Манометр для измерения. Манометры для измерения давления: виды, принцип работы, применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое манометр. Для чего используются манометры. Какие бывают виды манометров. Как работает жидкостный манометр. В чем преимущества деформационных манометров. Где применяются поршневые манометры.

Содержание

Что такое манометр и для чего он нужен

Манометр — это прибор для измерения давления жидкостей и газов в замкнутых системах. Название происходит от греческих слов «manos» (неплотный, разреженный) и «metreo» (измеряю). В отличие от барометра, измеряющего атмосферное давление, манометр показывает избыточное давление относительно атмосферного.

Основные функции манометров:

Измерение давления в различных технических системах и оборудовании
Контроль давления в трубопроводах, резервуарах, котлах
Обеспечение безопасности работы оборудования, работающего под давлением
Регулировка и настройка пневматических и гидравлических систем

Виды манометров по принципу действия

В зависимости от конструкции и принципа работы выделяют следующие основные виды манометров:

1. Жидкостные манометры

Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления столбом жидкости. Типичный пример — U-образная трубка, частично заполненная жидкостью (ртутью, водой, спиртом). При подаче давления в одно колено трубки уровень жидкости в нем понижается, а в другом повышается. По разнице уровней определяют величину давления.

2. Деформационные манометры

Работают за счет деформации упругих элементов под действием давления. Наиболее распространены приборы с трубкой Бурдона — изогнутой металлической трубкой, которая распрямляется при повышении давления. Движение свободного конца трубки передается на стрелку прибора.

3. Поршневые манометры

Давление уравновешивается силой, действующей на поршень известной площади. Измеряемое давление определяется по массе грузов, размещенных на поршне. Используются как эталонные приборы высокой точности.

Преимущества и недостатки различных типов манометров

Каждый тип манометров имеет свои сильные и слабые стороны:

Жидкостные манометры:

Преимущества:

Простота конструкции
Высокая точность измерений
Наглядность показаний

Недостатки:

Хрупкость
Чувствительность к вибрациям
Необходимость строго вертикальной установки

Деформационные манометры:

Преимущества:

Компактность и прочность
Широкий диапазон измерений
Нечувствительность к вибрациям

Недостатки:

Меньшая точность по сравнению с жидкостными
Возможность остаточных деформаций при перегрузках

Поршневые манометры:

Преимущества:

Высочайшая точность измерений
Возможность использования в качестве эталонов

Недостатки:

Сложность конструкции

Высокая стоимость
Необходимость точной установки

Области применения различных типов манометров

Выбор типа манометра зависит от конкретной задачи и условий эксплуатации:

Жидкостные манометры:

Лабораторные исследования
Калибровка других приборов
Измерение малых давлений и разрежений

Деформационные манометры:

Промышленное оборудование
Системы отопления и водоснабжения
Автомобильная техника
Бытовые приборы

Поршневые манометры:

Метрологические лаборатории
Калибровка и поверка других манометров
Высокоточные измерения в научных исследованиях

Как выбрать подходящий манометр

При выборе манометра следует учитывать несколько ключевых факторов:

Диапазон измерений — должен соответствовать ожидаемым значениям давления с запасом 25-50%.
Класс точности — определяет погрешность измерений. Выбирается исходя из требуемой точности.

Условия эксплуатации — температура, влажность, вибрации, агрессивность среды.
Тип присоединения — резьба, фланец и т.д. Должен соответствовать месту установки.
Материал корпуса и измерительного элемента — важно для работы с агрессивными средами.

Для большинства промышленных и бытовых применений оптимальным выбором являются деформационные манометры. Они сочетают достаточную точность, надежность и приемлемую стоимость.

Правила эксплуатации и обслуживания манометров

Для обеспечения точности измерений и долговечности манометров необходимо соблюдать следующие правила:

Устанавливать манометры строго в соответствии с инструкцией производителя
Не допускать перегрузок выше максимального значения шкалы
Защищать приборы от вибраций, ударов и резких колебаний давления
Регулярно проводить поверку манометров в соответствии с установленными интервалами

Своевременно заменять изношенные уплотнения и другие расходные материалы
Хранить и транспортировать манометры в специальной упаковке, защищающей от повреждений

При соблюдении этих правил манометры будут долго служить и обеспечивать точные измерения давления в различных системах и оборудовании.

Современные тенденции в развитии манометров

Развитие технологий привело к появлению новых типов манометров и усовершенствованию существующих:

Цифровые манометры с электронным дисплеем и возможностью передачи данных
Интеллектуальные датчики давления с функциями самодиагностики и калибровки
Беспроводные манометры для удаленного мониторинга давления
Многофункциональные приборы, сочетающие измерение давления, температуры и других параметров
Манометры с повышенной устойчивостью к агрессивным средам и экстремальным условиям

Эти инновации позволяют повысить точность измерений, упростить обслуживание и расширить возможности применения манометров в различных отраслях промышленности.

Манометр — из чего состоит? Виды и типы

Что такое манометр

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Единица измерения давления:

паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

при накачивании автомобильных шин;
в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
в нефтяной и газодобывающей промышленности;
для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р₁). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р₂). При изменении Р₁ уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h₁ − h₂, можно узнать, насколько изменилось давление Δp = p₁ − p₂.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) равно 9,8 H/кг.

Интересный факт!

Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Интересный факт!

Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G₁+ G₂.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

, где G₁— масса грузов, G₂— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Учёба без слёз (бесплатный гайд для родителей)

Пошаговый гайд от Екатерины Мурашовой о том, как перестать делать уроки за ребёнка и выстроить здоровые отношения с учёбой.

Задачи

Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м². Определите давление бензина на дно канистры. Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Решение:

Нам известно:

h = 0,6 м;

ρ = 710 кг/м².

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

Р = ρgh;

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

Решение:

Итак, у нас дано:

G₁= 3 кг;

G₂= 300 гр = 0,3 кг;

F = 2 см² = 0,0002 м²;

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Ответ: 161,7 кПа.

Манометры для измерения давления РОСМА в Саратове

Компания «Армада» реализует манометры для измерения давления воды и газообразных сред в Саратове. Вы сможете заказать приборы стандартного и специального исполнения, купить манометры для измерения давления в системах отопления, водоснабжения, вентиляции. Для постоянных заказчиков действует система скидок. Позвоните менеджерам 8 (8452) 63-53-53, 8 (8452) 25-33-25 или отправьте заявку по электронной почте [email protected]

Категории: Манометры ФИЗТЕХ Манометры сварочные Манометры технические Манометры электроконтактные Манометры точных измерений Манометры виброустойчивые Манометры коррозионностойкие

Сортировать

org/Product»>
Хит!

Термоманометры МПТ «Физтех» предназначены для одновременного измерения температуры и избыточного давления неагрессивных к медным сплавам сред….

Термоманометр МПТ

Быстрый просмотр
Манометр ТМ 210Р Росма для измерения давления ацетилена с диаметром корпуса 50 мм. Прибор имеет радиальное присоединение.

Манометр ацетиленовый радиальный ТМ-210 Р

Быстрый просмотр
Манометр ТМ 210Р Росма для измерения давления кислорода с диаметром корпуса 50 мм. Прибор имеет радиальное присоединение.

Манометр кислородный радиальный ТМ-210 Р

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр технический показывающий ТМ-210 Р с диаметром корпуса 50 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Р», радиальное

манометр

Быстрый просмотр
Манометр технический показывающий ТМ-210 Т с диаметром корпуса 50 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Т» – осевое…

Манометр общетехнический ТМ-210 Т

Быстрый просмотр
Манометр ТМ 210Р Росма для измерения давления пропана с диаметром корпуса 50 мм. Прибор имеет радиальное присоединение.

Манометр пропановый радиальный ТМ-210 Р

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр Юмас с диаметром корпуса 100 мм для измерения избыточного давления в сфере ЖКХ. Исполнение радиальное.

Манометр МП ЮМАС эконом вариант

Быстрый просмотр
Манометр технический показывающий ТМ-310 Т с диаметром корпуса 63 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Т» – осевое…

Манометр технический ТМ-310 Т

Быстрый просмотр
Хит!

Манометр технический показывающий ТМ-310 Р с диаметром корпуса 63 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Р» –…

Манометр технический ТМ-310 Р

Быстрый просмотр
org/Product»>
Хит!

Манометр общетехнический МП2-Уф «Физтех» для измерения избыточного давления некристаллизующихся, неагрессивных по отношению к медным сплавам сред…

Манометр общетехнический МП2-Уф d.50

Быстрый просмотр
Манометр виброустойчивый в корпусе из нержавеющей стали ТМ-520 Р для измерения давления воды, воздуха, газа. Диаметр корпуса: 63 мм/100 мм….

тм-610

Быстрый просмотр
Манометр виброустойчивый в корпусе из нержавеющей стали ТМ-520 Т для измерения давления воды, воздуха, газа. Диаметр корпуса: 63 мм/100 мм….

Манометр промышленный виброустойчивый ТМ-520 Т

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр технический показывающий ТМ-510 Т с диаметром корпуса 100 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Т» –…

Манометр технический ТМ-510 Т

Быстрый просмотр
Хит!

Манометр технический показывающий ТМ-510 Р с диаметром корпуса 100 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Р» –…

Манометр технический ТМ-510 Р

Быстрый просмотр
Манометр виброустойчивый ДМ8008-ВУф «Физтех» в корпусе 63 мм из нержавеющей стали. Основное назначение – измерение избыточного и/или…

Манометр виброустойчивый ДМ8008-ВУф исп 1 d.63

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр коррозионностойкий из нержавеющей стали ТМ-321 Р для измерения давления агрессивных жидких и газообразных, не вязких и не…

Манометр промышленный коррозионностойкий ТМ-321 Р

Быстрый просмотр
Манометр коррозионностойкий из нержавеющей стали ТМ-321 Т для измерения давления агрессивных жидких и газообразных, не вязких и не. ..

Манометр промышленный коррозионностойкий ТМ-321 Т

Быстрый просмотр
Хит!

