрузки и может выйти из строя раньше гарантийного срока.

Как самому рассчитать погрешность манометра?

Допустим у Вас манометр на 10 атм классом точности 1.5. Это значит, что допустимая погрешность манометра 1.5% от шкалы измерения, т. е. 0.15 атм. Если погрешность прибора больше — то прибор необходимо менять. Понять без специального оборудования исправный прибор или нет, исходя из нашего опыта, почти невозможно. Принять решение о несоответствии класса точности может только организация, у которой есть проверочная установка с эталонным манометром с классом точности в четыре раза меньше, чем класс точности проблемного манометра. Два прибора устанавливаются на линию с давлением и сравниваются два показания. 

Как определить давление по манометру

Манометры. Стандартные измерительные шкалы

Виброустойчивые манометры – это механические приборы для измерения давления в системах подачи неагрессивных газообразных и жидких сред. Особенность конструкции этих приборов заключается в заполнении внутренней полости жидкостью для повышения устойчивости к воздействию вибрации и пульсации. Благодаря этому такие манометры применяются на промышленных предприятиях, в энергетических комплексах, а также системах бытового снабжения.

Диапазон измерения – один из самых важных параметров прибора.

Стандартный ряд давлений для манометров:

0-1, 0-1.6, 0-2.5, 0-4, 0-6, 0-10, 0-16, 0-25, 0-40, 0-60, 0-100, 0-160, 0-250, 0-400, 0-600, 0-1000 кгс/см2=бар=атм=0.1Мпа=100кПа

Кроме того, при выборе манометра необходимо обращать внимания на такие параметры как диаметр и класс точности.

Диаметр манометра — это важный параметр для манометров в круглом корпусе. Стандартный ряд диаметров для манометров: 40, 50, 63, 80, 100, 150, 160, 250 мм.

Класс точности — это допустимый процент погрешности измерения от шкалы измерения.
Стандартный ряд классов точности для манометров: 4, 2.5, 1.5, 1, 0.6, 0.4, 0.25, 0.15.

Какую шкалу выбрать

Если Вы не знаете, какую шкалу купить, то выбор диапазона происходит довольно просто, главное чтобы рабочее давление попадало в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы измерения. Например, обычно в трубе давление воды 5.5 атм. Для стабильной работы нужно выбирать прибор со шкалой 0-10 атм, так как давление 5.5атм попадает в диапазон от 1/3 до 2/3 шкалы 3.3 атм и 6.6 атм соответственно. Многие задаются вопросом — что случится, если рабочее давление будет менее 1/3 шкалы или больше 2/3 шкалы измерения? Если измеряемое давление меньше 1/3 шкалы, то резко возрастет погрешность измерения давления. Если измеряемое давление больше 2/3 шкалы, тогда механизм прибора будет работать в режиме перегрузки и может выйти из строя раньше гарантийного срока.

Как самому рассчитать погрешность манометра?

Допустим у Вас манометр на 10 атм классом точности 1.5. Это значит, что допустимая погрешность манометра 1.5% от шкалы измерения, т. е. 0.15 атм. Если погрешность прибора больше — то прибор необходимо менять. Понять без специального оборудования исправный прибор или нет, исходя из нашего опыта, почти невозможно. Принять решение о несоответствии класса точности может только организация, у которой есть проверочная установка с эталонным манометром с классом точности в четыре раза меньше, чем класс точности проблемного манометра. Два прибора устанавливаются на линию с давлением и сравниваются два показания.

НПО «ЮМАС» предлагает широкий выбор манометрических измерительных приборов для промышленности. Вы можете выбрать и купить манометры, которые показывают различные виды давления:

  • Абсолютное. Давление считывается от абсолютного нуля.
  • Избыточное. «Нуль» такого прибора – атмосферное давление.
  • Вакуумметрическое. Разница между атмосферным и абсолютным давлением.
  • Дифференциальное. Разность давлений одной рабочей среды в двух точках или двух различных сред.

Большинство манометрических приборов применяются для измерения избыточного давления. Поэтому для краткости и удобства манометры избыточного давления называют сокращенно «манометры».

Обязательным видом измерительных приборов для комплектации сетей отопления, водоснабжения, газоснабжения и других инженерных систем является манометр. Он позволяет измерять избыточное давление рабочей среды в трубопроводе, внутри сосудов и оборудования. Помимо этого, применив специальные формулы, можно получить значения расхода, скорости движения среды и других параметров. Точные измерения могут быть обеспечены только в том случае, если прибор соответствует условиям эксплуатации и технологическим требованиям. Поэтому важно иметь представление о том, как подобрать манометр для установки в систему.

Как правильно подобрать манометр

Измерители давления подбираются для установки в конкретную систему с учетом целого комплекса параметров. Ключевым параметром, по которому выбирается манометр, является диапазон измерений. Рабочий ряд шкал современных моделей является очень широким.

Правильно выбрать манометр по шкале довольно просто. Для этого необходимо подбирать шкалу таким образом, чтобы рабочее давление системы находилось в пределах от 1/3 до 2/3 шкалы. Например, если рабочее давление трубопровода составляет 10 атмосфер, то для его измерения необходимо приобретать манометр со шкалой 0-25 атмосфер (для этой шкалы 1/3 будет равна 8,3 атмосферы, а 2/3 — 16,6 атмосфер). Если показатель рабочего давления будет слишком низким (менее 1/3 шкалы), то значительно возрастает погрешность измерений. При высоком рабочем давлении (свыше 2/3 шкалы) прибор будет работать с повышенными нагрузками, что снизит срок его службы.

Большинство манометров поставляется в круглом корпусе. Подбирать прибор нужно исходя из условий установки, чтобы к нему был обеспечен удобный доступ и он не соприкасался с другим оборудованием или элементами конструкций. Стандартные манометры могут иметь диаметр от 40 до 250 мм. Также в зависимости от условий установки выбирают приборы по расположению штуцера. Оно может быть радиальным и аксиальным (торцевым). В первом случае штуцер для подключения прибора располагается в его нижней части, во втором случае — сзади.

В зависимости от условий эксплуатации может потребоваться установка специализированного манометра. Такие приборы рассчитаны на работу в жестких условиях — под воздействием агрессивной рабочей среды, вибрации, низких (ниже -40 °C) и высоких (свыше +100 °C) температур.

При выборе манометра также учитывается размерность присоединительной резьбы, которую производитель обязательно указывает на корпусе. При этом нужно учитывать, что на приборах отечественного производства обычно применяется метрическая резьба, а на импортных — трубная резьба.

Также подбирать манометр нужно с учетом межповерочного интервала. Удобнее всего эксплуатировать приборы с максимальным интервалом поверки.

ООО «ГРОМ»
Оптовый поставщик сантехники, металлопроката и стройматериалов
195213, г. Санкт-Петербург, ул. Латышских Стрелков, д. 27, литер А

Манометры для измерения давления

Технические характеристики манометров давления, подбор по давлению

 

 

Манометры для коммунальных нужд

Промышленные манометры

Для измерения низкого давления газа, напоромеры

Виброустойчивые манометры

Коррозионно стойкие виброустойчивые манометры

Электронтактные манометры ЭКМ

 

 

Изображение

 

 

 

 

 

 

 

 

Название

ТМ-510-М2

ТМ-110, ТМ-210, ТМ-310, ТМ-510, ТМ-610

КМ-11, КМВ-22, КМ-22

ТМ-320, ТМ-520, ТМ-620

ТМ-121, ТМ-221, ТМ-321, ТМ-521,  ТМ-621

ТМ-510.05, ТМ-610.05

Диаметр, мм

100

40, 50, 63, 100, 150

63, 100

63, 100, 150

40, 50, 63, 100, 150

100, 150

Диапазон 

0…60 кгс

-1…1000 кгс

-12.5…60 кПа

0…1000 кгс

-1…1000 кгс

0…1000 кгс

Нержавейка

-

-

Да

Да

Да

-

Гидро

заполнение

-

-

-

да

да

-

Резьба штуцера

М20×1,5 или G½;

М10×1 или G⅛; М12×1,5 или  G¼; М20×1,5 или G½;

М12×1,5

М20×1,5 или G½;

М12×1,5 или  G¼; М20×1,5 или G½;

G⅛; G¼;

М12×1,5 или G¼;

М20×1,5 или G½;

М20×1,5 или G½;

Штуцер

радиальный

радиальный или осевой

радиальный или осевой

радиальный или осевой

радиальный или осевой

радиальный

 

Выбрать манометры можете в каталоге. 

Рабочее давление манометра определяется по формуле Pраб. ниж.=0,25*Pmax  Pраб. верх.=0,75*Pmax, т.е. рабочее давление находится в диапазоне 0,25 ... 0,75 % от максимального значения манометра. Манометры, вакуумметры и мановакуумметры показывающие предназначены для измерений избыточного и вакуумметрического давления жидкостей и газов. Принцип действия манометров основан на зависимости деформации чувствительного элемента от измеряемого давления. В качестве чувствительного элемента используется трубка Бурдона. Под воздействием измеряемого давления свободный конец трубки перемещается и с помощью специального механизма вращает стрелку манометра.

 

 

Основным узлом манометров является трубчатая пружина. При возрастании давления пружина разгибается, и перемещение её конца с помощью передаточного механизма преобразуется во вращение показывающей стрелки относительно шкалы циферблата манометра. Измеряемое давление подается в трубчатую пружину через резьбовой штуцер. Шкалы давления приборов могут быть отградуированными в кПа, МПа, кгс/см2, бар.

