Liste der Druckmessgeräte| Strömungsmechanik

Liste der Druckmessgeräte. Und die Geräte sind: 1. Das Barometer 2.Piezometer oder Druckrohr 3. Manometer 4. Das Bourdonmanometer 5. Das Membrandruckmessgerät 6. Das Mikromanometer (U-Rohr mit vergrößerten Enden).

1. Das Barometer:

Das Barometer ist ein Gerät zur Messung des örtlichen atmosphärischen Drucks. Abb. 2.18 zeigt ein Quecksilberbarometer, das aus einem 1 m langen, an einem Ende verschlossenen und vollständig mit Quecksilber gefüllten Glasrohr besteht, das in einer Quecksilberschale umgedreht gehalten wird. Eine kleine Menge Quecksilber fällt in die Schale, so dass sich am oberen Ende des Rohres ein Vakuum bildet.

Der atmosphärische Druck, der auf die Oberfläche des Quecksilbers in der Schale wirkt, stützt eine Quecksilbersäule im Rohr. Sei h die Höhe der Quecksilbersäule in der Röhre, gemessen über der Oberfläche des Quecksilbers in der Schale.

Lassen Sie Pa die Intensität des atmosphärischen Drucks sein

Die Höhe der Quecksilbersäule auf Meereshöhe beträgt etwa 760 mm Quecksilber.

Luftdruckhöhe auf Meereshöhe = 760 mm Quecksilber.

Der Raum über dem Quecksilber in der Röhre wird Quecksilberdämpfe enthalten.

Dieser Raum wird Torricellsches Vakuum genannt.

Anmerkung:

Quecksilber eignet sich wegen seiner hohen Dichte (daher wird nur ein kurzes Rohr benötigt) und seines sehr niedrigen Dampfdrucks ideal für die Verwendung in einem Barometer.

Die Höhe eines Ortes und die Wetterbedingungen beeinflussen die Anzeige des Barometers. Die Ablesung eines Barometers an einem Ort zeigt nur den örtlichen Luftdruck an.

Der internationale Standardatmosphärendruck beträgt 101,325 kPa, was 10,325 m Wasser oder 760 mm Quecksilber entspricht.

i. Das Aneroidbarometer:

Dieses Gerät besteht aus einem teilweise evakuierten, gewellten Kasten, der durch eine starke Feder am Zusammenfallen gehindert wird. Druckschwankungen bewirken, dass sich der vordere Teil des Kastens nach innen oder außen verformt, so dass die Zugkraft der Feder gerade der Kraft widersteht, die durch den Druck der Atmosphäre entsteht.

Diese kleinen Verschiebungen werden verstärkt und bewegen einen Zeiger, der über eine geeichte Skala angebracht ist.

ii. Das Siphonbarometer:

Dieses Instrument wird bequem als Haushaltsbarometer verwendet. Dieses Gerät besteht aus einem Glasrohr, das im unteren Teil zu einem U-Rohr gebogen ist. Das offene Ende des U-Rohrs ist vergrößert. Dieser vergrößerte Teil nimmt den Platz der Schale oder des Reservoirs des gewöhnlichen Barometers ein. Ein Eisenblock von geringem Gewicht wird auf der Quecksilberoberfläche teils durch den Quecksilberdruck und teils durch ein Gegengewicht gehalten.

Der Eisenblock und das Gegengewicht sind durch eine Schnur verbunden, die über einen Flaschenzug geführt wird. Die Schwankungen des atmosphärischen Drucks bewirken ein Ansteigen und Abfallen der Quecksilberoberfläche im offenen Ende des U-Rohrs, was wiederum eine Drehung der Umlenkrolle um einen bestimmten Winkel bewirkt. Ein an der Rolle befestigter Zeiger bewegt sich über eine kreisförmige Skala, auf der der atmosphärische Druck abgelesen werden kann.

2. Piezometer oder Druckrohr:

Das Piezometer dient zur Messung der statischen Druckhöhe einer Flüssigkeit, die an einem beliebigen Abschnitt eines Rohres fließt. Es besteht aus einem Rohr, dessen offenes unteres Ende bündig mit der Innenwand des Rohres montiert ist. Das andere Ende des Rohrs ist zur Atmosphäre hin offen. Bei der in Abb. 2.21 und 2.22 gezeigten Anordnung stellt die Höhe h, bis zu der die Flüssigkeit im Rohr aufsteigt, die Druckhöhe an der Stelle A dar, an der das Rohr mit der Leitung verbunden ist.

Das Piezometer kann auch so geformt und an das Rohr angeschlossen werden, dass die Druckhöhe auf der Höhe der Rohrmitte direkt ermittelt werden kann.

