Liste over trykmålingsapparater| Fluidmekanik

Liste over trykmålingsapparater. Og enhederne er: 1. Barometeret 2. Piezometer eller trykrør 3. 3. Manometre 4. Bourdonmanometeret 5. Membrantryksmåler 6. Mikromanometer (U-rør med forstørrede ender) .

1. Barometeret:

Barometeret er en anordning, der er beregnet til måling af det lokale atmosfæriske tryk. Fig. 2.18 viser et kviksølvbarometer, som består af et 1 meter langt glasrør, der er lukket i den ene ende og helt fyldt med kviksølv, og som holdes omvendt i en skål med kviksølv. En lille mængde kviksølv vil falde ned i skålen, og der dannes således et vakuum i den øverste ende af røret.

Det atmosfæriske tryk, der virker på overfladen af kviksølv i skålen, vil støtte en kviksølvsøjle i røret. Lad h være højden af kviksølvsøjlen i røret målt over kviksølvoverfladen i skålen.

Lad Pa være atmosfæretrykets intensitet

Kviksølvsøjlens højde på havniveau, er ca. 760 mm kviksølv.

Atmosfærisk trykhøjde i havoverfladen = 760 mm kviksølv.

Rummet over kviksølvet i røret vil indeholde kviksølvdampe.

Dette rum kaldes torricelliansk vakuum.

Note:

Kviksølv er ideelt egnet til brug i et barometer på grund af sin høje massefylde (der derfor kun er behov for et kort rør) og sit meget lave damptryk.

Højden på et sted og vejrforholdene har indflydelse på barometerets aflæsning. En aflæsning af et barometer, der registreres på et sted, angiver kun det lokale atmosfæriske tryk.

Det internationale standardatmosfæriske tryk er 101,325 kPa svarende til 10,325 m vand eller 760 mm kviksølv.

i. Aneroidbarometeret:

Denne anordning består af en delvist evakueret bølgepapkasse, der forhindres i at falde sammen af en stærk fjeder. Trykvariationer får kassens forreste del til at deformere sig indad eller udad, således at fjederens træk lige akkurat modstår den kraft, der skyldes atmosfærens tryk.

Disse små forskydninger forstærkes og bevæger en viser, der er anbragt over en kalibreret skala.

ii. Siphonbarometeret:

Dette instrument er praktisk anvendeligt som husstandsbarometer. Dette apparat består af et glasrør, der er bøjet i den nederste del, så det danner et U-rør. Den åbne ende af U-røret er forstørret. Denne forstørrede del træder i stedet for skålen eller beholderen i det almindelige barometer. En jernblok af lille vægt hviler på kviksølvoverfladen dels ved hjælp af kviksølvets opadgående tryk på den, dels ved hjælp af en modvægt.

Jernblokken og modvægten er forbundet ved hjælp af en snor, der er ført over en remskive. Variation af det atmosfæriske tryk bevirker, at kviksølvoverfladen i den åbne ende af U-røret stiger og falder, hvilket igen får remskiven til at rotere med en vis vinkel. En pegepind, der er fastgjort til remskiven, bevæger sig over en cirkulær skala, hvorfra det atmosfæriske tryk kan aflæses.

2. Piezometer eller trykrør:

Piezometeret anvendes til at måle det statiske trykhoved af en væske, der strømmer ved et vilkårligt afsnit af et rør. Det består af et rør, hvis åbne nederste ende er monteret i niveau med rørets indervæg. Den anden ende af røret er udsat for atmosfæren. I det arrangement, der er vist i fig. 2.21 og 2.22, repræsenterer den højde h, som væsken stiger i røret, trykhøjden ved det niveau A, hvor røret er forbundet med røret.

Piezometeret kan også være udformet og forbundet med røret på en sådan måde, at trykhøjden i niveauet i midten af røret kan fås direkte.