 

Таблица соответствия манометров различных производителей 

Росма

Метер

Манотомь

 

Wika

ТМ-110

-

ДМ 2018

111.10

ТМ-210

ДМ 02-50

ДМ 2029

111.10

ТМ-310

ДМ 02-063

МП2-У, МП2-УУ2, МП2

111.10

ТМ-510

ДМ 02-100

МП3-У, МП3-УУ2, МП3

111.10

ТМ-610

ДМ 02-160

МП4-У, МП4-УУ2, МП4

111.10

ТМ-810

ДМ 02-250

ДМ 8010

211.11

 ТМ-510 IP54 

-

МП3-УУХЛ1

 

ТМ-610 IP54

-

МП4-УУХЛ1

 

ТМ-610 МТИ

-

МПТИ

312.20

ТМ-510.05

ДМ 02-V

ДМ2010Сг, ДВ2010Сг, ДА2010Сг,   

ДМ2010Ф

 

ТМ-610.05

ДМ 02-V

ДМ 2005Сг, ДМ2005Ф

 

ТМ-511 Nh4

 

МП3А-У

 

ТМ-611 Nh4

-

МП4А-У

 

ТМ-320

ДМ 93-063

ДМ 8032-ВУ

 213.53.063  

ТМ-520

ДМ93-100

ДМ 8008-ВУ, М-3ВУ

213.53.100, 212.20.100

ТМ-621 Nh4

-

ДМ 8008А-ВУ

 

ТМ-221

 

 

131.11

ТМ-321

ДМ90-063

-

232.50.063, 233.50.063

ТМ-521

ДМ90-100

МП3А-Кс, М-3ВУКс


232.50.100, 233.50.100

ТМ-621

ДМ90-160

МП4А-Кс, М-4ВУКс

232.50

ТМ-521.05

-

-

PGS21.100

ТМ-621.05

-

 

PGS23.160

КМ-11

НМ96-063

 

612.20

КМ-22

 НМ96-100 

-

612.20

 

Таблица подбора манометров

Росма

 Диаметр,

мм

Класс  

точности 

Резьба штуцера

 Материал

корпуса 

Группы манометров

ТМ-110

40

2,5

G⅛, M10×1, NPT⅛

сталь

Стандартный IP40

ТМ-210

50

2,5

М12×1,5 или G¼

сталь

Стандартный IP40

ТМ-310

63

2,5

М12×1,5 или G¼

сталь

Стандартный IP40

ТМ-510

100

1,5

М20×1,5 или G½

сталь

Стандартный IP40

ТМ-610

150

1,5

М20×1,5 или G½

сталь

Стандартный IP40

ТМ-810

250

1,5

М20×1,5 или G½

сталь

Котловой IP40

ТМ-510 IP54 

100 

1,5 

М20×1,5 или G½

сталь

Стандартный исполнение IP54 

ТМ-610 IP54

150 

1,5 

М20×1,5 или G½ 

сталь 

Стандартный исполнение IP54

ТМ-610 МТИ

150 

 0,4 … 1

М20×1,5 или G½

сталь  

Образцовый

ТМ-510.05

100 

1,5 

М20×1,5 или G½

сталь  

Стандартный электроконтактный IP40

ТМ-610.05

150 

 1,5

М20×1,5 или G½

сталь  

Стандартный электроконтактный IP40

ТМ-511 Nh4

100 

1,5 

М20×1,5 или G½

 хромированная сталь 10

Аммиачный  IP65 

ТМ-611 Nh4

150 

1,5 

М20×1,5 или G½

 хромированная сталь 10

Аммиачный IP65 

ТМ-320

63 

1,5 

М12×1,5 или G¼

нержавеющая сталь 

Виброустойчивый 

ТМ-520

100 

М20×1,5 или G½

 нержавеющая сталь

Виброустойчивый 

ТМ-621 Nh4

100 

М20×1,5 или G½

нержавеющая сталь 

Аммиачный коррозионностойкий IP65 

ТМ-221

50 

2,5 

IP65

нержавеющая сталь 

Коррозионностойкий виброустойчивый IP65 

ТМ-321

63 

1,5 

М12×1,5 или G¼

нержавеющая сталь 

Коррозионностойкий виброустойчивый IP65 

ТМ-521

100 

 1

М20×1,5 или G½

 нержавеющая сталь

Коррозионностойкий виброустойчивый IP65 

ТМ-621

 150

М20×1,5 или G½

 нержавеющая сталь

Коррозионностойкий виброустойчивый IP65 

ТМ-521.05

 100

1,5 

М20×1,5

 нержавеющая сталь 

Коррозионностойкий виброустойчивый электроконтактный 

ТМ-621.05

 150

 1,5

М20×1,5

 нержавеющая сталь 

Коррозионностойкий виброустойчивый электроконтактный 

КМ-11

 63

2,5 

М12×1,5

сталь 

Напоромер (низких давлений газов) 

КМ-22

100 

1,5 

М20×1,5 или G½

 нержавеющая сталь 

Напоромер (низких давлений газов) 

 

Таблица перевода единиц измерения давления па мпа бар атм мм 

 

Па

кПа

МПа

кгc/cм2

бар

 физ. атм 

 мм.вод.ст. 

мм.рт.ст.

psi

1 Па

1

10-3

10-6

1,02*10-5

10-5

9,87*10-6

0,10

7,5*10-3

1,45*10-4

1 кПа

103

1

10-3

1,02*10-2

10-2

9,87*10-3

101,97

7,50

0,14

1 МПа

106

103

1

10,197

10

9,87

101971,6

7500,62

145,04

1 кгс/см2

98066,5

98,07

0,098

1

0,98

0,97

104

735,56

14,22

1 бар

105

100

0,1

1,0197

1

0,99

10197,2

750,06

14,50

1 физ.атм.

1,01

1,01

0,10

1,03

1,01

1

1,03

760

14,69

 1 мм.вод.ст. 

9,81

 9,81*10-3 

 9,81*10-6 

10-4

9,81*10-5

9,68*10-5

1

 7,36*10-2 

 1,42*10-3 

1 мм.рт.ст.

133,32

0,13

1,33*10-4

 1,36*10-3 

 1,33*10-3 

 1,32*10-3 

13,59

1

1,93*10-3

1 psi

 6894,76 

6,89

6,89*10-3

7,03*10-2

6,89*10-2

6,80*10-2

703,07

51,71

1

 

Манометр давления - WIKA Россия

Компания WIKA является мировым лидером в производстве механических средств измерения давления (манометров давления). Хотите ли вы измерить давление до 0,5 бара или до 7 000 бар – мы предложим вам подходящий манометр давления для любых отраслей промышленности, соответствующий любым требованиям к условиям измерений:

Манометр избыточного давления с трубкой Бурдона (0,6 … 7 000 бар)

Такой манометр давления с трубкой Бурдона применяется для жидких и газообразных сред. Для измерения давления агрессивных сред с низкой вязкостью и некристаллизующихся, также для агрессивных окружающих условий подходит манометр давления в исполнении из нержавеющей стали. Корпус с гидрозаполнением обеспечивает точное считывание показаний манометра давления даже при высоких динамических нагрузках и вибрациях. Если речь идет о максимальной точности, в ассортименте WIKA вы сможете найти высокоточный манометр давления с погрешностью измерения 0,1; 0,25 или 0,6 % от полного диапазона. Для такого манометра может быть предоставлен сертификат DKD/DAkkS.

Манометр избыточного давления с мембранным элементом для обеспечения высокой перегрузочной способности (16 мбар … 40 бар)

Данный манометр давления с мембранным элементом подходит для газообразных и жидких агрессивных сред. Манометр давления с открытыми соединительными фланцами подходит для высоковязких и загрязненных сред, а также для агрессивных окружающих условий. В зависимости от модели прибора и диапазона давления защита от перегрузки (3-x или 5-ти кратной от дипазона) является стандартом. Защита от перегрузки также возможна для специальных исполнений для 10, 40, 100 или 400 бар. Точность измерения сохраняется. Гидрозаполненный корпус обеспечивает точное считывание показаний манометра давления даже при высоких динамических нагрузках давления и вибрациях. Для деталей, контактирующих с измеряемой средой, возможно исполнение из специальных материалов.

Манометр избыточного давления с капсульным элементом для очень низкого давления (2,5 … 600 мбар)

Такой манометр давления применяется для газообразных сред. Диапазон шкалы варьируется между 0 … 2,5 мбар и 0 … 1 000 мбар с классом точности от 0,1 до 2,5. Конструкция манометра давления содержит две круглые гофрированные мембраны, соединенные вместе по краю посредством герметичного уплотнения. В некоторых случаях возможна защита перегрузки по давлению. Манометр давления используется главным образом в лабораторных, вакуумных, медицинских и экотехнологиях для контроля состояния фильтров и измерения количества продукта.

