Elenco dei dispositivi di misurazione della pressione| Meccanica dei fluidi

Lista dei dispositivi di misurazione della pressione. E i dispositivi sono: 1. Il barometro 2.Piezometro o tubo di pressione 3. Manometri 4. Il Bourdon Gauge 5. Il manometro a diaframma 6. Micro Manometro (tubo a U con estremità allargate) .

1. Il barometro:

Il barometro è un dispositivo destinato a misurare la pressione atmosferica locale. La fig. 2.18 mostra un barometro a mercurio che consiste in un tubo di vetro lungo 1 metro chiuso ad un’estremità e completamente riempito di mercurio e tenuto invertito in una ciotola di mercurio. Una piccola quantità di mercurio cadrà nella ciotola e così si forma il vuoto all’estremità superiore del tubo.

La pressione atmosferica che agisce sulla superficie del mercurio nella boccia sosterrà una colonna di mercurio nel tubo. Sia h l’altezza della colonna di mercurio nel tubo misurata sopra la superficie di mercurio nella coppa.

Lasciamo che Pa sia l’intensità della pressione atmosferica

L’altezza della colonna di mercurio a livello del mare, è circa 760 mm di mercurio.

L’altezza della pressione atmosferica a livello del mare = 760 mm di mercurio.

Lo spazio sopra il mercurio nel tubo conterrà vapori di mercurio.

Questo spazio è chiamato vuoto torricelliano.

Nota:

Il mercurio è ideale per l’uso in un barometro a causa della sua alta densità (che richiede quindi solo un tubo corto) e la sua pressione di vapore molto bassa.

L’altitudine di un luogo e le condizioni meteorologiche influenzano la lettura del barometro. La lettura di un barometro registrata in un punto indica solo la pressione atmosferica locale.

La pressione atmosferica standard internazionale è di 101,325 kPa corrispondente a 10,325 m d’acqua o 760 mm di mercurio.

i. Il barometro aneroide:

Questo dispositivo è costituito da una scatola ondulata parzialmente evacuata, impedita a collassare da una forte molla. Le variazioni di pressione fanno sì che la parte anteriore della scatola si deformi verso l’interno o verso l’esterno in modo che la forza della molla resista appena alla forza dovuta alla pressione dell’atmosfera.

Questi piccoli spostamenti sono amplificati e muovono una lancetta fornita su una scala calibrata.

ii. Il barometro a sifone:

Questo strumento è convenientemente usato come barometro domestico. Questo dispositivo consiste in un tubo di vetro piegato nella parte inferiore per formare un tubo a U. L’estremità aperta del tubo a U è allargata. Questa parte allargata prende il posto della ciotola o del serbatoio del barometro ordinario. Un blocco di ferro di piccolo peso è sostenuto sulla superficie del mercurio in parte dalla spinta del mercurio su di esso e in parte da un contrappeso.

Il blocco di ferro e il contrappeso sono collegati da una corda portata su una puleggia. La variazione della pressione atmosferica provoca l’aumento e la diminuzione della superficie di mercurio nell’estremità aperta del tubo a U, che a sua volta fa ruotare la puleggia di un certo angolo. Una lancetta attaccata alla puleggia si muove su una scala circolare da cui si può leggere la pressione atmosferica.

2. Piezometro o tubo della pressione:

Il piezometro è usato per misurare la pressione statica di un liquido che scorre in qualsiasi sezione di un tubo. Consiste in un tubo la cui estremità inferiore aperta è montata a filo con la parete interna del tubo. L’altra estremità del tubo è esposta all’atmosfera. Nella disposizione mostrata in Fig. 2.21 e 2.22 l’altezza h a cui il liquido sale nel tubo rappresenta la testa di pressione al livello A dove il tubo è collegato al tubo.

Il piezometro può anche essere sagomato e collegato al tubo in modo da ottenere direttamente la prevalenza al livello del centro del tubo.