Begrænsninger for et piezometer:

Piezometeret har begrænsninger i sin anvendelse af følgende årsager:

(i) Det er meget vanskeligt eller upraktisk at måle høje tryk. Især for væsker med lav specifik vægtfylde vil væskesøjlens højde i piezometeret være uhensigtsmæssigt høj, hvilket kræver et meget langt piezometerrør.

ii) Piezometeret kan ikke fungere ved negativt overtryk, da luft vil strømme ind i beholderen gennem røret.

(iii) Der kan opstå kapillære fejl, når rørene har en diameter på 10 mm eller mindre.

(iv) Hurtige trykændringer, som kan finde sted kontinuerligt, kan ikke måles effektivt. Dette skyldes, at ændringen i piezometerets niveau vil være forsinket i forhold til den tilsvarende hurtige ændring af trykket.

Piezometerrøret kan have den form, der er vist i fig. 2.23, til måling af små negative overtryk. I denne opstilling vil væskens frie overflade i røret befinde sig på et niveau, der er lavere end niveau A inde i den beholder, hvor trykket skal måles. Hvis den frie væskeoverflade i røret er h enheder under A, er trykhøjden ved A

= ha = – Sh længdeenheder af vandet,

hvor S – væskens specifikke vægtfylde.

3. Manometre:

i. U-rørmanometeret (dobbeltsøjlemanometeret):

Manometre er trykmålere, der anvender kolonner af forskellige væsker. Den væske, hvis tryk skal bestemmes, kaldes den målte væske, mens den anden væske kaldes manometervæsken. Manometervæsken kan have en højere eller lavere massefylde end den doserede væske. Disse anordninger kan anvendes til at måle trykket i både væsker og gasser. Manometre har U-formede forbindelsesrør, der indeholder forskellige væsker.

I et manometer registrerer trykket i den kilde, der er tilsluttet den anden gren, når den ene gren af anordningen er åben for atmosfæren, trykket i den kilde, der er tilsluttet den anden gren. Når begge led er forbundet med trykkilder, registrerer manometeret trykforskellen mellem de to trykkilder. Derfor kaldes disse manometre for simple manometre og differentialmanometre.

Trykket af en væske i et rør kan måles ved hjælp af et U-rør af glas, der indeholder en tungere væske, som ikke blandes med væsken i røret.

Sæt, at røret indeholder vand, og at der anvendes kviksølv som målevæske. Lad niveauet EF svare til berøringsfladen mellem de to væsker. Lad X være centrum af røret.

ii. Manometer med omvendt U-rør:

I nogle tilfælde anvendes en lettere væske i et manometer. I et sådant tilfælde anvendes et inverteret manometer (fig. 2.39).

Rør A og B indeholder væsker med en specifik vægtfylde på henholdsvis Sa og Sb. Det omvendte manometer indeholder en væske med vægtfylde S. I et sådant arrangement vil der selv ved små trykforskelle mellem A og B opstå store udbøjninger af manometervæsken. Der kan derfor foretages nøjagtige målinger. Lad w = vands specifikke vægt.

∴ Den specifikke vægt af væske i A og B er henholdsvis Saw og Sbw.

Måling af under- eller sugetryk:

Figur 2.43 viser et rør A, der indeholder vand ved et tryk Pa. Røret er forbundet med et U-rør, der indeholder en tung væske med en specifik vægtfylde S. (Normalt anvendes kviksølv som målevæske). Fig. 2.43 viser niveauerne på overfladerne af målevæsken. Lad y være aflæsningen af manometeret. Lad den øverste overflade af målevæsken være h enheder under rørets centrum.

iii. Følsomme manometre:

Einsøjle-manometer:

Det i fig. 2.55 viste enkeltsøjlemanometer er en modificeret form af det almindelige U-rørmanometer. Dette manometer har også to lemmer, hvoraf den ene er gjort meget stor i areal i forhold til den anden. Arealet af den største lem (også kaldet bækken) kan gøres 100 gange større end arealet af den anden lem. Manometeret indeholder en tung væske som f.eks. kviksølv. Det rør, hvori trykket skal bestemmes, er forbundet med den større gren.