Манометр абсолютного давления

В том случае, если требуется измерить давление, независимо от естественных колебаний атмосферного давления используется манометр абсолютного давления. Давление измеряемой среды определяется относительно эталонного давления, которое соответствует нулевой точке абсолютного давления. Для обеспечения абсолютного вакуума в эталонной камере, она полностью вакуумируется. Диапазоны шкалы манометра варьируются между 0 … 25 мбар абсолютного и 0 … 25 бар абсолютного с классом точности 0,6 ... 2,5. Этот высокоточный манометр давления используются, например, для осуществления контроля в вакуум-упаковочных машинах и вакуумных насосах. Также он может применяться для контроля давления конденсации в лабораториях или для определения давления паров жидкостей.

Дифференциальный манометр

В дифференциальном манометре используются различные измерительные элементы. Благодаря этому возможны диапазоны измерения от 0 ... 0,5 мбар до 0 ... 1 000 бар и статическое давление до 400 бар. Данный дифференциальный манометр давления контролирует, например, поток газообразных и жидких сред, а также степень засорения фильтрационных установок. Также он используется для мониторинга избыточного давления в чистых помещениях и измерения уровня в закрытых емкостях. Кроме того, такой манометр давления подходят для контроля насосных установок.

Технологические средства измерения WIKA

Надежность показывающих приборов для измерения давления и температуры WIKA для перерабатывающих отраслей промышленности была доказана миллион раз. Отдел «Технологические средства измерения» дает объяснения.

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

как обнаружить и предупредить неисправность манометра

Как понять, что манометр поврежден или может отказать?

Дэйв Росс (Dave Ross), старший инженер отдела сервисного обслуживания

Манометры — совсем небольшие приборы. Однако они являются важной составляющей систем в различных отраслях. Обеспечиваемая ими визуальная индикация давления в системе позволяет понять, все ли работает в требуемом диапазоне или надвигается проблема. Неточная работа манометра может привести к снижению качества продукта на выходе системы в связи с нарушением достоверности данных и последующим чрезмерным повышением или снижением давления в системе. В случае неисправности манометра возможен выброс технологической среды из системы, а значит, травмы сотрудников, повреждения системы (на устранение которых потребуется время и деньги), а также потеря выходного продукта и прибыли.

Знание признаков и причин приближающейся неисправности манометра поможет быстро понять, что показания давления перестали быть точными, и избежать нежелательных последствий.

Если вы считаете, что в вашей системе присутствует манометр, работающий не самым лучшим образом, продолжайте читать эту статью, чтобы узнать о настораживающих признаках неисправности.

Каковы признаки неисправности манометра?

Ниже описаны пять основных причин неисправности манометра, ее признаки и действия, которые можно предпринять для решения проблемы.

Избыточное давление

Если стрелка манометра прижата к упору-ограничителю, значит, давление в манометре приближается к максимальному значению или превышает его. Это указывает на то, что установленный манометр имеет неподходящий для системы диапазон давления и не способен правильно показывать давление в ней. В результате может разорваться трубка Бурдона, что приведет к полному отказу манометра.

Трубка Бурдона — это изогнутая полая трубка, обычно изготовленная из металла, которая находится внутри манометра. Эта трубка реагирует на давление в системе и перемещает соединенную с ней стрелку для отображения соответствующего значения давления на циферблате манометра.

Необходимо выбрать манометр, рассчитанный на диапазон давления, в два раза превышающий предполагаемое рабочее давление в системе, чтобы расширить диапазон измеряемого давления, или добавить в систему предохранительное устройство (т. е. перепускной клапан) перед манометром. При экстремальных условиях в системе следует использовать манометр с ограниченным условным проходом (0,3 мм), чтобы ограничить расход, или рассмотреть вариант с уплотнением мембраны вместо конструкции с трубкой Бурдона, чтобы получить более надежное решение.

 
 
 
Скачки давления

Если вы обнаружили, что стрелка манометра изогнута, сломана или имеет зазубрины, то вероятно, что манометр подвергнулся внезапному скачку давления в системе, вызванному включением/выключением насоса или открыванием/закрыванием клапана в линии перед манометром. Стрелка могла получить повреждение от удара об упор-ограничитель. Такое внезапное изменение давления может привести к разрушению трубки Бурдона и отказу манометра.  

Проанализируйте конструкцию системы, чтобы исключить непредвиденные скачки давления, вызывающие чрезмерную нагрузку на ее компоненты, включая манометр. Альтернативным решением является выбор манометра с более широким диапазоном давления, охватывающим любые предполагаемые скачки давления.

 
 
Механическая вибрация

Плохо настроенный насос, поршневой компрессор или неверно смонтированный манометр могут привести к потере стрелки, защитного стекла, кольца защитного стекла или задней крышки. При этом на циферблате также можно заметить черную пыль или царапины, оставленные ослабленной стрелкой. Колебания манометра передаются трубке Бурдона, и вибрация может разрушить движущийся компонент, а значит, на циферблате больше не будет отображаться реальное давление в системе. Жидкостное наполнение корпуса манометра позволяет погасить колебания и исключить или уменьшить ненужные вибрации в системе. При экстремальных условиях в системе следует использовать амортизатор или манометр с мембранным уплотнением.

 
 
 
Пульсация

Частое циклическое движение технологической среды в системе с быстрой сменой направления приводит к износу движущихся компонентов манометра. Такое состояние, определяемое по колеблющейся стрелке прибора, может ухудшить его способность измерять давление, а также привести к разрушению трубки Бурдона и полному отказу манометра. В этом случае следует изменить конструкцию системы, переместив манометр в такое место, где влияние на него скорости циклического движения среды будет меньше и при этом не пострадает требуемая точность измерений. Если изменить конструкцию системы невозможно, то уменьшить воздействие пульсации позволит использование манометра с жидкостным наполнением, ограниченным условным проходом или амортизатором.

 

Узнайте подробнее, как выбрать наиболее подходящий манометр с учетом ваших потребностей

 
 
Чрезмерно высокая температура и перегрев

У манометра, который смонтирован ненадлежащим образом либо расположен слишком близко к чрезмерно горячей технологической среде или компонентам системы, может быть обесцвечен циферблат или наполнен жидкостью корпус в результате поломки компонентов манометра. Повышенная температура подвергает работающую под давлением систему дополнительному воздействию и снижает точность измерений, вызывая механическое напряжение в металлической трубке Бурдона и других компонентах манометра. Манометр с другим номинальным значением температуры будет работать стабильнее в предполагаемом диапазоне температур, которым будет подвергаться система. Для областей применения с экстремальными значениями температур следует выбрать манометр с мембранным уплотнением или мембранное уплотнение с охлаждающим элементом.

Любой манометр может выйти из строя — такова реальность. Если знать, как выявить надвигающуюся неисправность, вы сможете избежать наихудших возможных последствий. Но еще более важно уметь подобрать подходящий манометр с учетом именно ваших потребностей. Зачастую выбор оптимального манометра для конкретной системы представляет собой непростую задачу. Но если потратить время на анализ потребностей системы и заблаговременно принять обдуманное решение, это снизит вероятность преждевременного отказа и окупится в виде безопасной работы на предприятии, точных измерений давления в системе и уменьшенных потерь технологической среды в результате установки неподходящего манометра.

Информацию о различных типах манометров можно найти в каталоге манометров Swagelok.

Хотите обследовать свои манометры и конструкцию системы в целом?

Узнайте о сервисах Swagelok по обследованию

Манометрическое давление, абсолютное давление и измерение давления

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите избыточное и абсолютное давление.
  • Понимать работу анероидных барометров и барометров с открытой трубкой.

Если вы прихрамываете на заправочной станции с почти спущенной шиной, вы заметите, что манометр на авиалинии показывает почти ноль, когда вы начинаете заправлять ее. Фактически, если бы в вашей шине было зияющее отверстие, датчик показывал бы ноль, даже если в шине существует атмосферное давление.Почему датчик показывает ноль? Здесь нет никакой загадки. Манометры просто предназначены для считывания нуля при атмосферном давлении и положительного значения, когда давление выше атмосферного.

Точно так же атмосферное давление увеличивает кровяное давление во всех частях кровеносной системы. (Как отмечалось в Принципе Паскаля, полное давление в жидкости - это сумма давлений из разных источников - в данном случае сердца и атмосферы.) Но атмосферное давление не оказывает общего влияния на кровоток, поскольку оно добавляет к выходному давлению. сердца и возвращение в него тоже.Важно то, насколько кровяное давление больше атмосферного. Таким образом, измерения артериального давления, как и давления в шинах, производятся относительно атмосферного давления.

Короче говоря, манометры очень часто игнорируют атмосферное давление, то есть считывают ноль при атмосферном давлении. Поэтому мы определяем манометрическое давление как давление относительно атмосферного давления. Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.

Манометрическое давление

Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления. Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.

Фактически, атмосферное давление действительно увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер. Это происходит из-за принципа Паскаля. Общее давление или абсолютное давление , таким образом, является суммой манометрического давления и атмосферного давления: P абс. = P г + P атм , где P абс. является абсолютным давление, P g - избыточное давление, а P атм - атмосферное давление.Например, если ваш манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм ( P атм фунта на квадратный дюйм) или 48,7 фунта на квадратный дюйм (эквивалент 336 кПа).

Абсолютное давление

Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.