Манометр технический показывающий ТМ-610 Р с диаметром корпуса 150 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера: «Р» –…

Манометр технический ТМ-610 Р

Быстрый просмотр
org/Product»>
Напоромер показывающий мембранный КМ-11 Р для измерения низкого давления сухих газообразных сред, неагрессивных к медным сплавам. Присоединение…

Напоромер мембранный КМ-11 Р

Быстрый просмотр
Манометр общетехнический МП3-Уф «Физтех» для измерения избыточного давления некристаллизующихся, неагрессивных по отношению к медным сплавам сред. ..

Манометр общетехнический МП3-Уф d.100

Быстрый просмотр
New!

Манометры коррозионностойкие ДВ8008-ВУф Кс исп 1 (без заполнения) «Физтех» для измерения избыточного и/или вакуумметрического давления агрессивных…

Манометр коррозионностойкий ДМ8008-ВУф Кс исп 1 d. 63

Быстрый просмотр
Манометр общетехнический электроконтактный ТМ 510.05 для управления внешними электрическими цепями в схемах сигнализации, автоматики и блокировки…

Манометр с электроконтактной приставкой ТМ 510.05

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр электроконтактный сигнализирующий ДМ2010ф исп. V «Физтех» для измерения избыточного и/или вакуумметрического давления некристаллизующихся,…

Манометр электроконтактный ДМ2010ф d.100

Быстрый просмотр
Хит!

Манометр общетехнический МП4-Уф «Физтех» для измерения избыточного давления некристаллизующихся, неагрессивных по отношению к медным сплавам сред. ..

Манометр общетехнический МП4-Уф d.160

Быстрый просмотр
Манометр технический показывающий котловой ТМ-810 Р с диаметром корпуса 250 мм для измерения давления воды, воздуха, газа. Расположение штуцера:…

Манометр технический котловой ТМ-810 Р

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр электроконтактный сигнализирующий ДМ2005ф исп. V «Физтех» для измерения избыточного и/или вакуумметрического давления некристаллизующихся,…

Манометр электроконтактный ДМ2005ф d.160

Быстрый просмотр
Манометр аммиачный промышленный ТМ-521 с дополнительной температурной шкалой для измерения избыточного и вакуумметрического давления жидкого,. ..

Манометр коррозионностойкий аммиачный ТМ-521

Быстрый просмотр
Манометр общетехнический электроконтактный ТМ 610.05 для управления внешними электрическими цепями в схемах сигнализации, автоматики и блокировки…

Манометр с электроконтактной приставкой ТМ 610.05

Быстрый просмотр
org/Product»>
Манометр виброустойчивый ДМ8008-ВУф «Физтех» в корпусе 100 мм из нержавеющей стали. Основное назначение – измерение избыточного и/или…

Манометр виброустойчивый ДМ8008-ВУф d.100

Быстрый просмотр
Напоромер показывающий мембранный КМ-22 Р для измерения низкого давления сухих газообразных сред, неагрессивных к медным сплавам. Присоединение…

Напоромер мембранный нержавеющий КМ-22 Р

Быстрый просмотр

обзор видов измерителей, их устройство и принцип действия

Нередко появляется необходимость в измерении давления, создаваемого газом. Например, в баллонах, в газопроводах, в различных емкостях и сосудах. Для контроля и мониторинга показателей применяют манометры для измерения давления газа. Эти устройства служат в разных сферах жизнедеятельности, начиная от медицины, заканчивая тяжелой промышленностью.

Для того чтобы приобретение прибора оказалось не напрасным, а купленный манометр соответствовал требованиям производственных процессов, стоит ознакомиться с классификацией. Мы познакомим вас с разновидностями измерителей давления газа. Расскажем об их конструктивных особенностях и принципах действия.

Содержание статьи:

Классификация по типу измеряемого давления
Классификация по принципу работы
- Деформационный вид манометров
- Грузопоршневой тип манометров
- Электрический измеритель газообразной среды
- Жидкостные измерительные приборы
Деление по функциональному назначению
- Манометры общетехнического назначения
- Группа специальных манометров
- Эталонные устройства для измерения давления
Выводы и полезное видео по теме

Классификация по типу измеряемого давления

Приборы, служащие для получения данных о параметрах давления газа в газгольдерах, транспортирующих магистралях, в и прочих резервуарах, классифицируются по нескольким признакам. Они различаются по своему устройству и принципу действия.

Устройства, с помощью которых измеряют давление, подразделяются на классы по:

виду измеряемого давления;
назначению;
принципу действия;
классу точности.

По виду измеряемого давления приборы, предназначенные для определения точных показателей, делят на манометры, вакуумметры, тягомеры, напоромеры, барометры и другие.

В зависимости от степени защищенности от влияния внешней среды производят следующие приборы:

стандартные;
защищенные от попадания пыли;
водонепроницаемые;
защищенные от агрессивных сред;
взрывоустойчивые.

Одно изделие может сочетать в себе несколько видов защиты.

На схеме представлено разделение измерительных устройств по принципу действия, по виду давления, по применению и по отображению. Жидкостные и грузопоршневые приборы для получения данных о давлении газа применяют редко

Манометр представляет собой небольшой по размерам прибор, с использованием которого измеряют давление или разность давлений. Принцип работы этого контрольно-измерительного прибора зависит от его внутреннего устройства. В пределах одного класса они еще подразделяются на группы в зависимости от класса точности.

Чтобы измерить абсолютное давление, показатели которого отсчитывают от абсолютного нуля (вакуума), применяют абсолютные манометры. Избыточное давление определяют манометром избыточного давления. В общем случае все разновидности таких приборов называют одним словом: «манометр».

Большинство разновидностей манометров предназначено для измерения величин избыточного давления. Их особенность в том, что они показывают давление, представляющее разницу между абсолютным и атмосферным.

Вакуумметры — это устройства, показывающие значение давления разреженного газа. Применяя мановакуумметры, измеряют избыточное давление и давление разреженного газа. Информация отображается на единой шкале.

С помощью напоромеров определяют параметры избыточного давления со значениями до 40 кПа. Тягомеры, напротив, позволяют измерить разреженность до – 40 кПа. Тягонапоромерами измеряют разреженность и избыточное давление в интервале от – 20 до + 20 кПа.

Манометры применяют в самых разнообразных отраслях. Работа с газом предполагает высокий риск, поэтому важно контролировать все показатели системы. Информация о давлении дает пользователям сведения о текущем состоянии измеряемого объекта

Дифференциальными манометрами можно определить разность давлений в двух подлежащих исследованию произвольных точках. Микроманометр — это дифманометр, позволяющий измерить значения разности давлений в пределах 40 кПа.

Классификация по принципу работы

Газовые манометры в зависимости от механизма считывания показаний делят на:

Деформационные;
Электрические;
Грузопоршневые;
Жидкостные.

Каждый тип имеет свои характерные особенности.

Деформационный вид манометров

Принцип и основы действия устройств деформационного класса заключается в том, что давление воздействует на чувствительный элемент прибора, который деформируется. Уровень давления определяется степенью деформации.

Деформационные манометры выпускают с трубчато-пружинными, сильфонными или мембранными рабочими компонентами, обладающими высокой чувствительностью

Воспринимающими элементами в трубчато-пружинных устройствах являются трубчатые пружины. Эти изделия представляют из себя согнутые кругом трубки с поперечным овальным сечением. Газ оказывает воздействие на внутреннюю поверхность трубки. В ходе этого воздействия трубка деформируется и изменяет свою форму, приближаясь к округлой.

Один конец трубки запаян и способен перемещаться. Второй открыт и зафиксирован держателями. При искривлении пружинной трубки воздействие также оказывается и на кольца, которые затем разгибают пружину. Запаянный конец пружины двигается в соответствии с силой давления. Это движение передается на измерительную шкалу.

При измерении давления до 40 бар используются кругообразные пружины. При более высоком давлении применяются винтовые или спиралеобразные пружины, находящиеся в одной плоскости. Погрешность показаний при измерении давления данным методом составляет от 1 до 4%.

Мембранные и сильфонные чувствительные элементы позволяют эффективно измерять небольшие значения избыточного и вакуумметрического давления.

Сильфон производится по принципу сантехнического сильфонного шланга. Представляет он собой тонкостенную металлическую трубку из подвижных поперечных колец. В зависимости от материала и параметров изготовления сильфон может быть более или менее жестким.

Под воздействием высокой температуры со временем накапливаются пластические деформации, что нарушает правильность показаний. К тому же при повышенной температуре и пульсации давления ускоряется изменение статической характеристики

Чувствительные мембранные элементы имеют наибольшее разнообразие. Класс точности таких устройств не бывает выше 1,5. В таких приборах предусмотрена защитная система. В случае перегрузки мембрана упирается в специальное защитное устройство.

Мембранные коробки часто устанавливают в приборах, измеряющих напор и разряжение. Напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с мембранными коробками производят с классами точности 1,5; 2,5 и лимитом измерения до 25 кПа.

Плоские мембраны имеют небольшое перемещение рабочей точки, поэтому их чаще всего используют для преобразования давления в силу. Они нестабильны, но хорошо рассчитываются.

Гофрированные мембраны вместе с аналогичными коробками используются для улучшения статической характеристики. Первые лучше перемещаются, однако плохо поддаются расчету. Вторые используются гораздо чаще благодаря своей пониженной жесткости.

Чтобы измерить малые значения давления пользуются устройствами с вялыми мембранами.

Приборы нуждаются в защите от воздействия высокой температуры, так как она негативно сказывается на упругости и чувствительности основных рабочих элементов.

Механические показывающие манометры

Многие манометры с трубчатой пружиной фактически являются устройствами прямого преобразования. Это значит, что давление преобразуется в смещение чувствительного элемента и контактирующего с ним механического устройства.

На схеме штуцер размещен радиально, однако производят также манометры с осевым расположением штуцера

Под воздействием давления перемещается свободный конец пружины, поводок воздействует на зубчатый сектор, происходит поворот шестерни и показывающей стрелки.

Пружинные показывающие манометры производятся с диапазоном измерения от 0,1 до 103 Мпа и имеют различные классы точности. Образцовые модели выпускают с классами точности 0,15; 0,25; 0,4. Измерители рабочей категории повышенной точности — 1 и 0,6. Рабочие общетехнические — с классами точности 1,5; 2,5; 4.