En trykændring i røret må kun medføre en meget lille ændring i niveauet af manometerets væskeoverflade i bækkenet. Denne ændring i niveau kan negligeres. Derfor skal der kun foretages aflæsning i det smalle rør. Da der ikke er behov for at foretage en aflæsning svarende til væskeoverfladen i bassinet, er det ikke nødvendigt at gøre den gennemsigtig. Det er sædvanligvis fremstillet af jern. Den anden del, dvs. det smalle rør, kan være lodret eller skråt for at gøre det mere følsomt.

Lad XX være niveauet for manometerets væske i bassinet og det smalle rør, når manometeret ikke er forbundet med røret. Efter tilslutning af røret til manometeret skal faldet i manometerets væskeniveau i bassinet være ∆h1.

Lad h2 = stigningen i manometervæskens niveau i det smalle rør.

h1 = Højden af rørets centrum over XX.

A = Bækkenets tværsnitsareal.

a = Tværsnitsareal af den smalle del af bassinet.

S = Specifik vægtfylde for væsken i røret.

Sm = Specifik vægtfylde af væsken i manometeret.

S’ = Specifik vægtfylde for væsken i manometeret i forhold til væsken i røret.

iv. Manometeret med skråt rør:

Dette er en forbedring i forhold til manometeret med en enkelt søjle. I dette tilfælde er manometerrøret lavet skråt for at gøre det mere følsomt. Fig. 2.56 viser denne type manometer. I dette tilfælde er forskydningen af den tunge væske i det smalle rør relativt større, og der kan derfor foretages mere nøjagtige aflæsninger.

4. Bourdon-måleren:

Denne anordning består af et metalrør med elliptisk tværsnit, der er lukket i den ene ende A, mens den anden ende B er monteret på det punkt, hvor trykket skal måles. Når væsken trænger ind i røret, har røret en tendens til at rette sig ud.

Gennem anvendelse af en pinion-sektor-anordning overføres den lille elastiske deformation af røret til en pegepind på en forstærket måde. Viseren bevæger sig over en gradueret skive. Anordningen kalibreres ved at udsætte den for forskellige kendte tryk.

Bourdonmanometeret er velegnet til måling af ikke blot høje tryk, som f.eks. i en dampkedel eller en vandledning, men også negative tryk eller vakuumtryk. Et måleapparat, der er udformet således, at det kan måle både overtryk og undertryk, kaldes et sammensat måleapparat.

5. Membrantryksmåler:

Denne anordning er baseret på samme princip som Bourdon-manometeret. I dette tilfælde er der en bølgeformet membran i stedet for bourdonrøret. Når anordningen monteres på et vilkårligt målepunkt, vil membranen undergå en elastisk deformation.

Denne deformation overføres til en viser, der bevæger sig på en skala, der angiver trykket. Det kan bemærkes, at denne anordning fungerer efter samme princip som aneroidbarometeret. Denne anordning er velegnet til måling af relativt lave tryk.

6. Mikromanometer (U-rør med forstørrede ender):

For at øge U-rørets følsomhed er der forsynet med forstørrede ender som vist i fig. 2.59. Et sådant arrangement kaldes et mikromanometer. I denne anordning anvendes to ikke-miskelige manometervæsker. Lad s1 og s2 være de to manometervæskers specifikke vægtfylde (lad s1 > s2); den tættere væske vil fylde bunden af U-røret.

Lad A = arealet af hver udvidet ende

a = rørets areal

Når de tryk, der påføres de to lemmer, er lige store, dvs. når p1 = p2, lad separationsfladen mellem de to væsker være XX.

Lad i denne tilstand hovedet af den lettere manometervæske være h over XX. Trykket ved XX skal være det samme i de to lemmer.

px = s2wh