Einschränkungen eines Piezometers:

Das Piezometer hat aus folgenden Gründen Einschränkungen in seiner Anwendung:

(i) Es ist sehr schwierig oder unpraktikabel, hohe Drücke zu messen. Insbesondere bei Flüssigkeiten mit geringem spezifischem Gewicht ist die Höhe der Flüssigkeitssäule im Piezometer unpraktisch hoch und erfordert ein sehr langes Piezometerrohr.

(ii) Das Piezometer kann bei negativem Überdruck nicht funktionieren, da Luft durch das Rohr in den Behälter strömen würde.

(iii) Kapillarfehler sind wahrscheinlich, wenn die Rohre einen Durchmesser von 10 mm oder weniger haben.

(iv) Schnelle Druckänderungen, die ständig auftreten können, können nicht wirksam gemessen werden. Dies liegt daran, dass die Änderung des Piezometerpegels hinter der entsprechenden schnellen Druckänderung zurückbleibt.

Das Piezometerrohr kann zur Messung kleiner negativer Überdrücke die in Abb. 2.23 dargestellte Form haben. Bei dieser Anordnung befindet sich die freie Flüssigkeitsoberfläche im Rohr auf einem niedrigeren Niveau als das Niveau A im Inneren des Behälters, in dem der Druck gemessen werden soll. Wenn die freie Flüssigkeitsoberfläche im Rohr h Einheiten unter A liegt, dann ist die Druckhöhe bei A

= ha = – Sh Einheiten der Länge des Wassers,

wobei, S – Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit.

3. Manometer:

i. Das U-Rohr-Manometer (das Doppelsäulen-Manometer):

Manometer sind Druckmessgeräte mit Säulen aus verschiedenen Flüssigkeiten. Die Flüssigkeit, deren Druck bestimmt werden soll, wird als Messflüssigkeit bezeichnet, die andere Flüssigkeit als Manometerflüssigkeit. Die Manometerflüssigkeit kann eine höhere oder niedrigere Dichte haben als die Messflüssigkeit. Diese Geräte können sowohl zur Messung des Drucks von Flüssigkeiten als auch von Gasen verwendet werden. Manometer haben U-förmige Verbindungsrohre, die verschiedene Flüssigkeiten enthalten.

Wenn ein Schenkel eines Manometers zur Atmosphäre hin offen ist, wird der Druck der an den anderen Schenkel angeschlossenen Quelle aufgezeichnet. Wenn beide Schenkel an Druckquellen angeschlossen sind, erfasst das Manometer die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckquellen. Dementsprechend werden diese Manometer als einfache Manometer und Differenzmanometer bezeichnet.

Der Druck einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung kann mit einem Glas-U-Rohr gemessen werden, das eine schwerere Flüssigkeit enthält, die sich nicht mit der Flüssigkeit in der Rohrleitung vermischt.

Angenommen, das Rohr enthält Wasser, und als Messflüssigkeit wird Quecksilber verwendet. Der Pegel EF entspreche der Berührungsfläche der beiden Flüssigkeiten. X sei der Mittelpunkt des Rohres.

ii. Umgekehrtes U-Rohr-Manometer:

Manchmal wird in einem Manometer eine leichtere Flüssigkeit verwendet. In einem solchen Fall wird ein umgedrehtes Manometer verwendet (Abb. 2.39).

Die Rohre A und B enthalten Flüssigkeiten mit den spezifischen Gewichten Sa bzw. Sb. Das umgekehrte Manometer enthält eine Flüssigkeit mit dem spezifischen Gewicht S. In einer solchen Anordnung treten schon bei kleinen Druckunterschieden zwischen A und B große Ausschläge der Manometerflüssigkeit auf. Daher können genaue Messungen vorgenommen werden. Sei w = spezifisches Gewicht von Wasser.

∴ Das spezifische Gewicht der Flüssigkeit in A und B ist Saw bzw. Sbw.

Messung des Unter- oder Ansaugdrucks:

Abbildung 2.43 zeigt ein Rohr A, das Wasser mit einem Druck Pa enthält. Das Rohr ist mit einem U-Rohr verbunden, das eine schwere Flüssigkeit mit dem spezifischen Gewicht S enthält (normalerweise wird Quecksilber als Messflüssigkeit verwendet). In Abb. 2.43 sind die Pegel der Oberflächen der Messflüssigkeit dargestellt. y sei der Messwert des Manometers. Die obere Oberfläche der Messflüssigkeit sei h Einheiten unter dem Mittelpunkt des Rohres.

iii. Empfindliche Manometer:

Einsäulenmanometer:

Das in Abb. 2.55 dargestellte Einsäulenmanometer ist eine modifizierte Form des gewöhnlichen U-Rohr-Manometers. Auch dieses Manometer hat zwei Schenkel, von denen einer im Vergleich zum anderen eine sehr große Fläche aufweist. Die Fläche des größeren Schenkels (auch Schale genannt) kann das 100-fache der Fläche des anderen Schenkels ausmachen. Das Manometer enthält eine schwere Flüssigkeit wie Quecksilber. Das Rohr, in dem der Druck ermittelt werden soll, wird an den größeren Schenkel angeschlossen.