Манометры электроконтактного действия

Конструктивно является доработкой показывающего манометра. Суть работы заключается в том, что при достижении стрелкой порогового значения давления происходит замыкание сети.

В конструкцию показывающего манометра дополнительно встроены стрелки с поджатыми электрическими контактами, которые располагают напротив сигнализируемых значений

Электрическая цепь замыкается и срабатывает сигнализация, когда показывающая стрелка достигает одной из стрелок с контактами. Класс точности таких манометров 1,5. Диапазон измерения соответствует стандартным значениям.

Для обеспечения сигнализации или с целью позиционного регулирования применяют реле давления с маркировкой РД. Они измеряют давления в диапазоне от 12 до 1600 кПа. Реле настраивают на верхний и нижний предел активации по показаниям контрольного прибора, и оно имеет разрывную мощность в 10 Вт.

Самопишущие модели манометров

Промышленность выпускает манометры с встроенной системой считывания показателей, которая фиксирует значения на дисковой диаграмме так, чтобы затем можно было проследить динамику показателей. Один оборот может совершаться за 8, 12, 24 часа. Движение происходит за счет электродвигателя или часового механизма.

Работа манометрического самописца основывается на передаче сигнала трубчатой пружиной большого диаметра, которая имеет тяговое усилие. Она передает движение от чувствительного элемента к системе индикации. Устройства с маркировкой МТС фиксируют значения избыточного давления.

Такие устройства предполагают контроль со стороны оператора и имеют классы точности 1; 1,5; 2,5.

Сильфонные чувствительные элементы применяются в самопишущих дифманометрах, которые дополнительно могут оснащаться устройством сигнализации и преобразователем пневматического действия. Такие приборы измеряют давление в диапазоне от 6,3 кПа до 0,16 Мпа и имеют классы точности 1; 1,5.

Грузопоршневой тип манометров

Такие манометры часто используют как эталон при поверке других измерительных приборов. Их диапазон измерений весьма широк. В зависимости от конструкции прибора он может начинаться с серьезных значений разрежений, а заканчиваться избыточностью до 2500 МПа. Класс точности достигает максимальных значений вплоть до 0,0015.

Каждый раз при воздействии на измерительный прибор нагрузки сверх положенной нормы он теряет в длительности своего срока службы и в точности измерений

Принцип работы заключается в удержании цилиндра в поршне в конкретном состоянии в то время как с одной стороны воздействуют калибровочные грузы, а с другой измеряемое давление. В зависимости от веса грузов судят о величине созданного давления.

Основной рабочий элемент прибора — это измерительная колонка. В зависимости от качества ее производства, точности и чистоты соединений изменяется и величина погрешности.

Наименьшую погрешность измерения имеют ГПМ, работающие на газу. Однако такие устройства стоят в разы больше из-за особенностей своей конструкции и необходимости фильтрации газа от инородных частиц

Функционально грузопоршневой манометр состоит из приспособления создания давления, измерительной системы и грузов. Устройство оснащается вращательным механизмом для повышения и понижения давления, а также вентилем сброса давления.

Широко используются манометры с неуплотненным поршнем. В них между поршнем и цилиндром есть зазор. Емкость под поршнем заполнена маслом, которое под давлением вливается в зазор и смазывает трущиеся поверхности.

Электрический измеритель газообразной среды

Такие манометры применяются для преобразования прямого или косвенного давления газа в электрический параметр. Наиболее часто встречающимися манометрами такого типа являются: тензорезистивные, емкостные и приборы сопротивления. Давление измеряется в диапазоне от 100 Па до 1000 МПа. Приборы изготавливаются с классами точности от 0,1 до 2,5.

Работа манометров, действующих на основе тензорезистивного эффекта заключается в изменении значения сопротивления проводника по причине деформации. Измеряют давление в диапазоне от 60 до 10⁸ Па с минимальной погрешностью.

Фланцевое крепление датчика и особая конструкция прибора позволяет считывать данные о давлении в особо агрессивных средах с температурой до 300 °С. Применяются для измерения давления в системах с быстротекущими процессами.

Схема работы манометров сопротивления основывается на зависимости сопротивления проводника от давления. Обычно такой тип устройств используют для измерения давления особо высокого уровня свыше 100 МПа

Чувствительным элементом в таком приборе выступает манганиновая проволока, сопротивление которой легко измеряется уравновешенным мостом.

Работа емкостных манометров основывается на воздействии давления на мембрану, которая представляет собой подвижный электрод. Когда мембрана перемещается, следует изменение емкости преобразователя. Характеризуются значительными температурными погрешностями.

В емкостных манометрах прогиб мембраны определяется электрической схемой. Такие приборы применяются в системах с быстрыми перепадами давления.

Жидкостные измерительные приборы

Определение давления этими приборами происходит путем уравновешивания определяемого давления давлением, формируемым столбом жидкости. Таким способом можно измерить небольшое избыточное давление, атмосферное давление, уровень разрежения, разность давлений.

Данную группу представляют U-образные манометры, которые состоят из сообщающихся сосудов, а давление определяется по уровням жидкости; компенсационные микроманометры; чашечные манометры, у которых вместо второй трубки используется резервуар; поплавковые, колокольные и кольцевые дифманометры.

Двухтрубные манометры позволяют измерять разности давлений. В этом случае к каждой из трубок подводят давления, которые необходимо измерить

В жидкостных измерительных приборах рабочая жидкость является аналогом чувствительного элемента.

Дифманометры обычно оснащены сигнализаторами, счетчиками расхода, регуляторами и записывающими устройствами. Диапазон измерений от 10 до 10⁵ Па. В зависимости от жидкостей, заполняющих прибор, меняется предел измерений.

Деление по функциональному назначению

По назначению выделяют следующие виды манометров, используемых для измерения давления газа:

общетехнические;
эталонные;
специальные.

Рассмотрим особенности каждого вида.

Манометры общетехнического назначения

Этот вид манометров производят с целью измерения значений вакуумметрического и избыточного давления в общетехнических целях. Различные модификации устройств позволяют использовать их в самых разнообразных средах. Применяются для измерения давления на производстве прямо во время технологических процессов.

Давление в таких приборах оказывает воздействие на трубку изнутри и вызывает смещение незакрепленного конца. С ним взаимодействует механизм, который двигает стрелку

Такими манометрами можно измерять давление газообразных сред, которые являются неагрессивными по отношению к медным сплавам при рабочей температуре до 150 °C. Обычно корпус изделия изготавливается из стали, а детали механизма из латунного сплава.

Общетехнические манометры для газа низкого или высокого давления производятся устойчивыми к вибрациям с частотой в интервале от 10 до 55 Гц, а также амплитудой смещения максимум 0,15 миллиметра. Имеют несколько классов точности от 1 до 2,5.

Цифровые манометры имеют небольшие размеры, характеризуются высокой точностью измерения и длительным сроком службы. При этом такие устройства можно калибровать

Набирают популярность газовые манометры общетехнического назначения с электронной платой, на которой отображаются данные проведенных измерений. Они нередко оснащаются преобразователями, что автоматизирует технологические процессы. Значения давления отображаются на электронном циферблате.

Группа специальных манометров

Такие приборы изготавливаются под конкретный вид газа и создаваемую им среду. Для систем с повышенным давлением изготавливают манометры для газа высокого давления. Некоторые газы агрессивны по отношению к определенным сплавам, поэтому для работы с ними требуется использовать устойчивые материалы.

Специальные манометры окрашивают в краски различных цветов в зависимости от типа газа.

Пропановые манометры окрашиваются в красный цвет, имеют стальной корпус и характеристики общетехнических манометров. Рабочее давление таких приборов от 0 до 0,6 МПа. Это стандартное давление пропана. Возможна эксплуатация в диапазоне температур от – 50 до + 60 °С. Температура рабочей среды до + 150 °С. Нередко входят в комплектацию с баллонными редукторами.

Измерители давления аммиака в баллонах и прочих резервуарах окрашиваются в желтый цвет. Агрегаты с многоступенчатым сжатием оснащаются температурной шкалой. Компоненты манометра изготавливаются из материалов, устойчивых к воздействию паров аммиака.

При наличии серьезных динамических нагрузок манометры заливаются глицерином или силиконом

Ацетиленовый манометр окрашивается в белый цвет. Изготавливается как манометр систем безопасности из обезжиренных материалов. Используется для измерения избыточного давления в различных распределяющих и генерирующих ацетилен системах. Корпус изготавливается из стали, внутренние компоненты из латунного сплава. Диапазон допустимых температур от – 40 до + 70 °С.

Водородный манометр окрашивается в темно-зеленый цвет. Манометр для иных горючих газов красится в красный цвет. Измерительный прибор для негорючих смесей красят в черный цвет. Кислородный манометр окрашивают в голубой цвет.

Эталонные устройства для измерения давления

Этот тип манометров предназначен для проверки, калибровки и настройки других приборов в целях обеспечения максимально высокой точности измерений. Такие устройства отличаются более высоким классом точности в сравнении с общетехническими. Рабочие эталоны делятся на три разряда.

Контрольные манометры, используемые в целях контроля достоверности показаний измерительных приборов по месту установки, также называют манометрами повышенной точности. Рабочий диапазон измерения от 0-0,6 до 0-1600 бар для газообразных сред.

Манометры для обычных и должны проходить процедуру поверки не реже одного раза в год, если иные сроки не указываются в документах к прибору. Поверку осуществляют аккредитованные метрологические организации, обладающие статусом юридических лиц. После поверки выдается свидетельство и ставится клеймо.

Прибор необходимо снять с баллона и отнести в метрологическую службу. Там поверители и калибровщики с помощью набора эталонов и вспомогательных приборов на протяжении примерно 10 дней проведут поверку

Передаточные механизмы в эталонных манометрах обрабатываются с повышенной частотой зубчатого зацепления. Они характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме, а также высокой чувствительностью внутренних элементов.

Образцовые манометры, с классом точности 0,4 имеют шкалу из 250 единиц, с классом точности 0,15 или 0,25 имеют шкалу из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Эксплуатация устройства возможна при различной температуре в зависимости от наполнителя корпуса. Идеальная рабочая температура составляет 20 °С.