По причинам, которые мы рассмотрим позже, в большинстве случаев абсолютное давление в жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление равно нулю.(Отрицательное абсолютное давление - это притяжение.) Таким образом, минимально возможное манометрическое давление составляет P g = - P атм (это делает P abs нулем). Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Существует множество устройств для измерения давления, от шинных манометров до манжет для измерения кровяного давления. Принцип Паскаля имеет большое значение в этих устройствах. Непрерывная передача давления через жидкость обеспечивает точное дистанционное измерение давления.Дистанционное зондирование часто удобнее, чем установка измерительного устройства в систему, например в артерию человека. На рис. 1 показан один из многих типов механических манометров, используемых сегодня. Во всех механических манометрах давление представляет собой силу, которая преобразуется (или преобразуется) в некоторый тип считывания.

Рис. 1. В этом анероидном манометре используются гибкие сильфоны, соединенные с механическим индикатором для измерения давления.

Весь класс манометров использует свойство, заключающееся в том, что давление, обусловленное весом жидкости, определяется как P = hρg .Рассмотрим, например, U-образную трубку, показанную на рисунке 2. Эта простая трубка называется манометром . На рисунке 2 (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы. Таким образом, атмосферное давление одинаково снижается с каждой стороны, поэтому его эффект нивелируется. Если жидкость глубже с одной стороны, давление на более глубокой стороне больше, и жидкость течет от этой стороны до тех пор, пока глубины не сравняются.

Давайте посмотрим, как манометр используется для измерения давления. Предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления P abs , например, игрушечному воздушному шарику на рисунке 2 (b) или вакуумной банке с арахисом, показанной на рисунке 2 (c).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. На рисунке 2 (b) P abs больше атмосферного давления, тогда как на рисунке 2 (c) P abs меньше атмосферного давления. В обоих случаях P abs отличается от атмосферного давления на величину hρg , где ρ - плотность жидкости в манометре. На рисунке 2 (b) P abs может поддерживать столб жидкости высотой h , и поэтому он должен оказывать давление на hρg выше атмосферного (манометрическое давление P g составляет положительный).На Рисунке 2 (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой h , поэтому P abs меньше атмосферного давления на величину hρg (манометрическое давление P g отрицательный). Манометр с одной стороной, открытой в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление составляет P g = hρg и определяется путем измерения h .

Рисунок 2.Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неодинаковым, и поток будет идти с более глубокой стороны. (b) Положительное избыточное давление P g = hρg, передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h. (c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления P g на величину hρg. Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

Манометры

Mercury часто используются для измерения артериального давления. Надувная манжета надевается на плечо, как показано на рисунке 3. Сжимая грушу, человек, производящий измерение, оказывает давление, которое передается в неизменном виде как на главную артерию руки, так и на манометр. Когда это приложенное давление превышает кровяное давление, кровоток под манжетой прекращается. Затем человек, производящий измерение, медленно снижает приложенное давление и ожидает возобновления кровотока.Артериальное давление пульсирует из-за перекачивающего действия сердца, достигая максимума, называемого систолическим давлением , , и минимума, называемого диастолическим давлением , , с каждым ударом сердца. Систолическое давление измеряется путем учета значения h , когда кровоток впервые начинается при понижении давления в манжете. Диастолическое давление измеряется по отметке h , когда кровь течет без перебоев. Типичное артериальное давление молодого взрослого человека поднимает ртуть до высоты 120 мм при систолическом и 80 мм при диастолическом.Обычно это 120 на 80 или 120/80. Первое давление соответствует максимальной мощности сердца; второй - из-за эластичности артерий в поддержании давления между ударами. Плотность ртутной жидкости в манометре в 13,6 раз больше, чем у воды, поэтому высота жидкости будет 1 / 13,6 от высоты водяного манометра. Эта уменьшенная высота может затруднить измерения, поэтому ртутные манометры используются для измерения более высоких давлений, например артериального давления.Плотность ртути такова, что 1,0 мм рт. Ст. = 133 Па.

Систолическое давление

Систолическое давление - это максимальное артериальное давление.

Диастолическое давление

Диастолическое давление - это минимальное кровяное давление.

Рис. 3. При обычных измерениях артериального давления надувная манжета надевается на плечо на том же уровне, что и сердце. Кровоток определяется сразу под манжетой, и соответствующие значения давления передаются на манометр, заполненный ртутью.(Источник: фотография армии США специалиста Мики Э. Клэра, 4-й этаж BCT)

Пример 1. Расчет высоты мешка для внутривенного вливания: артериальное давление и внутривенные инфузии

Внутривенные инфузии обычно производятся с помощью силы тяжести. Предполагая, что плотность вводимой жидкости составляет 1,00 г / мл, на какой высоте следует поместить мешок для внутривенного вливания над точкой входа, чтобы жидкость просто попадала в вену, если артериальное давление в вене на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного. ? Предположим, что мешок для внутривенных вливаний складной.

Стратегия для (а)

Для того, чтобы жидкость просто попала в вену, ее давление на входе должно превышать кровяное давление в вене (на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного давления). Поэтому нам нужно найти высоту жидкости, которая соответствует этому манометрическому давлению.

Решение

Сначала нам нужно преобразовать давление в единицы СИ. Поскольку 1,0 мм рт. Ст. = 133 Па,

[латекс] P = \ text {18 мм рт. Ст.} \ Times \ frac {\ text {133 Па}} {1.0 \ text {мм рт. Ст.}} = \ Text {2400 Па} \\ [/ latex]

Перестановка P g = hρg для h дает [latex] h = \ frac {{P} _ {\ text {g}}} {\ mathrm {\ rho g}} \\ [/ латекс].{2} \ right)} \\ & = & \ text {0,24 м.} \ End {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Мешок для внутривенных вливаний должен быть размещен на высоте 0,24 м над точкой входа в руку, чтобы жидкость просто попала в руку. Как правило, мешки для внутривенных вливаний размещаются выше. Вы могли заметить, что мешки, используемые для сбора крови, размещаются под донором, чтобы кровь могла легко течь от руки к сумке, что является противоположным направлением потока, чем требуется в представленном здесь примере.

Барометр - прибор для измерения атмосферного давления.Ртутный барометр показан на рисунке 4. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что hρg = P атм . Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает, давая важные подсказки синоптикам. Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление зависит от высоты. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного давления и артериального давления часто используются в миллиметрах ртутного столба.В таблице 1 приведены коэффициенты пересчета для некоторых наиболее часто используемых единиц давления.

Рис. 4. Ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление, обусловленное весом ртути, hρg , равно атмосферному давлению. Атмосфера способна вытеснить ртуть в трубке на высоту х , потому что давление над ртутью равно нулю.

Таблица 1. Коэффициенты преобразования для различных единиц давления
Преобразование в Н / м 2 (Па) Конверсия из банкомата
1.0 атм = 1,013 × 10 5 Н / м 2 1,0 атм = 1,013 × 10 5 Н / м 2
1,0 дин / см 2 = 0,10 Н / м 2 1,0 атм = 1,013 × 10 6 дин / см 2
1,0 кг / см 2 = 9,8 × 10 4 Н / м 2 1,0 атм = 1,013 кг / см 2
1,0 фунт / дюйм. 2 = 6,90 × 10 3 Н / м 2 1.0 атм = 14,7 фунт / дюйм. 2
1,0 мм рт. Ст. = 133 Н / м 2 1,0 атм = 760 мм рт. Ст.
1,0 см рт. Ст. = 1,33 × 10 3 Н / м 2 1,0 атм = 76,0 см рт. Ст.
1,0 см воды = 98,1 Н / м 2 1,0 атм = 1,03 × 10 3 см воды
1,0 бар = 1.000 × 10 5 Н / м 2 1,0 атм = 1,013 бар
1.0 миллибар = 1.000 × 10 2 Н / м 2 1,0 атм = 1013 миллибар

Сводка раздела

  • Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления.
  • Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.
  • Анероидный манометр измеряет давление с помощью сильфона и пружины, соединенного со стрелкой калиброванной шкалы.
  • Манометры с открытой трубкой имеют U-образную форму трубки, один конец которой всегда открыт.Он используется для измерения давления.
  • Ртутный барометр - это прибор, измеряющий атмосферное давление.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, почему жидкость достигает одинаковых уровней с обеих сторон манометра, если обе стороны открыты для атмосферы, даже если трубки имеют разный диаметр.

2. На рис. 3 показано, как выполняется обычное измерение артериального давления. Есть ли какое-либо влияние на измеряемое давление, если манометр опущен? Каков эффект поднятия руки над плечом? Каков эффект наложения манжеты на верхнюю часть ноги при стоячем положении человека? Объясните свои ответы с точки зрения давления, создаваемого весом жидкости.

3. Учитывая величину типичного артериального давления, почему для этих измерений используются ртутные, а не водяные манометры?

Задачи и упражнения

1. Найдите манометрическое и абсолютное давление в баллоне и банке с арахисом, показанные на рисунке 2, при условии, что манометр, подключенный к баллону, использует воду, а манометр, подключенный к банке, содержит ртуть. Выразите в сантиметрах воды для баллона и миллиметрах ртутного столба для сосуда, приняв h = 0.0500 м на каждую.

Рис. 2. Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неодинаковым, и поток будет идти с более глубокой стороны. (b) Положительное избыточное давление P g = hρg , передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h. (c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления P g на величину hρg .Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

2. (a) Преобразуйте нормальные показания артериального давления 120 на 80 мм рт. Ст. В ньютоны на метр в квадрате, используя соотношение для давления, обусловленного весом жидкости [латекс] \ left (P = {h \ rho g} \ right ) \\ [/ latex], а не коэффициент преобразования. (б) Обсудите, почему артериальное давление у младенца может быть ниже, чем у взрослого. В частности, учитывайте меньшую высоту, на которую необходимо перекачивать кровь.