Limitazioni di un piezometro:

Il piezometro ha delle limitazioni per il suo utilizzo a causa dei seguenti motivi:

(i) È molto difficile o impraticabile misurare pressioni elevate. In particolare per i liquidi di basso peso specifico, l’altezza della colonna di liquido nel piezometro sarà scomodamente alta e richiederà un tubo piezometrico molto lungo.

(ii) Il piezometro non può funzionare per la pressione relativa negativa poiché l’aria fluirebbe nel contenitore attraverso il tubo.

(iii) Gli errori capillari sono probabili quando i tubi sono di diametro 10 mm o meno.

(iv) I rapidi cambiamenti di pressione che possono avvenire continuamente non possono essere misurati efficacemente. Questo perché il cambiamento del livello del piezometro sarà in ritardo rispetto al corrispondente cambiamento rapido di pressione.

Il tubo piezometrico può assumere la forma mostrata in Fig. 2.23 per la misurazione di piccole pressioni negative. In questa disposizione, la superficie libera del liquido nel tubo sarà ad un livello inferiore al livello A all’interno del contenitore dove la pressione deve essere misurata. Se la superficie libera del liquido nel tubo è h unità sotto A, allora la testa di pressione ad A

= ha = – Sh unità di lunghezza dell’acqua,

dove, S – Peso specifico del liquido.

3. Manometri:

i. Il manometro a U (il manometro a doppia colonna):

I manometri sono dispositivi di misurazione della pressione che utilizzano colonne di liquidi diversi. Il fluido la cui pressione deve essere determinata è chiamato fluido misurato, mentre l’altro fluido è chiamato fluido manometrico. Il fluido del manometro può avere una densità superiore o inferiore a quella del fluido misurato. Questi dispositivi possono essere utilizzati per misurare la pressione dei liquidi e dei gas. I manometri hanno tubi di collegamento a forma di U che contengono diversi fluidi.

In un manometro quando un arto del dispositivo è aperto all’atmosfera registra la pressione della sorgente collegata all’altro arto. Quando entrambi gli arti sono collegati a fonti di pressione, il manometro registra la differenza di pressione tra le due fonti di pressione. Di conseguenza, questi manometri sono chiamati manometro semplice e manometro differenziale.

La pressione di un fluido in un tubo può essere misurata utilizzando un tubo di vetro a U contenente un liquido più pesante che non si mescola con il fluido nel tubo.

Supponiamo che il tubo contenga acqua e che il mercurio sia usato come liquido di misura. Sia il livello EF corrispondente alla superficie di contatto dei due liquidi. Sia X il centro del tubo.

ii. Manometro a U rovesciata:

A volte in un manometro si usa un liquido più leggero. In tal caso si usa un manometro rovesciato (Fig. 2.39).

I tubi A e B contengono liquidi di peso specifico Sa e Sb rispettivamente. Il manometro invertito contiene un liquido di peso specifico S. In tale disposizione, anche per piccole differenze di pressione tra A e B si verificheranno grandi deflessioni del liquido del manometro. Quindi le misurazioni possono essere effettuate con precisione. Sia w = peso specifico dell’acqua.

∴ Il peso specifico del liquido in A e B sono rispettivamente Saw e Sbw.

Misura della pressione negativa o di aspirazione:

Fig. 2.43 mostra un tubo A contenente acqua ad una pressione Pa. Il tubo è collegato a un tubo a U contenente un liquido pesante di peso specifico S. (Di solito si usa il mercurio come liquido di misura). La fig. 2.43 mostra i livelli delle superfici del liquido di misura. Sia y la lettura del manometro. Sia la superficie superiore del liquido di misura h unità sotto il centro del tubo.

iii. Manometri sensibili:

Manometro a colonna singola:

Il manometro a colonna singola mostrato in Fig. 2.55 è una forma modificata dell’ordinario manometro a tubo a U. Anche questo manometro ha due arti, uno dei quali è reso molto grande in area rispetto all’altro. L’area dell’arto più grande (chiamato anche bacino) può essere resa 100 volte l’area dell’altro arto. Il manometro contiene un liquido pesante come il mercurio. Il tubo in cui deve essere determinata la pressione è collegato all’arto più grande.