Со спецификой проведения заправки газовых баллонов ознакомит . Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

Выводы и полезное видео по теме

Принцип работы пружинного манометра:

Характеристика и сферы применения манометра:

Манометры выпускают для решения разных задач. Наибольшей популярностью пользуются общетехнические виды, применяемые на мелких производствах, различными фирмами при работе с газовым оборудованием и системами. Электроконтактные манометры — это устройства, сигнализирующие о достижении критического значения.

Для поверки и юстировки манометров применяют эталонные манометры. Специальные манометры производят для измерения давления конкретной газообразной среды. Среди них пользуются большой популярностью пропановые манометры, которые часто устанавливают в комплекте с редуктором на газовых баллонах.

Хотите поделиться полезной информацией по теме статьи, задать вопрос или разместить фото? Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок форме. Делитесь полезными сведениями и рекомендациями, которые могут пригодиться посетителям сайта.

Все о манометрах: что это такое и как они работают

Манометры представляют собой прецизионные приборы, которые используются для измерения давления, то есть силы, оказываемой газом или жидкостью на единицу площади поверхности из-за воздействия веса этого газа или жидкость от силы тяжести. В зависимости от типа и конфигурации манометры могут быть настроены на измерение различных значений давления. Распространенный тип манометра, с которым знакомо большинство людей, — это тот, который врачи и медицинские работники используют для измерения и контроля артериального давления пациента. Этот тип манометра называется сфигмоманометром.

В этой статье будут описаны различные типы манометров, объяснено, как они работают, представлено их применение и обсуждены соображения поправочного коэффициента, используемые для манометров.

Определения давления

Полезно рассмотреть несколько основных принципов, касающихся давления. Давление — это мера количества силы (F), действующей на единицу площади (A):

Таким образом, единицей измерения давления является значение силы, деленное на квадрат значения расстояния. В метрических единицах единицей измерения давления является ньютон/(метр) 9.0013 2 , известный как Паскаль (Па). Другие распространенные единицы измерения давления включают фунты на квадратный дюйм (psi), миллибары, атмосферы (атм), миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) и дюймы водяного столба (в H ₂ O).

Давление может быть представлено тремя конкретными категориями:

Абсолютное давление
Манометрическое давление
Перепад давления

Абсолютное давление измеряет значение давления, оказываемого относительно абсолютного нулевого давления вакуума. Манометрическое давление представляет собой разницу между измеренным значением давления и местным атмосферным давлением (представьте, что это манометр в шинах). Дифференциальное давление используется для описания измерения, которое представляет собой разницу между двумя (неизвестными) уровнями давления, где не указывается эталонное давление, но измерение величины давления, на которое они различаются, по-прежнему важно.

Таким образом, полное или абсолютное давление можно определить через манометрическое давление и атмосферное давление следующим образом:

Типы манометров

Манометры можно разделить на два основных типа: аналоговые манометры и цифровые манометры, каждый из которых рассматривается ниже.

Аналоговые манометры и принципы их работы

Аналоговые манометры используют жидкость, которая содержится в U-образной трубке и работает по принципу гидростатического баланса. Жидкость в трубке осядет на одинаковую высоту в каждом отрезке трубки, когда оба конца открыты для атмосферного давления. Но если к одному из патрубков U-образной трубки приложить положительное давление, то уровень жидкости в этом патрубке упадет, а в другом поднимется. Это связано с тем, что давление будет заставлять жидкость падать в одной части и подниматься в другой до тех пор, пока вес столба жидкости, возникающего в результате приложенного давления, не станет достаточным, чтобы противостоять этому значению давления. Следовательно, вертикальное расстояние между уровнями жидкости в двух концах трубки представляет собой меру величины приложенного давления. Эти распространенные типы аналоговых манометров называются манометрами с U-образной трубкой. Наблюдаемое значение давления (P) является функцией высоты (h) и плотности (ρ) жидкости, используемой в манометре, причем значение (g) представляет гравитационную постоянную.

Другим типом аналоговых манометров является манометр колодцевого типа, который иногда называют цистерновым манометром. Манометр колодезного типа похож на U-образный, с той разницей, что площадь поперечного сечения одной из ветвей U-образной формы намного больше площади поперечного сечения второй ветви. Такое расположение приводит к меньшему перемещению уровня жидкости в большей части под воздействием давления, что позволяет эффективно использовать одну шкалу для считывания значения давления, в отличие от двух шкал в стиле U-образной трубки.

Наклонные манометры

, как следует из названия, имеют трубку, расположенную не вертикально, а под небольшим углом к горизонтальной плоскости. Эта конструкция позволяет прибору наблюдать за относительно небольшим изменением давления, что обеспечивает улучшенную чувствительность и разрешение.

Другой тип манометра называется абсолютным манометром. В абсолютных манометрах используется герметичный патрубок, который позволяет только одному патрубку трубки манометра подвергаться внешнему давлению. На герметичной стороне существует вакуум, который представляет собой абсолютное нулевое давление, запечатанное столбиком ртути. Таким образом, манометр измеряет абсолютное давление, а не манометрическое или дифференциальное давление. Этот тип манометра может быть либо колодцевым, либо U-образным, описанным выше. Ртутные барометры, измеряющие атмосферное давление, являются распространенным примером абсолютного манометра.

В аналоговых манометрах используются различные жидкости. Общие жидкости показаны в таблице 1 ниже, которые иногда называют манометрическими жидкостями. Путем изменения используемой жидкости можно изменять точность, диапазон и чувствительность аналогового манометра. Жидкости с плотностью выше, чем у воды, обеспечивают более широкий диапазон, но более низкое разрешение. Точно так же снижение плотности манометрической жидкости, также называемой индикаторной жидкостью, уменьшит диапазон давления, но повысит ее чувствительность.

Таблица 1 – Примеры индикации жидкостей для использования в манометрах

* Удельный вес представляет собой отношение плотности жидкости к плотности воды.
Индикаторная жидкость	Диапазон температур	Удельный вес*
Ртуть высокой чистоты	-30 ^или F – 200 ^или Ф	13,54 @ 71,6 ^или F
Красное масло #827	40 ^или Ф – 120 ^или Ф	0,827 @ 60 ^или F
Красное масло Unity # 100	30 ^или Ф – 100 ^или Ф	1,00 @ 73 ^или F
Зеленый концентрат #1000	40 ^или Ф – 120 ^или Ф	1. 000 @ 55 ^или F
Ацетилен тетрабромид	40 ^или Ф – 100 ^или Ф	2,95 @ 78 ^или F
Дибутилфталат	20 ^или F – 150°F	1,04 @ 80 ^или F

Цифровые манометры и принципы их работы

Цифровые манометры, также известные как электронные манометры, не полагаются на гидростатический баланс жидкостей для определения давления. Вместо этого они содержат преобразователь давления, устройство, которое может преобразовывать наблюдаемый уровень давления в электрический сигнал, характеристическое значение которого пропорционально величине давления или является показателем величины давления. Упругая часть преобразователя отклоняется под давлением, и это отклонение затем преобразуется в значение электрического параметра, который может быть обнаружен и откалиброван в соответствии с показаниями давления. Датчики давления обычно используют один из трех типов электрических параметров — резистивный, емкостный или индуктивный.

Резистивные преобразователи приводят к деформации, изменяющей электрическое сопротивление тензорезистора.
Емкостные преобразователи полагаются на изменения значения емкости, наблюдаемые в результате деформации, изменяющей относительное положение двух пластин конденсатора.
Индуктивные преобразователи используют деформацию упругой части для изменения линейного движения прикрепленного ферромагнитного сердечника внутри катушки или индуктора. Это движение изменяет ЭДС индукции и переменный ток, генерируемый в катушке.

Для выполнения измерений при очень низких давлениях используются дополнительные типы датчиков давления, в том числе датчик Пирани, датчик термопары и датчик ионизации. Манометры низкого давления также называют микроманометрами.

Цифровые манометры имеют некоторые преимущества перед аналоговыми моделями. Цифровые манометры:

Портативный размер, меньший вес и удобный для чтения дисплей.
Может взаимодействовать с компьютером или программируемым логическим контроллером (ПЛК).
Не полагайтесь на использование манометрических жидкостей, некоторые из которых (например, ртуть) могут быть токсичными.
Не подвержены проблемам, связанным со свойствами жидкости, которые могут повлиять на точность измерений.
Может корректировать отклонения от стандартных условий с помощью программного обеспечения.

Поскольку они не являются первичным эталоном, они требуют периодической калибровки по первичному эталону.

Исправления свойств жидкости, применимые к манометрам

Аналоговые манометры, которые полагаются на свойства жидкостей, подлежат корректировке. Плотность жидкости не зависит от температуры, а напряженность гравитационного поля зависит как от высоты над уровнем моря, так и от широты. Эти факты обуславливают использование методологий коррекции и необходимость установления стандартных ссылок, чтобы можно было установить и согласовать определение давления. Ссылка 5 ниже содержит полное объяснение методологий, применимых к этим поправкам, которые здесь представлены лишь кратко.