3. Какой высоты должен быть манометр, заполненный водой, для измерения артериального давления до 300 мм рт. Ст.?

4. Скороварки существуют уже более 300 лет, хотя в последние годы их использование сильно сократилось (ранние модели имели неприятную привычку взрываться). Какое усилие должны выдерживать защелки, удерживающие крышку на скороварке, если круглая крышка имеет диаметр 25,0 см, а манометрическое давление внутри составляет 300 атм? Не обращайте внимания на вес крышки.

5. Предположим, вы измеряете артериальное давление стоящего человека, поместив манжету на его ногу на 0,500 м ниже сердца. Вычислите давление, которое вы бы наблюдали (в мм рт. Ст.), Если бы давление в сердце было 120 на 80 мм рт. Ст. Предположим, что нет потери давления из-за сопротивления в системе кровообращения (разумное предположение, поскольку основные артерии большие).

6. Подводная лодка оказалась на дне океана с люком на глубине 25,0 м.Рассчитайте усилие, необходимое для открытия люка изнутри, учитывая, что он круглый и имеет диаметр 0,450 м. Давление воздуха внутри подлодки - 1,00 атм.

7. Предполагая, что велосипедные шины идеально гибкие и выдерживают вес велосипеда и водителя только за счет давления, вычислите общую площадь контакта шин с землей. Велосипед плюс райдер имеет массу 80,0 кг, а манометрическое давление в шинах составляет 3,50 × 10 5 Па.

Глоссарий

абсолютное давление:
сумма манометрического давления и атмосферного давления
диастолическое давление:
минимальное артериальное давление в артерии
избыточное давление:
давление относительно атмосферного
систолическое давление:
максимальное артериальное давление в артерии

Избранные решения проблем и упражнения

1.Воздушный шар:

P г = 5,00 см H 2 O,

P абс = 1.035 × 10 3 см H 2 O

Банка:

P г = -50,0 мм рт. Ст.,

P абс = 710 мм рт.

3. 4.08 м

5. [латекс] \ begin {array} {} \ Delta P = \ text {38,7 мм рт. Ст.,} \\ \ text {Кровяное давление в ноге} = \ frac {\ text {159}} {\ text {119} } \ end {array} \\ [/ latex]

7.22,4 см 2

Разница между манометрическим давлением и абсолютным давлением

Нам снова и снова задают вопрос о разнице между измерением абсолютного давления и измерением манометрического давления. Чтобы ответить на этот вопрос, полезно взглянуть на определение манометрического давления и абсолютного давления. Затем сравнительно просто объясняется разница между двумя измерениями, а значит, и выбор соответствующего измерения.

Определение абсолютного давления

Абсолютное давление - это давление относительно нулевого давления в пустом, безвоздушном пространстве Вселенной. Это эталонное давление является идеальным или абсолютным вакуумом. Обозначается индексом «абс»: P абс.

Определение манометрического давления

Манометрическое давление определяется как разница между абсолютным давлением (P abs ) и преобладающим атмосферным давлением (P amb ).Обозначается индексом «e»: P e и рассчитывается следующим образом: P e = P абс - P окр.

Измерение абсолютного и манометрического давления

Различие между двумя измерениями относительно легко пояснить: при измерении манометрического давления всегда измеряется разница с текущим давлением окружающей среды. Однако это давление меняется в зависимости от погоды и высоты над уровнем моря. Измерение абсолютного давления измеряет разницу от идеального или абсолютного вакуума.Вот почему это измерение не зависит от таких факторов окружающей среды, как погода или высота над уровнем моря. Какое измерение сейчас является правильным?

На практике эти два измерения можно разделить следующим образом: в большинстве случаев задача измерения заключается в определении манометрического давления. Вот почему этот тип датчика получил наибольшее распространение. Однако, если датчик избыточного давления используется в приложении, в котором фактическая задача измерения заключается в измерении абсолютного давления, следует ожидать следующих дополнительных ошибок:

  • +/- 30 мбар, вызванных изменениями погоды
  • до 200 мбар при смене местоположения (напр.грамм. от уровня моря до 2000 м)

В зависимости от диапазона измерения эти ошибки могут быть значительными (например, в пневматике при диапазоне измерения 1 бар) или незначительными (в гидравлике при 400 бар).

Примечание
Если вы не уверены, требуется ли для вашей измерительной задачи измерение абсолютного или манометрического давления, просто свяжитесь с нами - мы будем рады вам помочь.

«Абсолютное» давление (фунт / кв. Дюйм) в зависимости от «манометрического» давления (фунт / кв. Дюйм)

Вот сценарий:

  1. Вы только что получили новый манометр Ashcroft Test Gauge.
  2. Почему ??? Потому что вы знаете, что датчик на вашей канистре недостаточно точен для надежного количественного разведения.
  3. Вы замечаете, что ваш совершенно новый тестовый манометр Ashcroft не показывает ноль, вот так:

  1. Теперь вы начинаете ОТДЫХАТЬ !!! Потому что давайте посмотрим правде в глаза ... эти датчики не из дешевых.
  2. Но прежде чем спрыгнуть со скалы и / или сбросить калибр ... давайте рассмотрим следующее:

Подобно манометру на вашей канистре, тестовый манометр Ashcroft будет показывать давление / вакуум в так называемом «манометрическом» давлении.Это не следует путать с «абсолютным» давлением, с которым связано. О чем я говорю?

Абсолютное давление обнуляется относительно идеального вакуума. Манометрическое давление обнуляется относительно местного атмосферного давления. Это означает, что когда вы стоите на уровне моря, ваше тело испытывает давление примерно 14,7 (14,696) фунтов / квадратный дюйм из-за атмосферы над вами. Мы называем это атмосферным давлением [то есть давлением в 1 атмосферу (атм)]. Вы понятия не имеете, что испытываете это каждый день, потому что вы к этому привыкли.Однако вы понимаете, что все по-другому, когда вы ныряете в бассейн и испытываете повышение давления или летите в самолете и испытываете снижение давления. Я знаю, вы знаете, о чем я говорю. В любом случае это атмосферное давление может быть измерено как 14,7 фунт / кв. Дюйм (абс.) На уровне моря.

Однако ваш новый модный манометр Ashcroft Test Gauge был настроен на это местное атмосферное давление. Поэтому, когда вы стоите на пляже со своим манометром, он будет показывать 0 фунтов на квадратный дюйм.Чтобы уточнить, когда вы находитесь на уровне моря и повышаете давление в баллоне до 30 фунтов на кв. Дюйм (манометр), вы фактически помещаете в баллон 44,7 фунтов на квадратный дюйм.

Итак, когда вы видите, что ваш ноль на манометре не соответствует норме, это, вероятно, связано с тем, что он был обнулен на другой высоте. Это не означает, что он не откалиброван. Фактически, мы поставляем все откалиброванные, но вам нужно настроить ноль. В случае с клиентом, приведенным выше, так получилось, что они работают на более высокой высоте, где было более низкое атмосферное давление (например,g., 14 psia), чем высота, на которой датчик был первоначально установлен на ноль. Это более низкое атмосферное давление выражается как более низкое манометрическое давление, которое выглядит так, как будто ноль отключен.

Краткое резюме:

Манометрическое давление = абсолютное давление - атмосферное давление

Используя приведенные выше примеры повышения давления:

30 фунтов на квадратный дюйм = 44,7 - 14,7 фунтов на квадратный дюйм (атмосферное давление на уровне моря)

0 фунтов на квадратный дюйм = 14,7 - 14,7 фунтов на квадратный дюйм (снова на уровне моря)

А теперь как насчет повторного обнуления этого тестового манометра? Это очень просто: меньший внешний винт в положении «шесть часов» (красная стрелка) - это установочный винт.Ослабьте установочный винт, а затем отрегулируйте ноль большим внутренним винтом (зеленая стрелка). Затем снова затяните установочный винт.

Смешивание избыточного и абсолютного давления кажется довольно частой ошибкой. Поэтому обязательно дважды проверяйте, с чем именно вы имеете дело.

11.6 Манометрическое давление, абсолютное давление и измерение давления - Физика колледжа, главы 1-17

Сводка

  • Определите избыточное и абсолютное давление.
  • Понимать работу анероидных барометров и барометров с открытой трубкой.

Если вы прихрамываете на заправочной станции с почти спущенной шиной, вы заметите, что манометр на авиалинии показывает почти ноль, когда вы начинаете заправлять ее. Фактически, если бы в вашей шине было зияющее отверстие, датчик показывал бы ноль, даже если в шине существует атмосферное давление. Почему датчик показывает ноль? Здесь нет никакой загадки. Манометры просто предназначены для считывания нуля при атмосферном давлении и положительного значения, когда давление выше атмосферного.

Точно так же атмосферное давление увеличивает кровяное давление во всех частях кровеносной системы. (Как отмечалось в главе 11.5 «Принцип Паскаля», полное давление в жидкости - это сумма давлений из разных источников - в данном случае сердца и атмосферы.) Но атмосферное давление не оказывает общего влияния на кровоток, поскольку оно добавляет к давлению. выходит из сердца и тоже возвращается в него. Важно то, насколько кровяное давление больше атмосферного.Таким образом, измерения артериального давления, как и давления в шинах, производятся относительно атмосферного давления.