Ogni cambiamento di pressione nel tubo può produrre solo un cambiamento molto piccolo nel livello della superficie del liquido del manometro nel bacino. Questo cambiamento di livello può essere trascurato. Quindi si deve prendere solo la lettura nel tubo stretto. Poiché non c’è bisogno di prendere alcuna lettura corrispondente alla superficie del liquido nel bacino, non è necessario renderlo trasparente. Di solito è fatto di ferro. L’altro arto, cioè il tubo stretto, può essere verticale o inclinato, per renderlo più sensibile.

Lasciamo che XX sia il livello del liquido del manometro nel bacino e nel tubo stretto quando il manometro non è collegato al tubo. Che dopo aver collegato il tubo al manometro, la caduta del livello del liquido del manometro nel bacino sia ∆h1.

Lasciamo che h2 = aumento del livello del liquido del manometro nella membrana stretta.

h1 = Altezza del centro del tubo sopra XX.

A = Area della sezione trasversale del bacino.

a = Area della sezione trasversale dell’arto stretto.

S = Peso specifico del liquido nel tubo.

Sm = Peso specifico del liquido nel manometro.

S’ = Peso specifico del liquido nel manometro rispetto al liquido nel tubo.

iv. Il manometro a tubo inclinato:

Questo è un miglioramento rispetto al manometro a colonna singola. In questo caso il tubo del manometro è reso inclinato per renderlo più sensibile. La Fig. 2.56 mostra questo tipo di manometro. In questo caso lo spostamento del liquido pesante nel tubo stretto è relativamente maggiore e quindi le letture possono essere prese con maggiore precisione.

4. Il misuratore Bourdon:

Questo dispositivo consiste in un tubo metallico di sezione ellittica chiuso ad un’estremità A, l’altra estremità B è montata sul punto di misura dove la pressione deve essere misurata. Quando il fluido entra nel tubo, il tubo tende a raddrizzarsi.

Utilizzando una disposizione pignone-settore, la piccola deformazione elastica del tubo viene comunicata ad una lancetta in modo amplificato. Il puntatore si muove su un quadrante graduato. Il dispositivo viene calibrato sottoponendolo a varie pressioni note.

Il calibro Bourdon è adatto a misurare non solo alte pressioni come quelle in una caldaia a vapore o in una conduttura dell’acqua, ma anche pressioni negative o di vuoto. Un calibro che è così concepito per misurare sia le pressioni positive che quelle negative è chiamato un calibro composto.

5. Il manometro a diaframma:

Questo dispositivo è basato sullo stesso principio del misuratore Bourdon. In questo caso un diaframma ondulato è fornito al posto del tubo Bourdon. Quando il dispositivo è montato su un qualsiasi punto di misura, il diaframma subirà una deformazione elastica.

Questa deformazione è comunicata a un indicatore che si muove su una scala graduata che indica la pressione. Si può notare che questo dispositivo funziona sullo stesso principio del barometro aneroide. Questo dispositivo si trova adatto per misurare pressioni relativamente basse.

6. Micro manometro (tubo a U con estremità allargate):

Al fine di aumentare la sensibilità del manometro a U vengono fornite estremità allargate come mostrato in Fig. 2.59. Una tale disposizione è chiamata micro manometro. In questo dispositivo usiamo due liquidi manometrici immiscibili. Sia s1 e s2 il peso specifico dei due liquidi manometrici (sia s1 > s2); il liquido più denso riempirà il fondo del tubo a U.

Lascia A = area di ogni estremità allargata

a = area del tubo

Quando le pressioni applicate alle due membra sono uguali, cioè quando p1 = p2 lascia che la superficie di separazione tra i due liquidi sia XX.

Lasciate che in questa condizione la testa del liquido più leggero del manometro sia h sopra XX. La pressione a XX deve essere la stessa nelle due membrane.

px = s2wh