Поправка на плотность жидкости – учитывает тот факт, что плотность индикаторной жидкости не зависит от температуры
Поправка на гравитационное поле – корректирует изменение силы гравитационного поля на заданной высоте и широте относительно его значения на уровне моря и 45,54 ^o северной широты
Поправка на напор – корректировка разницы между плотностью столба жидкости и плотностью среды под давлением той же высоты
Поправка на изменения шкалы – вносит поправку на тот факт, что отмеченные градации шкалы изменят свое разделительное расстояние из-за изменения температуры, при которой выполняется измерение давления (это связано с тепловым расширением/сжатием материала, из которого изготовлена шкала). построен)
Поправка на сжимаемость жидкостей – эта поправка в основном применима при более высоких давлениях, когда плотность жидкости может измениться из-за сжатия жидкости
Другие поправки – к ним относятся поглощение газа жидкостью, что может изменить ее плотность, а также капиллярный эффект, влияющий на интерпретацию показаний по шкале

Использование манометров

Манометры используются в различных отраслях промышленности и могут измерять давление и скорость потока. Обычное использование включает:

Техническое обслуживание систем HVAC
Мониторинг метеорологических и погодных условий
Контроль давления газа в трубопроводных системах
Измерение расхода жидкости
Физиологические измерения, такие как кровяное давление
Мониторинг работы компрессорных систем

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор манометров и принципов их работы. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

https://www.enotes.com/homework-help/how-does-manometer-work-what-its-purpose-how-can-531462
https://sciencing.com/do-manometers-work-5187684.html
https://www.brighthubengineering.com/marine-engines-machinery/106548-using-a-u-tube-manometer-for-measuring-fluid-and-gas-pressures/
https://faraday.physics.utoronto.ca/PVB/Harrison/Manometer/Manometer.html
https://www.meriam.com/assets/eng/050-MHB-1.pdf
https://sciencestruck.com/manometer-working-principle-types-applications
http://www.dwyer-inst.com/DC/HVACCatalog/
http://www.validyne.com/blog/simplicity-accuracy-nothing-beats-pressure-manometer/
https://sciencing.com/inclined-manometer-advantages-8761430.html
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1573.pdf?&srch=1
https://www.surecontrols.com/how-low-pressure-transducers-work/
https://www.fierceelectronics.com/components/manometer-basics

Другие изделия для инструментов

Измерение точки росы
Все об анализаторах и влагомерах

Еще из раздела Инструменты и элементы управления

Описание манометра

| Принцип работы манометра

Что такое манометр? В этой статье мы собираемся познакомить вас с манометром, который является одним из старейших приборов для измерения давления, который используется до сих пор.

Манометр — один из самых точных приборов для измерения давления в нижних диапазонах.

Поскольку манометры очень точны, их часто используют в качестве калибровочных эталонов.

Применение манометра

Некоторые типичные применения промышленного манометра включают:

— Измерения поток потока

— ОПЛАТЫ ВИД

— Живорочное или коммерческое измерение газового клапана

40402

— Измерение давления газового газового газа.

Хорошо… приступим. Все манометры работают по тому принципу, что изменения давления заставляют жидкость подниматься или опускаться в трубке.

Существует несколько различных типов манометров, и мы обсудим многие из них в этой статье.

Как упоминалось ранее, все манометры работают по принципу, согласно которому изменение давления вызывает подъем или опускание жидкости в трубке.

Типы манометров

1) Манометр с U-образной трубкой

Давайте рассмотрим U-образный манометр , так как это, вероятно, самый распространенный манометр, используемый сегодня. Мы обсудим, как он используется для измерения давления.

Типы жидкостей

Как мы уже говорили ранее, манометр заполнен жидкостью. Типичными жидкостями для манометров являются ртуть, вода и легкие масла.

Здесь стоит сказать, что в прошлом ртуть была обычной жидкостью для манометров, но ее в значительной степени заменили из-за ее опасности для окружающей среды и здоровья.

Довольно часто жидкость окрашена, чтобы облегчить обнаружение движения жидкости.

Измерение давления

Трубка заполняется примерно до половины с обеих сторон. Когда давления равны, столбы жидкости с каждой стороны будут на одной высоте. Это обычно отмечается как ноль на шкале.

Когда обе стороны манометра открыты в атмосферу, уровень жидкости на одной стороне будет таким же, как и на другой стороне, поскольку P1 равен P2.

Хорошо… Теперь предположим, что один конец U-образного манометра подключен к неизвестному давлению P1, значение которого необходимо определить. Другой конец остается открытым для атмосферного давления, P2.

Разница высоты жидкости по обеим сторонам трубы является перепадом давления .

В этом случае манометр обеспечивает измерение манометрического давления, поскольку он привязан к атмосфере.

OK… Таким образом, общая разница в высоте жидкости составляет 4 единицы. И вот здесь измерение давления становится интересным! Что представляет собой разница в 4 единицы?

Предположим, наш U-образный манометр заполнен водой. Это означает, что наш перепад давления составляет 4 дюйма водяного столба.

Из нашей предыдущей статьи Тестирование и повторная калибровка датчика расхода DP вы знаете, что дюйма водяного столба — это единица измерения давления. Используя таблицы преобразования, мы могли легко преобразовать 4 дюйма водяного столба в 0,144 фунта на квадратный дюйм (изб.).

Как вы понимаете, U-образный манометр, наполненный водой, способен измерять только очень небольшое давление. Для иллюстрации подадим давление 5 фунтов на квадратный дюйм на сторону P1 U-образного манометра. Ой… мы не хотим, чтобы это произошло!

Повышение точности измерения

Что, если мы хотим точно измерить значения очень низкого давления?

Если мы заменим воду жидкостью Meriam Red Oil, мы получим большую разницу в уровнях жидкости. Почему это?

Вода имеет удельный вес или относительную плотность 1,0, в то время как жидкость Meriam представляет собой масло и имеет удельный вес 0,83.

С жидкостью Meriam мы получим гораздо большую разницу в уровне жидкости, что приведет к более точному измерению давления.

В некоторых случаях поставщики предоставляют манометр с U-образной трубкой, шкала которого измеряется непосредственно в единицах измерения давления, таких как килопаскали (кПа).

Ошибка мениска

Пользователи манометров должны знать об ошибке мениска.

Мениск возникает, когда частицы жидкости прилипают к стенкам стеклянной трубки. В зависимости от направления приложенного давления мениск может быть вогнутым или выпуклым. В любом случае может возникнуть ошибка чтения.

Давайте посмотрим на пару других типов манометров. Одним из распространенных типов манометров является барометр, используемый для прогнозирования погодных условий путем измерения атмосферного давления.

2) Барометр

Барометр состоит из стеклянной трубки с запаянным концом. Открытый конец вакуумной трубки погружен в открытый сосуд с ртутью.

Давление столба ртути уравновешивается давлением атмосферы. Стеклянная трубка откалибрована в единицах давления.

В барометре может использоваться любая жидкость, но ртуть используется из-за ее высокого удельного веса.

Ртутный барометр должен быть не менее 30 дюймов в высоту. Заполненный водой барометр должен быть более 33 футов в высоту!

3) Наклонный манометр

Наклонный манометр обеспечивает даже лучшую точность, чем U-образный манометр.

Этот манометр имеет лунку с жидкостью и прозрачную колонку.

Колонна установлена под углом.

Давление определяется высотой подъема или опускания жидкости в колонне по вертикали. Из-за наклона небольшое изменение давления вызовет большее движение жидкости в колонне.

Резюме

– Манометр – один из самых точных приборов для измерения давления в нижних диапазонах.

– Типичные области применения манометров включают измерение расхода жидкости в трубопроводе, давления в системе HVAC и давления газа.

– Все манометры работают по принципу, согласно которому изменения давления вызывают подъем или опускание жидкости в трубке

– Типичными жидкостями для манометров являются ртуть, вода и легкие масла.

– Один конец U-образного манометра подключен к неизвестному давлению, а другой конец остается открытым для атмосферного давления. Разница в высоте жидкости по обеим сторонам трубки и есть перепад давления.

– Другие типы манометров включают барометр и наклонный манометр.

Если у вас есть какие-либо вопросы о манометре и его применении, задайте их в комментариях ниже, и мы свяжемся с вами менее чем через 24 часа.

У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.

Команда RealPars

Возможно, вы захотите ознакомиться с 3 другими нашими статьями:

Поиск:

Инженер по автоматизации

Опубликовано 23 ноября 2020 г.

от Ted Mortenson

Инженер по автоматизации

Опубликовано 23 ноября 2020

с использованием манометра для измерения давления

от Mike Sondalini 4 20003

A-D-Deble Manomet является простейшим из устройств измерения давления. Его название происходит от U-образной формы, когда два конца гибкой трубки, наполненной жидкостью, приподняты, чтобы жидкость не вытекала из концов. U-образный манометр представляет собой «жидкостные» весы.

Пружинные весы, используемые на кухне, взвешивают груз, уравновешивая силу, создаваемую весом груза, с силой, создаваемой натяжением пружины баланса. Изменение длины пружины является мерой веса груза и отображается на градуированной шкале стрелкой, прикрепленной к пружине. Точно так же манометр с U-образной трубкой используется для уравновешивания веса жидкости в одном плече «U» по отношению к давлению в другом плече. Разница в высоте между двумя опорами жидкости представляет собой давление, толкающее жидкость вниз по одной опоре и вверх по другой. Разница высот измеряется по градуированной шкале.

Давление в столбе жидкости или газа

Изобретение U-образного манометра позволило ранним исследователям гидромеханики подтвердить, что давление напрямую связано с суммой сил, действующих на поверхность. Если бы вы стояли на берегу моря, давление на вас было бы равно весу столба воздуха прямо над вами. Это давление получило название «одна атмосфера». Если бы вы нырнули на глубину 10 метров (около 32 футов), на вас теперь бы оказывалось дополнительное давление веса воды наверху плюс вес столба воздуха.

По международному соглашению (конвенции) «абсолютное» давление включает давление столба воздуха, тогда как «манометрическое» давление не включает. Манометрическое давление — это давление, отображаемое на циферблате индикатора давления, которое на одну атмосферу меньше абсолютного давления.

Давление воды на глубине 1 м находится по формуле –

Давление = Плотность x Сила тяжести x Высота столба жидкости P=ρgh

Единица измерения – Паскаль. Гравитация имеет значение 9,8 м/сек2 на уровне моря. Для простоты умножения будет использоваться значение 10 м/сек2. Плотность воды составляет 1000 кг на кубический метр при 20 oC.

Подстановка всех известных значений обратно в уравнение давления дает –

P=ρgh=1000 кг/м3 x10 м/с2 x1 м = 10 000 Па = 10 кПа

Расчет показывает, что 1 метр водяного столба равен примерно 10 кПа , что означает, что 30 метров воды создают давление почти 300 кПа. Давление воздуха в одной атмосфере на уровне моря равно 101 кПа. Это означает, что давление на глубине 30 метров ниже уровня моря составляет 300 кПа по манометру или около 400 кПа по абсолютному давлению. Эту же формулу можно использовать для расчета отрицательного или вакуумного давления.