Короче говоря, манометры очень часто игнорируют атмосферное давление, то есть считывают ноль при атмосферном давлении. Поэтому мы определяем манометрическое давление как давление относительно атмосферного давления. Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.

МАНОМЕТР ДАВЛЕНИЯ

Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления.Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.

Фактически, атмосферное давление действительно увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер. Это происходит из-за принципа Паскаля. Полное давление или абсолютное давление , таким образом, является суммой манометрического давления и атмосферного давления: [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}} = P _ {\ textbf {g}} + P _ {\ textbf { atm}}} [/ latex] где [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] - абсолютное давление, [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}}} [/ latex ] - манометрическое давление, а [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {atm}}} [/ latex] - атмосферное давление.Например, если ваш манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм ([латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {atm}}} [/ latex] в фунтах на квадратный дюйм) или 48,7 фунтов на кв. дюйм (эквивалент 336 кПа).

АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ


Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.

По причинам, которые мы рассмотрим позже, в большинстве случаев абсолютное давление в жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление равно нулю.(Отрицательное абсолютное давление - это натяжение.) Таким образом, минимально возможное избыточное давление равно [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}} = - P _ {\ textbf {atm}}} [/ latex] (это делает [ latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] ноль). Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Существует множество устройств для измерения давления, от шинных манометров до манжет для измерения кровяного давления. Принцип Паскаля имеет большое значение в этих устройствах. Непрерывная передача давления через жидкость обеспечивает точное дистанционное измерение давления.Дистанционное зондирование часто удобнее, чем установка измерительного устройства в систему, например в артерию человека.

На рис. 1 показан один из многих типов механических манометров, используемых сегодня. Во всех механических манометрах давление представляет собой силу, которая преобразуется (или преобразуется) в некоторый тип считывания.

Рисунок 1. В этом анероидном манометре используются гибкие сильфоны, соединенные с механическим индикатором для измерения давления.

Целый класс манометров использует свойство, заключающееся в том, что давление, обусловленное весом жидкости, определяется выражением [латекс] \ boldsymbol {P = h \ rho {g}}.[/ latex] Рассмотрим, например, U-образную трубку, показанную на рисунке 2. Эта простая трубка называется манометром . На рисунке 2 (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы. Таким образом, атмосферное давление одинаково снижается с каждой стороны, поэтому его эффект нивелируется. Если жидкость глубже с одной стороны, давление на более глубокой стороне больше, и жидкость течет от этой стороны до тех пор, пока глубины не сравняются.

Давайте посмотрим, как манометр используется для измерения давления. Предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex], например, игрушечный воздушный шарик на Рисунке 2 (b) или вакуумная упаковка. банка арахиса, показанная на Рисунке 2 (c).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. На рисунке 2 (b) [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] превышает атмосферное давление, тогда как на рисунке 2 (c) [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] меньше атмосферного давления. В обоих случаях [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] отличается от атмосферного давления на величину [латекс] \ boldsymbol {h \ rho {g}}, [/ latex] где [ latex] \ boldsymbol {\ rho} [/ latex] - плотность жидкости в манометре.На рисунке 2 (b) [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex] может поддерживать столб жидкости высотой [латекс] \ boldsymbol {h}, [/ latex] и поэтому должен оказывать давление [латекс] \ boldsymbol {h \ rho {g}} [/ latex], превышающее атмосферное давление (манометрическое давление [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}}} [/ latex] положительное ). На рисунке 2 (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой [латекс] \ boldsymbol {h}, [/ latex] и так [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}}} [/ latex ] меньше атмосферного давления на величину [латекс] \ boldsymbol {h \ rho {g}} [/ latex] (манометрическое давление [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}}} [/ latex] равно отрицательный).Манометр с одной стороной, открытой в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление составляет [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}} = h \ rho {g}} [/ latex] и определяется путем измерения [латекс] \ boldsymbol {h}. [/ Latex]

Рис. 2. Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неодинаковым, и поток будет идти с более глубокой стороны. (b) Положительное избыточное давление P g = hρg , передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h .(c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления P g на величину hρg . Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис. Манометры

Mercury часто используются для измерения артериального давления. Надувная манжета надевается на плечо, как показано на рисунке 3. Сжимая грушу, человек, производящий измерение, оказывает давление, которое передается в неизменном виде как на главную артерию руки, так и на манометр.Когда это приложенное давление превышает кровяное давление, кровоток под манжетой прекращается. Затем человек, производящий измерение, медленно снижает приложенное давление и ожидает возобновления кровотока. Артериальное давление пульсирует из-за перекачивающего действия сердца, достигая максимума, называемого систолическим давлением , и минимума, называемого диастолическим давлением , с каждым ударом сердца. Систолическое давление измеряется по значению [latex] \ boldsymbol {h} [/ latex], когда кровоток впервые начинается при понижении давления в манжете.Диастолическое давление измеряется по [latex] \ boldsymbol {h} [/ latex], когда кровь течет без перебоев. Типичное артериальное давление молодого взрослого человека поднимает ртуть до высоты 120 мм при систолическом и 80 мм при диастолическом. Обычно это 120 на 80 или 120/80. Первое давление соответствует максимальной мощности сердца; второй - из-за эластичности артерий в поддержании давления между ударами. Плотность ртутной жидкости в манометре 13.В 6 раз больше, чем у воды, поэтому высота жидкости будет 1 / 13,6 высоты водяного манометра. Эта уменьшенная высота может затруднить измерения, поэтому ртутные манометры используются для измерения более высоких давлений, например артериального давления. Плотность ртути такова, что [латекс] \ boldsymbol {1.0 \ textbf {мм рт. Ст.} = 133 \ textbf {Па}}. [/ Latex]

СИСТОЛИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Систолическое давление - это максимальное артериальное давление.

ДИАСТОЛИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Диастолическое давление - это минимальное кровяное давление.

Рис. 3. При обычных измерениях артериального давления надувная манжета надевается на плечо на том же уровне, что и сердце. Кровоток определяется сразу под манжетой, и соответствующие значения давления передаются на манометр, заполненный ртутью. (Источник: фотография армии США, сделанная специалистом Micah E. Clare, 4TH BCT)

Пример 1: Расчет высоты внутривенного мешка: артериальное давление и внутривенные инфузии

Внутривенные инфузии обычно производятся с помощью силы тяжести.Предполагая, что плотность вводимой жидкости составляет 1,00 г / мл, на какой высоте следует поместить мешок для внутривенного вливания над точкой входа, чтобы жидкость просто попадала в вену, если артериальное давление в вене на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного. ? Предположим, что мешок для внутривенных вливаний складной.

Стратегия для (а)

Для того, чтобы жидкость просто попала в вену, ее давление на входе должно превышать кровяное давление в вене (на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного давления). Поэтому нам нужно найти высоту жидкости, которая соответствует этому манометрическому давлению.

Решение

Сначала нам нужно преобразовать давление в единицы СИ. Поскольку [latex] \ boldsymbol {1.0 \ textbf {mm Hg} = 133 \ textbf {Pa}}, [/ latex]

[латекс] \ boldsymbol {P = 18 \ textbf {мм рт. Ст.} \ Times} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {133 \ textbf {Pa}} {1.0 \ textbf {мм рт. Ст.}}} [ / latex] [латекс] \ boldsymbol {= 2400 \ textbf {Pa}}. [/ latex]

Перестановка [latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}} = h \ rho {g}} [/ latex] для [latex] \ boldsymbol {h} [/ latex] дает [latex] \ boldsymbol {h = \ frac {P _ {\ textbf {g}}} {\ rho {g}}}.2)}} \\ {} & \ boldsymbol {=} & \ boldsymbol {0.24 \ textbf {m.}} \ End {array} [/ latex]

Обсуждение

Мешок для внутривенных вливаний должен быть размещен на высоте 0,24 м над точкой входа в руку, чтобы жидкость просто попала в руку. Как правило, мешки для внутривенных вливаний размещаются выше. Вы могли заметить, что мешки, используемые для сбора крови, размещаются под донором, чтобы кровь могла легко течь от руки к сумке, что является противоположным направлением потока, чем требуется в представленном здесь примере.

Барометр - прибор для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр показан на рисунке 4. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что [латекс] \ boldsymbol {h \ rho {g} = P _ {\ textbf {atm}}}. [/ Latex] Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает, что дает важные подсказки для синоптики. Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление зависит от высоты.Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного давления и артериального давления часто используются в миллиметрах ртутного столба. В таблице 2 приведены коэффициенты пересчета для некоторых наиболее часто используемых единиц давления.

Рисунок 4. Ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление, обусловленное весом ртути, hρg , равно атмосферному давлению. Атмосфера способна вытеснить ртуть в трубке на высоту h , потому что давление над ртутью равно нулю.2} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {1.0 \ textbf {atm} = 1013 \ textbf {миллибар}} [/ латекс] Таблица 2. Коэффициенты преобразования для различных единиц давления
  • Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления.
  • Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.
  • Анероидный манометр измеряет давление с помощью сильфона и пружины, соединенного со стрелкой калиброванной шкалы.
  • Манометры с открытой трубкой имеют U-образную форму трубки, один конец которой всегда открыт. Он используется для измерения давления.
  • Ртутный барометр - это прибор, измеряющий атмосферное давление.