Eine Druckänderung in der Rohrleitung darf nur eine sehr geringe Änderung des Pegels der Manometerflüssigkeitsoberfläche im Becken bewirken. Diese Änderung des Pegels kann vernachlässigt werden. Daher ist nur die Ablesung im engen Rohr vorzunehmen. Da es nicht notwendig ist, die Flüssigkeitsoberfläche im Becken abzulesen, braucht es nicht durchsichtig zu sein. Gewöhnlich besteht es aus Eisen. Der andere Schenkel, d. h. das schmale Rohr, kann senkrecht oder geneigt sein, um es empfindlicher zu machen.

Lassen Sie XX den Flüssigkeitsstand des Manometers im Becken und im engen Rohr sein, wenn das Manometer nicht an das Rohr angeschlossen ist. Nach dem Anschluss des Rohres an das Manometer sei der Pegelabfall der Manometerflüssigkeit im Becken ∆h1.

Siehe h2 = Anstieg des Manometer-Flüssigkeitsstandes im schmalen Schenkel.

h1 = Höhe der Rohrmitte über XX.

A = Querschnittsfläche des Beckens.

a = Querschnittsfläche des schmalen Schenkels.

S = Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit im Rohr.

Sm = Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit im Manometer.

S‘ = Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit im Manometer im Verhältnis zur Flüssigkeit in der Rohrleitung.

iv. Das Schrägrohrmanometer:

Dies ist eine Verbesserung gegenüber dem Einsäulenmanometer. In diesem Fall wird das Manometerrohr schräg gestellt, um es empfindlicher zu machen. Abb. 2.56 zeigt diesen Manometertyp. In diesem Fall ist die Verdrängung der schweren Flüssigkeit in dem schmalen Rohr relativ größer, so dass die Ablesung genauer erfolgen kann.

4. Das Rohrfedermessgerät:

Dieses Gerät besteht aus einem Metallrohr mit elliptischem Querschnitt, das an einem Ende A verschlossen ist; das andere Ende B ist an der Messstelle angebracht, an der der Druck gemessen werden soll. Wenn die Flüssigkeit in das Rohr eintritt, hat das Rohr die Tendenz, sich aufzurichten.

Durch die Verwendung einer Ritzel-Sektor-Anordnung wird die kleine elastische Verformung des Rohrs in verstärkter Weise auf einen Zeiger übertragen. Der Zeiger bewegt sich über eine Skala. Das Gerät wird kalibriert, indem man es verschiedenen bekannten Drücken aussetzt.

Das Rohrfedermanometer eignet sich nicht nur zum Messen hoher Drücke, wie z. B. in einem Dampfkessel oder einer Wasserleitung, sondern auch von Unter- oder Vakuumdrücken. Ein Manometer, das so beschaffen ist, dass es sowohl positive als auch negative Drücke messen kann, nennt man ein Verbundmanometer.

5. Das Membrandruckmessgerät:

Dieses Gerät beruht auf dem gleichen Prinzip wie das Rohrfedermanometer. In diesem Fall ist anstelle der Rohrfeder eine gewellte Membrane vorgesehen. Wenn das Gerät an einer beliebigen Messstelle angebracht wird, verformt sich die Membran elastisch.

Diese Verformung wird auf einen Zeiger übertragen, der sich auf einer Skala bewegt, die den Druck anzeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Gerät nach dem gleichen Prinzip wie das Aneroidbarometer funktioniert. Dieses Gerät ist für die Messung relativ niedriger Drücke geeignet.

6. Mikromanometer (U-Rohr mit vergrößerten Enden):

Um die Empfindlichkeit des U-Rohr-Manometers zu erhöhen, werden vergrößerte Enden vorgesehen, wie in Abb. 2.59 gezeigt. Eine solche Anordnung wird als Mikro-Manometer bezeichnet. In diesem Gerät werden zwei nicht mischbare Manometerflüssigkeiten verwendet. s1 und s2 seien die spezifischen Gewichte der beiden Manometerflüssigkeiten (s1 > s2); die dichtere Flüssigkeit füllt den Boden des U-Rohrs.

Lass A = Fläche jedes vergrößerten Endes

a = Fläche des Rohres

Wenn die auf die beiden Schenkel ausgeübten Drücke gleich sind, d.h. wenn p1 = p2 ist, lass die Trennfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten XX sein.

Bei dieser Bedingung sei die Förderhöhe der leichteren Manometerflüssigkeit h über XX. Der Druck bei XX muss in beiden Schenkeln gleich sein.

px = s2wh