Рисунок № 1 U-образные манометры с водой и ртутью

Как пользоваться U-образным манометром

На рисунке № 1 показаны три манометра, открытые в атмосферу. Левый имеет одинаковое давление в обеих ногах и уровни жидкости одинаковы с обеих сторон. U-образная трубка в центре показывает давление, прикладываемое к левой ноге, равное 100 кПа. Уровень воды в левой ноге понизился, а в правой поднялся. Разница в высоте воды между двумя опорами составляет 10 метров. Поскольку жидкость представляет собой воду, каждый метр высоты соответствует 10 кПа, а водяной столб высотой 10 метров соответствует манометрическому давлению 100 кПа. Оставшаяся U-образная трубка также показывает давление 100 кПа, но на этот раз в трубке используется ртуть. Высота Меркурия сейчас 750 мм. Плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Поскольку ртуть намного тяжелее воды, при том же давлении поднимается соответственно более низкий столб жидкости.

Если бы для измерения вакуума использовался манометр, столб жидкости подтягивался бы к вакууму, а разница в высоте жидкости между двумя опорами была бы мерой вакуумного давления ниже атмосферного.

Изготовление U-образного манометра

Для изготовления U-образного манометра требуется прозрачная пластиковая трубка, закрепленная в форме буквы «U» на доске с градуированной шкалой. Измеряемое давление определяет выбор жидкости, используемой в трубке. Плотность жидкости U-образной трубки и измеряемое давление определяют высоту столба жидкости и соответствующую высоту подложки.

Майк Сондалини – инженер по техническому обслуживанию.

Мы (Accendo Reliability) опубликовали эту статью с любезного разрешения Feed Forward Publishing, дочерней компании BIN95. com.

Если вы нашли это интересным, вам может понравиться электронная книга Центробежные насосы. Проблемы и ответы0041

Этот сайт использует файлы cookie, чтобы предоставить вам лучший опыт, проанализировать трафик сайта и получить представление о продуктах или предложениях, которые могут вас заинтересовать. Продолжая, вы соглашаетесь на использование файлов cookie. Узнайте, как мы используем файлы cookie, как они работают и как настроить параметры браузера, прочитав нашу Политику использования файлов cookie.

Внимание: для этого контента требуется JavaScript.

Типы манометров и принцип работы

Пример наклонного манометра, который можно купить (источник: Kimo Canada)

Что измеряет манометр?

Манометр — очень простое, но очень эффективное устройство, используемое для измерения давления. В большинстве случаев это относится к датчику, состоящему из U-образной стеклянной трубки, заполненной ртутью или какой-либо другой жидкостью. Традиционно один конец трубки манометра остается открытым, восприимчивым к атмосферному давлению, а шланг манометра соединяется через газонепроницаемое уплотнение с дополнительным источником давления. Хотя манометр обычно связан с давлением газа, он также может использоваться для измерения давления, создаваемого жидкостями.

Поскольку манометр не имеет механических частей, он требует минимального обслуживания и очень точен.

Каков принцип работы манометра?

Принцип действия манометра для газа или жидкости чрезвычайно прост. Гидростатическое равновесие показывает, что давление, когда жидкость находится в состоянии покоя, одинаково в любой точке. Например, если оба конца U-образной трубки оставить открытыми для атмосферы, то давление с каждой стороны будет одинаковым. Как следствие, уровень жидкости с левой стороны будет таким же, как уровень жидкости с правой стороны – равновесие. Однако, если один конец U-образной трубки оставить открытым для атмосферы, а другой подсоединить к дополнительному источнику газа/жидкости, это создаст различное давление.

Принцип работы U-образного манометра

Если давление от дополнительного источника газа/жидкости превышает атмосферное давление, это оказывает давление на измеряемую жидкость. Как следствие, жидкость будет выталкиваться вниз с одной стороны с большим давлением, заставляя жидкость подниматься со стороны с меньшим давлением. Противоположное произойдет, если дополнительная подача газа/жидкости создаст меньшее давление, чем атмосферное давление. В этом случае жидкость будет падать со стороны открытого участка U-образной трубки и подниматься со стороны, соединенной с дополнительным источником газа/жидкости.

Возможно, проще всего это объяснить движением детских качелей. Если обе стороны имеют одинаковый вес и не оказывают дополнительного давления на качели, они будут идеально сбалансированы. Однако, если вес или давление, оказываемое на один конец качелей, больше, чем на другой, более тяжелая сторона опустится, а более легкая поднимется.

Какие бывают типы манометров?

На рынке представлено множество вариантов. Однако мы сосредоточимся на пяти основных типах:

Нажмите, чтобы увеличить	U-образный манометр Традиционное устройство U-образной трубки является наиболее распространенным, когда один конец частично заполненной жидкостью трубки открыт в атмосферу, а другой конец подключен к внешнему источнику. Измеряя разную высоту жидкости слева и справа от U-образной трубки, можно рассчитать давление внешнего источника по отношению к атмосферному давлению.
Нажмите, чтобы увеличить	Дифференциальный U-образный манометр Дифференциальная U-образная трубка закрыта, и оба ее конца заполнены разными жидкостями/газами при разных давлениях. Это, как правило, используется, когда давление необходимо измерять напрямую, а не на основе внешнего давления.
Нажмите, чтобы увеличить	Перевернутый U-образный манометр Конструкция с перевернутой U-образной трубкой используется для измерения низкого давления между двумя отдельными точками с относительно высоким уровнем точности. Жидкость вводится в U-образную трубку с обоих концов, при этом объем воздуха разделяет разные жидкости. Использование крана позволяет выпускать воздух из устройства с перевернутой U-образной трубкой или подавать его внутрь. Тем самым регулируя разницу давлений и давая точные показания
Нажмите, чтобы увеличить	Микроманометр Микроконструкция представляет собой модифицированную версию базовой U-образной трубки, за исключением того, что одна сторона трубки имеет большее поперечное сечение. Определение давления манометром остается прежним, но благодаря конструкции U-образной трубки он способен измерять незначительные перепады давления.
Нажмите, чтобы увеличить	Наклонный манометр Как следует из названия, наклонный манометр предполагает постепенный наклон конструкции. Это позволяет измерять незначительное давление с чрезвычайно высокой точностью. Он используется там, где манометрические свойства жидкостей схожи. Опять же, простота, отсутствие технического обслуживания и отсутствие движущихся частей делают его чрезвычайно эффективным и простым в использовании.

Чем отличается манометр от барометра?

Хотя эти два устройства используются для измерения атмосферного давления, между ними есть небольшие различия. Если мы посмотрим на первоначальные ртутные барометры, то они представляли собой просто стеклянную трубку, заполненную ртутью и наполовину вакуумом. Высота ртутного столба будет увеличиваться и уменьшаться в зависимости от изменения атмосферного давления. Он был откалиброван по шкале, позволяющей измерять фактическое атмосферное давление. Суть в том, что трубка представляла собой одну колонку и оба конца были закрыты.

Жидкостный манометр в сравнении с ртутным барометром, показывающий разницу в принципе работы

Манометр позволяет измерять дополнительные источники жидкости/газа по сравнению с атмосферным давлением или по сравнению с другими источниками жидкости/газа. Существуют различные типы, которые позволяют регулировать давление с одной стороны, чтобы получить более точные показания. Это также вариант с закрытыми/открытыми концами и U-образной конструкцией, которая отличает эти два устройства для измерения давления.

Несмотря на то, что в технологии были достигнуты большие успехи, основная конструкция и конструкция манометра остались нетронутыми. Отсутствие движущихся частей, отсутствие технического обслуживания и чрезвычайно точные показания — чего еще можно желать?

14.4: Измерение давления — Физика LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 4056

OpenStax
OpenStax

Цели обучения

Определение манометрического и абсолютного давления
Объяснить различные методы измерения давления
Понимание работы барометров с открытой трубкой
Подробно опишите, как работают манометры и барометры

В предыдущем разделе мы вывели формулу для расчета изменения давления жидкости, находящейся в гидростатическом равновесии. Как оказалось, это очень полезный расчет. Измерения давления важны как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В этом разделе мы обсудим различные способы регистрации и измерения давления.

Манометрическое давление в сравнении с абсолютным давлением

Предположим, что манометр на полном баллоне акваланга показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 207 атмосфер. Когда клапан открывается, воздух начинает выходить, потому что давление внутри бака больше, чем атмосферное давление снаружи бака. Воздух продолжает выходить из бака до тех пор, пока давление внутри бака не сравняется с давлением атмосферы снаружи бака. В этот момент манометр на баке показывает ноль, хотя давление внутри бака на самом деле составляет 1 атмосферу — такое же, как давление воздуха снаружи бака.

Большинство манометров, например, на баллоне с аквалангом, откалиброваны так, чтобы показывать ноль при атмосферном давлении. Показания давления от таких манометров называются манометром давлением , что является давлением относительно атмосферного давления. Когда давление внутри резервуара превышает атмосферное давление, манометр показывает положительное значение. Некоторые манометры предназначены для измерения отрицательного давления. Например, многие физические эксперименты должны проводиться в вакуумной камере, жесткой камере, из которой откачивается часть воздуха. Давление внутри вакуумной камеры меньше атмосферного, поэтому манометр на камере показывает отрицательное значение. В отличие от манометрического давления, абсолютное давление учитывает атмосферное давление, которое фактически добавляется к давлению в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер.

Определение Абсолютное давление

Абсолютное или полное давление представляет собой сумму манометрического давления и атмосферного давления:

\[p_{abs} = p_{g} + p_{atm} \label{14.11}\]

, где p _абс — абсолютное давление, p _g — манометрическое давление, а p _атм — атмосферное давление.

Например, если шинный манометр показывает 34 psi, то абсолютное давление равно 34 psi плюс 14,7 psi (p _атм в psi) или 48,7 psi (эквивалентно 336 кПа).