Концептуальные вопросы

1: Объясните, почему жидкость достигает одинаковых уровней с обеих сторон манометра, если обе стороны открыты для атмосферы, даже если трубки имеют разный диаметр.

2: На рис. 3 показано, как выполняется обычное измерение артериального давления.Есть ли какое-либо влияние на измеряемое давление, если манометр опущен? Каков эффект поднятия руки над плечом? Каков эффект наложения манжеты на верхнюю часть ноги при стоячем положении человека? Объясните свои ответы с точки зрения давления, создаваемого весом жидкости.

3: Учитывая величину типичного артериального давления, почему для этих измерений используются ртутные, а не водяные манометры?

Задачи и упражнения

1: Найдите манометрическое и абсолютное давление в баллоне и банке с арахисом, показанных на рисунке 2, при условии, что манометр, подключенный к баллону, использует воду, а манометр, подключенный к банке, содержит ртуть.Выразите в сантиметрах воды для баллона и миллиметрах ртутного столба для банки, взяв для каждого [латекс] \ boldsymbol {h = 0,0500 \ textbf {m}} [/ латекс].

2: (a) Преобразуйте нормальные показания артериального давления 120 на 80 мм рт. Ст. В ньютоны на метр в квадрате, используя соотношение для давления, обусловленного весом жидкости [латекс] \ boldsymbol {(P = h \ rho {g })} [/ latex], а не коэффициент преобразования. (б) Обсудите, почему артериальное давление у младенца может быть ниже, чем у взрослого.В частности, учитывайте меньшую высоту, на которую необходимо перекачивать кровь.

3: Какой высоты должен быть манометр, заполненный водой, чтобы измерять артериальное давление до 300 мм рт.

4: Скороварки существуют уже более 300 лет, хотя в последние годы их использование сильно сократилось (ранние модели имели неприятную привычку взрываться). Какое усилие должны выдерживать защелки, удерживающие крышку на скороварке, если круглая крышка изготовлена ​​из [латекса] \ boldsymbol {25.0 \ textbf {cm}} [/ latex] в диаметре и манометрическое давление внутри 300 атм? Не обращайте внимания на вес крышки.

5: Предположим, вы измеряете артериальное давление стоящего человека, поместив манжету на его ногу на 0,500 м ниже сердца. Вычислите давление, которое вы бы наблюдали (в мм рт. Ст.), Если бы давление в сердце было 120 на 80 мм рт. Ст. Предположим, что нет потери давления из-за сопротивления в системе кровообращения (разумное предположение, поскольку основные артерии большие).

6: Подводная лодка оказалась на дне океана с люком на глубине 25,0 м. Рассчитайте усилие, необходимое для открытия люка изнутри, учитывая, что он круглый и имеет диаметр 0,450 м. Давление воздуха внутри подлодки - 1,00 атм.

7: Предполагая, что велосипедные шины идеально гибкие и выдерживают вес велосипеда и водителя только за счет давления, рассчитайте общую площадь контакта шин с землей. Велосипед плюс райдер имеет массу 80.5 \ textbf {Pa}}. [/ Latex]

Глоссарий

абсолютное давление
сумма манометрического давления и атмосферного давления
диастолическое давление
минимальное артериальное давление в артерии
избыточное давление
давление относительно атмосферного
систолическое давление
максимальное артериальное давление в артерии

Решения

Задачи и упражнения

1:

Воздушный шар:

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}} = 5.3 \ textbf {cm H} _2 \ textbf {O}.} [/ Latex]

Банка:

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {g}} = - 50,0 \ textbf {мм рт. Ст.},} [/ Латекс]

[латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {abs}} = 710 \ textbf {мм рт. Ст.} [/ Латекс]

3:

4,08 м

5:

[латекс] \ boldsymbol {\ Delta {P} = 38,7 \ textbf {мм рт. Ст.},} [/ Латекс]

[латекс] \ boldsymbol {\ textbf {Кровяное давление в ногах} = \ frac {159} {119}}. [/ Latex]

7:

[латекс] \ boldsymbol {22.2} [/ латекс]

Что такое манометрическое давление - определение

Когда давление измеряется относительно атмосферного давления (14,7 фунта на кв. Дюйм), оно называется манометрическим давлением (фунт / кв. Дюйм). Термин «манометрическое давление» применяется, когда давление превышает атмосферное давление, патм. Тепловая инженерия

Что такое давление

Давление - это мера силы , прилагаемой на единицу площади на границах вещества. Стандартная единица измерения давления в системе СИ - Ньютон на квадратный метр или паскаль (Па) .Математически:

p = F / A

, где

  • p - давление
  • F - нормальная сила
  • A - площадь границы

Паскаль определяется как сила 1Н, приложенная к единице площади.

Однако для большинства инженерных задач это довольно маленькая единица, поэтому удобно работать с кратными паскалям: кПа , бар и МПа .
  • 1 МПа 10 6 Н / м 2
  • 1 бар 10 5 Н / м 2
  • 1 кПа 10 3 Н / м 2
  • В общем, давление или сила, действующая на единицу площади на границах вещества, вызывается столкновениями молекул вещества с границами системы. Когда молекулы ударяются о стенки, они проявляют силы, которые пытаются вытолкнуть стенки наружу.Силы, возникающие в результате всех этих столкновений, вызывают давление , оказываемое системой на ее окружение. Давление как интенсивная переменная постоянно в замкнутой системе. На самом деле это актуально только в жидких или газовых системах.

    [xyz-ihs snippet = ”pressure”]

    Манометрическое давление

    Давление, как описано выше, называется абсолютным давлением . Часто бывает важно различать абсолютное давление и манометрическое давление .В этой статье термин «давление» относится к абсолютному давлению, если явно не указано иное. Но в технике мы часто имеем дело с давлениями, которые составляют , измеренные некоторыми приборами . Хотя абсолютные давления должны использоваться в термодинамических соотношениях, устройства для измерения давления часто указывают разницу между абсолютным давлением в системе и абсолютным давлением атмосферы, существующей вне измерительного устройства. Они измеряют манометрическое давление .

    • Абсолютное давление. Когда давление измеряется относительно абсолютного вакуума, оно называется абсолютным давлением (psia). Абсолютные фунты на квадратный дюйм (psia) используются, чтобы прояснить, что давление относится к вакууму, а не к атмосферному давлению окружающей среды. Поскольку атмосферное давление на уровне моря составляет около 101,3 кПа (14,7 фунтов на квадратный дюйм), оно будет добавлено к любым показаниям давления, сделанным в воздухе на уровне моря.
    • Манометрическое давление. Когда давление измеряется относительно атмосферного давления (14.7 фунтов на кв. Дюйм), это называется избыточным давлением (фунт / кв. Дюйм). Термин «манометрическое давление» применяется, когда давление в системе превышает местное атмосферное давление, p атм . Последняя шкала давления была разработана, потому что почти все манометры регистрируют ноль, когда они открыты для атмосферы. Манометрическое давление является положительным, если оно выше атмосферного, и отрицательным, если оно ниже атмосферного.

    p калибр = p абсолютный - p абсолютный; атм

    • Атмосферное давление. Атмосферное давление - это давление в окружающем воздухе на поверхности земли или «близко» к ней. Атмосферное давление зависит от температуры и высоты над уровнем моря. Стандартное атмосферное давление приближается к среднему давлению на уровне моря на 45 ° северной широты. Стандартное атмосферное давление определяется на уровне моря 273 o K (0 o C) и составляет:
      • 101325 Па
      • 1.01325 бар
      • 14,696 psi
      • 760 мм рт. Ст.
      • 760 торр
    • Отрицательное манометрическое давление - вакуумное давление. Когда местное атмосферное давление больше, чем давление в системе, используется термин вакуумное давление . Идеальный вакуум соответствовал бы абсолютному нулевому давлению. Конечно, возможно отрицательное манометрическое давление, но невозможно отрицательное абсолютное давление.Например, абсолютное давление 80 кПа может быть описано как манометрическое давление -21 кПа (то есть на 21 кПа ниже атмосферного давления 101 кПа).

    p вакуум = p абсолютный; атм - p абсолютное

    Например, автомобильная шина, накачанная на 2,5 атм (36,75 фунт / кв. дюйм) выше местного атмосферного давления (скажем, 1 атм или 14,7 фунта / кв. 2.5 + 1 = 3,5 атм (36,75 + 14,7 = 51,45 фунтов на кв. Дюйм или 36,75 фунтов на кв. Дюйм).

    С другой стороны, конденсационные паровые турбины (на атомных электростанциях) выпускают пар под давлением значительно ниже атмосферного (например, при 0,08 бар, 8 кПа или 1,16 фунт / кв. Дюйм абс.) И в частично конденсированном состоянии. В относительных единицах это отрицательное избыточное давление около - 0,92 бара, - 92 кПа или - 13,54 фунта на кв.