В большинстве случаев абсолютное давление в жидкостях не может быть отрицательным. Жидкости толкают, а не тянут, поэтому наименьшее абсолютное давление в жидкости равно нулю (отрицательное абсолютное давление — это притяжение). Таким образом, наименьшее возможное манометрическое давление равно p _г = −p _атм (что делает p _абс равным нулю). Нет теоретического предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Измерение давления

Для измерения давления используется множество устройств, от шинных манометров до тонометров. Многие другие типы манометров обычно используются для проверки давления жидкостей, например, механические манометры. Мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

Любое свойство, которое известным образом изменяется в зависимости от давления, может быть использовано для создания манометра. Некоторые из наиболее распространенных типов включают тензометрические датчики, в которых используется изменение формы материала под действием давления; емкостные манометры, в которых используется изменение электрической емкости из-за изменения формы под действием давления; пьезоэлектрические манометры, которые генерируют разность потенциалов на пьезоэлектрическом материале под действием разности давлений между двумя сторонами; и ионизационные датчики, которые измеряют давление путем ионизации молекул в высоковакуумных камерах. Различные манометры полезны в разных диапазонах давления и в разных физических ситуациях. Некоторые примеры показаны на рисунке $\PageIndex{1}$.

Рисунок $\PageIndex{1}$: (a) Манометры используются для измерения и контроля давления в газовых баллонах. Сжатые газы используются во многих промышленных и медицинских целях. (b) Шинные манометры бывают разных моделей, но все они предназначены для одной и той же цели: измерения внутреннего давления в шине. Это позволяет водителю поддерживать давление в шинах, оптимальное для веса груза и условий движения. (c) Ионизационный датчик представляет собой высокочувствительное устройство, используемое для контроля давления газов в замкнутой системе. Молекулы нейтрального газа ионизируются за счет высвобождения электронов, и ток преобразуется в показания давления. Ионизационные датчики обычно используются в промышленных приложениях, которые полагаются на вакуумные системы.

Манометры

Один из наиболее важных классов манометров использует то свойство, что давление, обусловленное весом жидкости постоянной плотности, определяется выражением p = h$\rho$g. U-образная трубка, показанная на рисунке $\PageIndex{2}$, является примером манометра ; в части (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы, что позволяет атмосферному давлению одинаково падать с каждой стороны, так что его эффекты нейтрализуются.

Манометр, только одна сторона которого открыта для атмосферы, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление p _г = h$\rho$g и находится путем измерения h. Например, предположим, что одна сторона U-образной трубки соединена с некоторым источником давления p _abs , таким как воздушный шар в части (b) рисунка или упакованная под вакуумом банка из-под арахиса, показанная в части (c). Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости уже не равны. В части (b) p _abs больше атмосферного давления, тогда как в части (c) pabs меньше атмосферного давления. В обоих случаях стр. _абс отличается от атмосферного давления на величину h$\rho$g, где $\rho$ — плотность жидкости в манометре. В части (b) p _abs может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому он должен оказывать давление h$\rho$g больше, чем атмосферное давление (манометрическое давление p _g положительно). В части (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой h, поэтому p _abs меньше атмосферного давления на величину h$\rho$g (манометрическое давление p _г отрицательный).

Рисунок $\PageIndex{2}$: 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 жидкость будет течь с более глубокой стороны. (b) Положительное манометрическое давление p _g = h$\rho$g, передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h. (c) Аналогично, атмосферное давление больше, чем отрицательное манометрическое давление p _г на величину h$\rho$g.

Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

Барометры

Манометры обычно используют U-образную трубку жидкости (часто ртути) для измерения давления. Барометр (рис. $\PageIndex{3}$) – это устройство, в котором для измерения атмосферного давления обычно используется один ртутный столбик. Барометр, изобретенный итальянским математиком и физиком Эванджелистой Торричелли (1608–1647) в 1643 г., представляет собой стеклянную трубку, закрытую с одного конца и наполненную ртутью. Затем трубку переворачивают и помещают в бассейн с ртутью. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что h$\rho$g = p _атм . При изменении атмосферного давления ртутный столбик поднимается или опускается.

Синоптики внимательно следят за изменениями атмосферного давления (часто сообщаемого как атмосферное давление), поскольку повышение ртути обычно сигнализирует об улучшении погоды, а понижение ртути указывает на ухудшение погоды. Барометр также можно использовать как высотомер, поскольку среднее атмосферное давление меняется с высотой. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что для измерения атмосферного давления и кровяного давления часто используются единицы мм рт.

Рисунок $\PageIndex{3}$: Ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление от веса ртути h$\rho$g равно атмосферному давлению. Атмосфера способна поднять ртуть в трубке на высоту h, потому что давление над ртутью равно нулю.

Пример $\PageIndex{1}$: Высота жидкости в открытой U-образной трубке

U-образная трубка с открытыми обоими концами заполнена жидкостью с плотностью $\rho_{1}$ до высоты h с обеих сторон (рис. $\PageIndex{1}$). Жидкость с плотностью $\rho_{2} < \rho_{1}$ наливается в одну сторону, и Жидкость 2 оседает поверх Жидкости 1. Высота на двух сторонах различна. Высота до вершины Liquid 2 от интерфейса h ₂ и высота до верха Liquid 1 от уровня интерфейса h ₁ . Вывести формулу разницы высот.

Рисунок $\PageIndex{4}$: Две жидкости с различной плотностью показаны в U-образной трубке.

Стратегия

Давление в точках на одной высоте с двух сторон U-образной трубки должно быть одинаковым, пока эти две точки находятся в одной и той же жидкости. Поэтому мы рассматриваем две точки на одном уровне в двух рукавах трубки: одна точка — это граница раздела со стороны жидкости 2, а другая — точка в рукаве с жидкостью 1, которая находится на том же уровне, что и интерфейс в другой руке. Давление в каждой точке обусловлено атмосферным давлением плюс вес жидкости над ним.

Давление со стороны жидкости 1 = p ₀ + $\rho_{1}$ gh ₁

Давление со стороны жидкости 2 = p ₀ + $\rho_{2} $ gh ₂

Решение

Поскольку две точки находятся в жидкости 1 и находятся на одной высоте, давление в этих двух точках должно быть одинаковым. Следовательно, мы имеем

\[p_{0} + \rho_{1} gh_{1} = p_{0} + \rho_{2} gh_{2} \ldotp \nonumber\]

Следовательно,

\ [\rho_{1} h_{1} = \rho_{2} h_{2} \ldotp \nonumber\]

Это означает, что разница высот с двух сторон U-образной трубы составляет

\[h_{2} — h_{1} = \left(1 — \dfrac{p_{1}}{p_{2 }}\right) h_{2} \ldotp \nonumber\]

Результат имеет смысл, если мы установим $\rho_2 = \rho_1$, что даст h ₂ = h ₁ . Если две стороны имеют одинаковую плотность, они имеют одинаковую высоту.

Упражнение $\PageIndex{1}$

Ртуть является опасным веществом. Как вы думаете, почему в барометрах обычно используется ртуть, а не более безопасная жидкость, такая как вода? 9{5}\; Pa \ldotp\]

Миллибар является удобной единицей измерения для метеорологов, поскольку среднее атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет 1,013 x 10 ⁵ Па = 1013 мб = 1 атм. Используя уравнения, полученные при рассмотрении давления на глубине в жидкости, давление также можно измерить в миллиметрах или дюймах ртутного столба. Давление на дне 760-миллиметрового столба ртути при 0 °С в сосуде, верхняя часть которого откачана, равно атмосферному давлению. Таким образом, вместо давления в 1 атмосферу также используется 760 мм ртутного столба. В лабораториях физики вакуума ученые часто используют другую единицу измерения, называемую торр, названную в честь Торричелли, который, как мы только что видели, изобрел ртутный манометр для измерения давления. Один торр равен давлению в 1 мм рт. 9{5}\; Па$$ $$1\; торр = 1\; мм\; ртутного столба = 122,39\; Па$$

Эта страница под названием 14.4: Измерение давления распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или страница
Автор
ОпенСтакс
Лицензия
СС BY
Версия лицензии
4,0
Программа ООР или издатель
ОпенСтакс
Показать оглавление
нет
Теги
1. абсолютное давление
2. Манометрическое давление
3. давление
4. источник@https://openstax. org/details/books/university-physics-volume-1

14.2 Измерение давления – Университетская физика Том 1

14 Гидромеханика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Определять манометрическое и абсолютное давление
Объяснить различные методы измерения давления
Понимание работы барометров с открытой трубкой
Подробно опишите, как работают манометры и барометры

Манометрическое давление в сравнении с абсолютным давлением

Предположим, манометр на полном баллоне акваланга показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 207 атмосфер. Когда клапан открывается, воздух начинает выходить, потому что давление внутри бака больше, чем атмосферное давление снаружи бака. Воздух продолжает выходить из бака до тех пор, пока давление внутри бака не сравняется с давлением атмосферы снаружи бака. В этот момент манометр на баке показывает ноль, хотя давление внутри бака на самом деле составляет 1 атмосферу — такое же, как давление воздуха снаружи бака.

Некоторые манометры предназначены для измерения отрицательного давления. Например, многие физические эксперименты должны проводиться в вакуумной камере, жесткой камере, из которой откачивается часть воздуха. Давление внутри вакуумной камеры меньше атмосферного, поэтому манометр на камере показывает отрицательное значение.

В отличие от манометрического давления, абсолютное давление учитывает атмосферное давление , что фактически добавляется к давлению в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер.

Абсолютное давление

Абсолютное давление или полное давление представляет собой сумму манометрического давления и атмосферного давления:

[латекс] {p} _ {\ text {abs}} = {p} _ {\ text {g }}+{p}_{\text{атм}}[/латекс]

, где [латекс]{р}_{\текст{абс}}[/латекс] — абсолютное давление, [латекс]{р}_ {\text{g}}[/latex] – манометрическое давление, а [latex]{p}_{\text{атм}}[/latex] – атмосферное давление.

Например, если шинный манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм, то абсолютное давление равно 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14,7 фунта на квадратный дюйм ([латекс] {p} _ {\ text {атм}} [/латекс] в фунтах на квадратный дюйм) или 48,7 фунта на квадратный дюйм ( эквивалентно 336 кПа).

В большинстве случаев абсолютное давление в жидкостях не может быть отрицательным. Жидкости толкают, а не тянут, поэтому наименьшее абсолютное давление в жидкости равно нулю (отрицательное абсолютное давление — это притяжение). Таким образом, наименьшее возможное манометрическое давление равно [латекс]{p}_{\text{g}}=\text{−}{p}_{\text{атм}}[/latex] (что делает [латекс]{ р} _ {\ текст {абс}} [/ латекс] ноль). Нет теоретического предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.

Измерение давления

Рисунок 14.11 (a) Манометры используются для измерения и контроля давления в газовых баллонах. Сжатые газы используются во многих промышленных и медицинских целях. (b) Шинные манометры бывают разных моделей, но все они предназначены для одной и той же цели: измерения внутреннего давления в шине. Это позволяет водителю поддерживать давление в шинах, оптимальное для веса груза и условий движения. (c) Ионизационный датчик представляет собой высокочувствительное устройство, используемое для контроля давления газов в замкнутой системе. Молекулы нейтрального газа ионизируются за счет высвобождения электронов, и ток преобразуется в показания давления. Ионизационные датчики обычно используются в промышленных приложениях, которые полагаются на вакуумные системы.

Манометры

Один из наиболее важных классов манометров использует то свойство, что давление, обусловленное весом жидкости постоянной плотности, определяется выражением [латекс]p=h\rhog[/латекс]. U-образная трубка, показанная на рисунке, является примером манометра ; в части (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы, что позволяет атмосферному давлению одинаково падать с каждой стороны, так что его эффекты нейтрализуются.

Манометр, только одна сторона которого открыта для атмосферы, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление равно [латекс] {p} _ {\ text {g}} = h \ rho g [/latex] и определяется путем измерения ч . Например, предположим, что одна сторона U-образной трубки соединена с некоторым источником давления [латекс]{p}_{\text{абс}},[/латекс], таким как воздушный шар в части (b) рисунка или упакованная под вакуумом банка из-под арахиса, показанная в части (c). Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости уже не равны. В части (b) [латекс] {p} _ {\ text {абс}} [/латекс] превышает атмосферное давление, тогда как в части (с) [латекс] {р} _ {\ текст {абс} }[/latex] меньше атмосферного давления. В обоих случаях [латекс]{р}_{\текст{абс}}[/латекс] отличается от атмосферного давления на величину [латекс]h\rho g,[/latex], где [латекс]\ро[/латекс ] — плотность жидкости в манометре. В части (b) [латекс]{p}_{\text{абс}}[/латекс] может поддерживать столб жидкости высотой h , поэтому он должен оказывать давление [латекс]h\rho g[/латекс] больше, чем атмосферное давление (манометрическое давление [латекс]{р}_{\текст{г}}[/латекс] положительно) . В части (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой ч , поэтому [латекс]{р}_{\текст{абс}}[/латекс] меньше атмосферного давления на величину [латекс] h\rho g[/latex] (манометрическое давление [латекс]{p}_{\text{g}}[/латекс] отрицательно).

Рисунок 14.12 Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление каждой стороны на дно будет неодинаковым, и жидкость будет течь с более глубокой стороны.

(b) Положительное манометрическое давление [латекс]{p}_{\text{g}}=h\rho g[/латекс], передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой h. (c) Точно так же атмосферное давление больше, чем отрицательное манометрическое давление [латекс] {р} _ {\ текст {г}} [/латекс] на величину [латекс] h \ rho g [/латекс]. Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.

Барометры

Манометры обычно используют U-образную трубку жидкости (часто ртути) для измерения давления. Барометр (см. рисунок) — это устройство, которое обычно использует один столбик ртути для измерения атмосферного давления. Барометр, изобретенный итальянским математиком и физиком Эванджелистой Торричелли (1608–1647) в 1643 г., представляет собой стеклянную трубку, закрытую с одного конца и наполненную ртутью. Затем трубку переворачивают и помещают в бассейн с ртутью. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что [латекс]h\rho g={p}_{\text{атм}}[/латекс]. При изменении атмосферного давления ртутный столбик поднимается или опускается.

Рисунок 14.13 Ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление из-за веса ртути, [латекс]h\rho g[/латекс], равно атмосферному давлению. Атмосфера способна поднять ртуть в трубке на высоту h, потому что давление над ртутью равно нулю.

Пример

Высота жидкости в открытой U-образной трубке

U-образная трубка с открытыми обоими концами заполнена жидкостью с плотностью [латекс]{\rho }_{1}[/латекс] до высоты ч с двух сторон (рис. ). Жидкость с плотностью [латекс]{\rho}_{2} \lt {\rho}_{1}[/латекс] наливается в одну сторону, и жидкость 2 оседает поверх жидкости 1. Высота с двух сторон разные. Высота до верха Liquid 2 от интерфейса равна [latex]{h}_{2}[/latex], а высота до верха Liquid 1 от уровня интерфейса равна [latex]{h}_{ 1}[/латекс]. Вывести формулу разницы высот.

Рисунок 14.14 Две жидкости с различной плотностью показаны в U-образной трубке.

Стратегия

[латекс]\begin{array}{c}\text{Давление на стороне с жидкостью 1}={p}_{0}+{\rho}_{1}g{h}_{1}\ hfill \\ \text{Давление на стороне жидкости 2}={p}_{0}+{\rho }_{2}g{h}_{2}\hfill \end{array}[/latex]

Решение

Поскольку две точки находятся в жидкости 1 и находятся на одной высоте, давление в двух точках должно быть одинаковым. Следовательно, имеем

[латекс]{p}_{0}+{\rho }_{1}g{h}_{1}={p}_{0}+{\rho}_{2} g{h}_{2}.[/latex]

Следовательно,

[латекс] {\ rho } _ {1} {h} _ {1} = {\ rho } _ {2} {h} _ {2}.[/латекс]

Это означает, что разница высот с двух сторон U-образной трубки составляет

[латекс]{h}_{2}-{h}_{1}=(1-\frac{{p}_ {1}}{{p}_{2}}){h}_{2}.[/latex]

Результат имеет смысл, если установить [latex]{p}_{2}={p}_ {1},[/latex], что дает [latex]{h}_{2}={h}_{1}.[/latex] Если две стороны имеют одинаковую плотность, они имеют одинаковую высоту.

Проверьте свое понимание

Ртуть является опасным веществом. Как вы думаете, почему в барометрах обычно используется ртуть, а не более безопасная жидкость, такая как вода? 9\circ \text{C}[/latex] в контейнере, верхняя часть которого вакуумирована, равно атмосферному давлению. Таким образом, вместо давления в 1 атмосферу также используется 760 мм ртутного столба. В лабораториях физики вакуума ученые часто используют другую единицу измерения, называемую торр, названную в честь Торричелли, который, как мы только что видели, изобрел ртутный манометр для измерения давления. Один торр равен давлению в 1 мм рт.

Сводка единиц давления
Блок	Определение 9{5}\,\текст{Па}[/латекс]
[латекс]1\,\text{торр}=1\,\text{мм рт.ст.}=133,3\,\text{Па}[/латекс]

Резюме

Манометрическое давление – это давление относительно атмосферного давления.
Абсолютное давление представляет собой сумму манометрического и атмосферного давления.
Манометры с открытой трубкой имеют U-образные трубки, один конец которых всегда открыт. Они используются для измерения давления. Ртутный барометр — прибор, измеряющий атмосферное давление.
Единицей давления в системе СИ является паскаль (Па), но обычно используются несколько других единиц.

Концептуальные вопросы

Объясните, почему жидкость достигает одинакового уровня по обе стороны манометра, если обе стороны открыты для атмосферы, даже если трубки имеют разный диаметр.

Показать решение

Атмосферное давление обусловлено весом воздуха над ним. Давление, сила, приходящаяся на площадь, по манометру будет одинаковой на той же глубине атмосферы.

Задачи

Найдите манометрическое и абсолютное давление в баллоне и банке с арахисом, показанных на рисунке, при условии, что манометр, подключенный к баллону, использует воду, а манометр, подключенный к банке, содержит ртуть.

Что такое манометр и для чего он нужен

Виды манометров по принципу действия

1. Жидкостные манометры

2. Деформационные манометры

3. Поршневые манометры

Преимущества и недостатки различных типов манометров

Жидкостные манометры:

Деформационные манометры:

Поршневые манометры:

Области применения различных типов манометров

Жидкостные манометры:

Деформационные манометры:

Поршневые манометры:

Как выбрать подходящий манометр

Правила эксплуатации и обслуживания манометров

Современные тенденции в развитии манометров

Манометр — из чего состоит? Виды и типы

Что такое манометр

Для чего нужен манометр

Жидкостный манометр

Другие виды манометров

Деформационные манометры

Поршневые манометры

Задачи

Задача 1

Задача 2

Манометры для измерения давления РОСМА в Саратове

обзор видов измерителей, их устройство и принцип действия

Классификация по типу измеряемого давления

Классификация по принципу работы

Деформационный вид манометров

Механические показывающие манометры

Манометры электроконтактного действия

Самопишущие модели манометров

Грузопоршневой тип манометров

Электрический измеритель газообразной среды

Жидкостные измерительные приборы

Деление по функциональному назначению

Манометры общетехнического назначения

Группа специальных манометров

Эталонные устройства для измерения давления

Выводы и полезное видео по теме

Все о манометрах: что это такое и как они работают

Определения давления

Типы манометров

Аналоговые манометры и принципы их работы

Таблица 1 – Примеры индикации жидкостей для использования в манометрах

Цифровые манометры и принципы их работы

Исправления свойств жидкости, применимые к манометрам

Использование манометров

Сводка

Источники:

Другие изделия для инструментов

Еще из раздела Инструменты и элементы управления

| Принцип работы манометра

40402

Типы манометров

с использованием манометра для измерения давления

Давление в столбе жидкости или газа

Как пользоваться U-образным манометром

Изготовление U-образного манометра

Типы манометров и принцип работы

Что измеряет манометр?

Каков принцип работы манометра?

Какие бывают типы манометров?

U-образный манометр

Дифференциальный U-образный манометр

Перевернутый U-образный манометр

Микроманометр

Наклонный манометр

Чем отличается манометр от барометра?

14.4: Измерение давления — Физика LibreTexts

Цели обучения

Манометрическое давление в сравнении с абсолютным давлением

Определение Абсолютное давление

Измерение давления

Манометры

Барометры

Пример \(\PageIndex{1}\): Высота жидкости в открытой U-образной трубке

Решение