    Ссылки:

    Физика реактора и теплогидравлика:
    1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
    2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
    3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
    4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994, ISBN: 978-0412985317
    5. Тодреас Нил Э., Казими Муджид С. Ядерные системы Том I: Основы теплогидравлики, второе издание.CRC Press; 2 издание, 2012 г., ISBN: 978-0415802871
    6. Зохури Б., МакДэниел П. Термодинамика в системах атомных электростанций. Springer; 2015, ISBN: 978-3-319-13419-2
    7. Моран Михал Дж., Шапиро Ховард Н. Основы инженерной термодинамики, пятое издание, John Wiley & Sons, 2006, ISBN: 978-0-470-03037-0
    8. Кляйнштройер К. Современная гидродинамика. Springer, 2010 г., ISBN 978-1-4020-8670-0.
    9. Министерство энергетики США, ТЕРМОДИНАМИКА, ТЕПЛООБМЕН И ПОТОК ЖИДКОСТИ.Справочник по основам DOE, том 1, 2 и 3. Июнь 1992 г.

    Мы надеемся, что эта статья, Манометрическое давление , вам поможет. Если это так, даст нам отметку на боковой панели. Основная цель этого сайта - помочь общественности узнать интересную и важную информацию о теплотехнике.

    Манометрическое давление - обзор

    Тензометрические преобразователи давления.

    Датчики давления с тензометрическим датчиком обладают рядом полезных свойств.Форма конструкции позволяет спроектировать компактный узел для точной и надежной работы в экстремальных условиях окружающей среды и с высококоррозионными жидкостями.

    Выходной сигнал принимает форму переменного постоянного тока. напряжение, которое не зависит от щеточных контактов (как в случае с потенциометрическими датчиками), и напряжение сигнала достаточно высокое, чтобы быть совместимым с большинством систем сбора данных.

    Для создания тензометрических преобразователей давления используются различные методы, но все они основаны на одном из двух принципов, а именно «связанном» или «несвязанном».Связанная форма является самой простой формой конструкции, поскольку она включает присоединение тонкой проволоки или пьезоэлектрического тензодатчика путем непосредственного приклеивания к напорной диафрагме. Манометр без склеивания, возможно, является более универсальной формой конструкции. Он состоит из тонкой вольфрам-платиновой резистивной проволоки диаметром около 5 мкм, намотанной на сапфировые стойки, которые установлены на звездообразно-пружинной конструкции. Нити проводов зацементированы высокотемпературной эпоксидной смолой для обеспечения максимальной стабильности чувствительного элемента в жестких вибрационных средах.Этот тип датчика давления обеспечивает широкий диапазон чувствительности за счет изменения толщины диафрагмы и площади суммирования усилий, толщины звездообразной пружины и сопротивления провода тензодатчика.

    Один производитель произвел преобразователи для диапазонов давления от 0–15 кПа до 0–66 МПа и температур от –160 ° C до + 325 ° C. Доступны многочисленные варианты, специально разработанные для защиты от ядерного излучения или агрессивных жидкостей, с точностью (включая комбинированные погрешности линейности и гистерезиса) ± 0.5% от полного диапазона выходного сигнала. Используются два измерительных устройства; в одном используется ромбическая структура, описанная ниже, в другом - «плоское» чувствительное устройство, причем оба разработаны с целью минимизировать эффекты вибрации и ускорения за счет уменьшения массы чувствительного элемента, насколько это возможно, в соответствии с натяжением пружины.

    Принципиальная схема элемента датчика давления тензодатчика без скрепления показана на рис. , рисунки 31, и , 32, .

    Рисунок 31.Тензометрический датчик давления без склеивания

    Рисунок 32. Конфигурация мостовой схемы.

    Предоставлено Bell and Howell Ltd, подразделение электроники и приборов.

    В основе преобразователя лежит тензодатчик, который подвергается деформации, приложенной к обмоткам, посредством сил, которые, в свою очередь, прикладываются контролируемым образом с помощью измеряемой силы давления. Типичный узел преобразователя показан в разрезе на Рис. 33 . Давление вызывает смещение диафрагмы.Силовой стержень, соединенный с центром диафрагмы, передает силу (пропорциональную приложенному давлению) на чувствительный элемент. Преобразователи этого типа были разработаны для удовлетворения требований медицинских, аэрокосмических, ядерных и промышленных сред.

    Рисунок 33. Тензометрический датчик давления без приклеивания.

    Предоставлено Bell and Howell Ltd, подразделение электроники и приборов.

    Преобразователь, представляющий особый интерес для промышленного применения, - это тензодатчик со связкой, предназначенный для измерения низкого перепада давления при высоком линейном давлении до 20 МПа.Устройство преобразует перепады давления в диапазоне от 0–250 см до 0–750 см водяного столба в пропорциональную электрическую мощность от 0 до 15 мВ постоянного тока.

    Защита от избыточного давления обеспечивается механическими ограничителями, что позволяет датчику выдерживать избыточное давление в 20 МПа, приложенное с обеих сторон, без отклонений в технических характеристиках. Утверждается, что одна такая конструкция выдерживает давление 24 МПа без разрыва диафрагмы. Электрическая сеть, установленная в распределительной коробке, обеспечивает компенсацию изменений выходного нулевого давления и выходного полного давления из-за изменений температуры.Устройство имеет возможность калибровки внешнего шунта.

    Давление

    Давление в жидкости определяется как

    «нормальная сила на единицу площади, действующая на воображаемую или реальную плоскую поверхность в жидкости или газе»

    Уравнение для давления может быть выражено как:

    p = F / A (1)

    где

    p = давление (фунт / дюйм 2 (psi), фунт / фут 2 (psf) , Н / м 2 , кг / мс 2 (Па))

    F = усилие (Н) 1)

    A = площадь (дюйм 2 , ft 2 , m 2 )

    1) В британско-английской инженерной системе особое внимание следует уделять силовой единице.Базовая единица измерения массы - снаряд, а единица измерения силы - фунт ( фунт ) или фунт силы ( фунт f ).

    Абсолютное давление

    Абсолютное давление - p abs - измеряется относительно абсолютного нулевого давления - давления, которое возникает при абсолютном вакууме. Все расчеты, связанные с газовым законом, требуют, чтобы давление (и температура) выражались в абсолютных единицах.

    Манометрическое давление

    Манометр часто используется для измерения разности давлений между системой и окружающей атмосферой.Это давление часто называется манометрическим давлением и может быть выражено как

    p г = p с - p атм (2)

    где

    p g = манометрическое давление (Па, фунт / кв. Дюйм)

    p с = давление в системе (Па, фунт / кв. Дюйм)

    p атм = атмосферное давление (Па, фунт / кв. Дюйм)

    Атмосферное давление

    Атмосферное давление - это давление в окружающем воздухе на поверхности земли или "близко" к ней.Атмосферное давление зависит от температуры и высоты над уровнем моря.

    Стандартное атмосферное давление

    Стандартное атмосферное давление ( атм ) обычно используется в качестве эталона при перечислении плотностей и объемов газа. Стандартное атмосферное давление определяется на уровне моря при 273 o K (0 o C) и составляет 1,01325 бар или 101325 Па (абсолютное) . Иногда используется температура 293 o K (20 o C) .

    В британских единицах стандартное атмосферное давление составляет 14,696 фунтов на квадратный дюйм.

    • 1 атм = 1,01325 бар = 101,3 кПа = 1,013 10 5 Па = 14,696 фунтов на кв. Дюйм ( фунт / дюйм 2 ) = 760 мм рт. Ст. = 10,33 м вод. Ст. 2 O = 760 торр = 29,92 дюйма рт. = 1013 мбар = 1,0332 кг f / см 2 = 33,90 футов H 2 O

    Единицы давления

    Поскольку 1 Па - это малая единица давления, широко используется единица измерения давления гектопаскаль (гПа), особенно в метеорологии.Единица килопаскаль (кПа) обычно используется при проектировании технических приложений, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, трубопроводные системы и т. Д.

    • 1 гектопаскаль = 100 Паскаль = 1 миллибар
    • 1 килопаскаль = 1000 Паскаль
    Некоторые уровни давления
    • 10 Па - давление ниже 1 мм водяного столба 8
    • кПа
    • --0007 кПа приблизительно давление, оказываемое 10 г массой на 1 см 2 площадь
    • 10 кПа - давление ниже 1 м водяного столба или падение давления воздуха при движении с уровня моря до 1000 высота м
    • 10 МПа - давление на сопле в моечной машине «высокого давления»
    • 10 ГПа - давление, достаточное для образования алмазов
    Некоторые альтернативные единицы давления
    • 1 бар - 100000 Па
    • 1 миллибар - 100 Па
    • 1 атмосфера - 101325 Па
    • 1 мм рт. Ст. - 133 Па
    • 1 дюйм рт. Ст. - 3386 Па

    торр (часто используется в вакуумных приложениях) назван в честь Торричелли и представляет собой давление, создаваемое столбиком ртути высотой 1 мм , равным 1/760 th атмосферы.

    • 1 атм = 760 торр = 14,696 фунт / кв. Дюйм = 1,013 бар

    фунта на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм) обычно использовался в Великобритании, но теперь его заменяют почти во всех странах, кроме США, на Единицы СИ. Поскольку атмосферное давление составляет 14,696 фунтов на квадратный дюйм - столб воздуха на площади в один квадратный дюйм от поверхности Земли до космоса - весит 14,696 фунтов фунтов.

    Штанга (бар) обычно используется в промышленности.Один бар составляет 100000 Па , и для большинства практических целей может быть приблизительно равен одна атмосфера , даже если

    1 бар = 0,9869 атм = 14,5 фунтов на кв.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *