Listă de dispozitive de măsurare a presiunii| Mecanica fluidelor

Listă de dispozitive de măsurare a presiunii. Iar dispozitivele sunt: 1. Barometrul 2.Piezometrul sau tubul de presiune 3. Manometrele 4. Manometrul Bourdon 5. Manometrul cu diafragmă 6. Micro-manometru (tub în U cu capetele lărgite) .

1. Barometrul:

Barometrul este un dispozitiv destinat să măsoare presiunea atmosferică locală. Fig. 2.18 prezintă un barometru cu mercur care constă dintr-un tub de sticlă de 1 metru lungime, închis la un capăt, umplut complet cu mercur și ținut inversat într-un bol cu mercur. O cantitate mică de mercur va cădea în bol și astfel se formează un vid la capătul superior al tubului.

Presiunea atmosferică care acționează asupra suprafeței de mercur din bol va susține o coloană de mercur în tub. Fie h înălțimea coloanei de mercur din tub măsurată deasupra suprafeței mercurului din bol.

Să fie Pa intensitatea presiunii atmosferice

Înălțimea coloanei de mercur la nivelul mării, este de aproximativ 760 mm de mercur.

Capacitatea presiunii atmosferice la nivelul mării = 760 mm de mercur.

Spațiul de deasupra mercurului din tub va conține vapori de mercur.

Acest spațiu se numește vid torricellian.

Nota:

Mercurul este ideal pentru a fi utilizat într-un barometru datorită densității sale mari (necesitând, prin urmare, doar un tub scurt) și a presiunii sale foarte scăzute a vaporilor.

Altitudinea unui loc și condițiile meteorologice influențează citirea barometrului. O citire a unui barometru înregistrată într-un loc indică doar presiunea atmosferică locală.

Presiunea atmosferică standard internațională este de 101,325 kPa, ceea ce corespunde la 10,325 m de apă sau 760 mm de mercur.

i. Barometrul aneroid:

Acest dispozitiv este format dintr-o cutie ondulată parțial vidată, împiedicată să se prăbușească de un resort puternic. Variațiile de presiune fac ca partea frontală a cutiei să se deformeze înăuntru sau în afară, astfel încât forța de tracțiune a resortului să reziste doar la forța datorată presiunii atmosferice.

Aceste mici deplasări sunt amplificate și deplasează un indicator prevăzut peste o scală calibrată.

ii. Barometrul cu sifon:

Acest instrument este utilizat în mod convenabil ca barometru de uz casnic. Acest aparat este format dintr-un tub de sticlă îndoit în partea inferioară pentru a forma un tub în formă de U. Capătul deschis al tubului în formă de U este mărit. Această parte lărgită ține loc de bolul sau rezervorul barometrului obișnuit. Un bloc de fier de greutate mică este sprijinit pe suprafața de mercur, parțial prin împingerea mercurului pe el și parțial printr-o contragreutate.

Blocul de fier și contragreutatea sunt legate de o sfoară prinsă pe un scripete. Variația presiunii atmosferice determină ridicarea și coborârea suprafeței de mercur în capătul deschis al tubului în U, ceea ce, la rândul său, determină rotirea scripetelui cu un anumit unghi. Un indicator atașat la scripete se deplasează pe o scală circulară de pe care se poate citi presiunea atmosferică.

2. Piezometru sau tub de presiune:

Pietzometrul este utilizat pentru a măsura presiunea statică de presiune a unui lichid care curge în orice secțiune a unei conducte. Acesta constă dintr-un tub al cărui capăt inferior deschis este montat la același nivel cu peretele interior al țevii. Celălalt capăt al tubului este expus la atmosferă. În aranjamentul prezentat în figurile 2.21 și 2.22, înălțimea h până la care se ridică lichidul în tub reprezintă capul de presiune la nivelul A la care tubul este conectat la țeavă.

Pietzometrul poate fi, de asemenea, modelat și conectat la țeavă astfel încât să se poată obține direct capul de presiune la nivelul centrului țevii.

Limitări ale unui piezometru:

Pietzometrul are limitări pentru utilizarea sa din următoarele motive:

(i) Este foarte dificil sau impracticabil să se măsoare presiuni ridicate. În special pentru lichidele cu greutate specifică scăzută, înălțimea coloanei de lichid din piezometru va fi incomod de mare, necesitând un tub piezometric foarte lung.

(ii) Piezometrul nu poate funcționa pentru presiune manometrică negativă, deoarece aerul ar curge în recipient prin tub.

(iii) Erorile capilare sunt susceptibile de a apărea atunci când tuburile au diametre de 10 mm sau mai mici.

(iv) Modificările rapide de presiune care pot avea loc în mod continuu nu pot fi măsurate în mod eficient. Acest lucru se datorează faptului că modificarea nivelului piezometrului va rămâne în urma modificării rapide corespunzătoare a presiunii.

Tubul piezometrului poate avea forma prezentată în Fig. 2.23 pentru măsurarea presiunilor manometrice negative mici. În acest aranjament, suprafața liberă a lichidului din tub se va afla la un nivel mai mic decât nivelul A din interiorul recipientului în care urmează să se măsoare presiunea. Dacă suprafața liberă a lichidului din tub este cu h unități sub A, atunci capul de presiune la A

= ha = – Sh unități de lungime a apei,

unde, S – Densitatea specifică a lichidului.

3. Manometre:

i. Manometrul cu tub în U (Manometrul cu coloană dublă):

Manometrele sunt dispozitive de măsurare a presiunii care utilizează coloane de diferite lichide. Lichidul a cărui presiune urmează să fie determinată se numește lichidul măsurat, în timp ce celălalt lichid se numește lichidul manometric. Fluidul de manometru poate avea o densitate mai mare sau mai mică decât cea a fluidului măsurat. Aceste dispozitive pot fi utilizate pentru a măsura presiunea atât a lichidelor, cât și a gazelor. Manometrele au tuburi de legătură în formă de U care conțin diferite fluide.

Într-un manometru, atunci când un membru al dispozitivului este deschis la atmosferă, acesta înregistrează presiunea sursei conectate la celălalt membru. Când ambele membre sunt conectate la surse de presiune, manometrul înregistrează diferența de presiune dintre cele două surse de presiune. În consecință, aceste manometre se numesc manometru simplu și manometru diferențial.

Presiunea unui fluid dintr-o țeavă poate fi măsurată prin utilizarea unui tub în U din sticlă care conține un lichid mai greu care nu se amestecă cu fluidul din țeavă.

Să presupunem că țeava conține apă, iar mercurul este folosit ca lichid de măsurare. Fie ca nivelul EF să corespundă suprafeței de contact a celor două lichide. Fie X centrul conductei.

ii. Manometru cu tub în U inversat:

Câteodată într-un manometru se folosește un lichid mai ușor. În acest caz se utilizează un manometru inversat (Fig. 2.39).

Tuburile A și B conțin lichide de densitate specifică Sa și respectiv Sb. Manometrul inversat conține un lichid de greutate specifică S. Într-o astfel de dispunere, chiar și pentru diferențe mici de presiune între A și B se vor produce deformări mari ale lichidului din manometru. Prin urmare, măsurătorile pot fi efectuate cu precizie. Fie w = greutatea specifică a apei.

∴ Greutatea specifică a lichidului din A și B sunt Saw și respectiv Sbw.

Măsurarea presiunii negative sau de aspirație:

Figura 2.43 prezintă o conductă A care conține apă la o presiune Pa. Conducta este conectată la un tub în U care conține un lichid greu de greutate specifică S. (De obicei se folosește mercurul ca lichid de măsurare). Fig. 2.43 arată nivelurile suprafețelor lichidului de măsurare. Fie y citirea manometrului. Fie ca suprafața superioară a lichidului de măsurare să fie cu h unități sub centrul țevii.

iii. Manometre sensibile:

Manometru cu o singură coloană:

Manometrul cu o singură coloană prezentat în figura 2.55 este o formă modificată a manometrului obișnuit cu tub în formă de U. Acest manometru are, de asemenea, două membre, dintre care unul este realizat cu o suprafață foarte mare în comparație cu celălalt. Suprafața membrului mai mare (numit și bazin) poate fi făcută de 100 de ori mai mare decât cea a celuilalt membru. Manometrul conține un lichid greu, cum ar fi mercurul. Țeava în care trebuie să se determine presiunea este conectată la membrul mai mare.

Oricărei schimbări de presiune în țeavă i se poate produce doar o schimbare foarte mică de nivel a suprafeței lichidului din manometru în bazin. Această modificare de nivel poate fi neglijată. Prin urmare, trebuie să se ia doar citirea în tubul îngust. Deoarece nu este necesar să se ia nicio citire care să corespundă suprafeței lichidului din bazin, nu este necesar ca acesta să fie transparent. De obicei, acesta este confecționat din fier. Celălalt membru, adică tubul îngust, poate fi vertical sau înclinat, pentru a-l face mai sensibil.

Să fie XX nivelul lichidului manometrului în bazin și în tubul îngust atunci când manometrul nu este conectat la conductă. Fie ca, după conectarea țevii la manometru, scăderea nivelului lichidului manometrului în bazin să fie ∆h1.

Să fie h2 = creșterea nivelului lichidului din manometru în membrul îngust.

h1 = Înălțimea centrului țevii deasupra lui XX.

A = aria secțiunii transversale a bazinului.

a = Aria secțiunii transversale a membrului îngust.

S = Densitatea specifică a lichidului din conductă.

Sm = Densitatea specifică a lichidului din manometru.

S’ = Densitatea specifică a lichidului din manometru în raport cu cea a lichidului din țeavă.

iv. Manometrul cu tub înclinat:

Este o îmbunătățire față de manometrul cu o singură coloană. În acest caz, tubul manometrului este făcut înclinat pentru a-l face mai sensibil. Fig. 2.56 prezintă acest tip de manometru. În acest caz, deplasarea lichidului greu în tubul îngust este relativ mai mare și, prin urmare, citirile pot fi efectuate cu mai multă precizie.

4. Manometrul Bourdon:

Acest dispozitiv este alcătuit dintr-un tub metalic de secțiune eliptică închis la un capăt A, celălalt capăt B fiind montat la punctul de măsurare unde trebuie să se măsoare presiunea. Pe măsură ce fluidul intră în tub, tubul tinde să se îndrepte.

Cu ajutorul unui aranjament pinion-sector, mica deformare elastică a tubului este comunicată unui indicator într-un mod amplificat. Indicatorul se deplasează pe un cadran gradat. Dispozitivul este calibrat prin supunerea lui la diferite presiuni cunoscute.

Măsuratorul Bourdon este potrivit pentru măsurarea nu numai a presiunilor ridicate, cum ar fi cele dintr-un cazan de aburi sau o conductă de apă, ci și a presiunilor negative sau de vid. Un manometru care este astfel conceput încât să măsoare atât presiuni pozitive cât și negative se numește manometru compus.

5. Manometrul cu diafragmă:

Acest dispozitiv se bazează pe același principiu ca și cel al manometrului Bourdon. În acest caz, în locul tubului Bourdon este prevăzută o diafragmă ondulată. Atunci când dispozitivul este montat în orice punct de măsurare, diafragma va suferi o deformare elastică.

Această deformare este comunicată unui indicator care se deplasează pe o scală gradată care indică presiunea. Se poate observa că acest dispozitiv funcționează pe același principiu ca și cel al barometrului aneroid. Acest dispozitiv este considerat potrivit pentru măsurarea presiunilor relativ scăzute.

6. Micro-manometru (tub în U cu capetele lărgite):

Pentru a crește sensibilitatea manometrului cu tub în U se prevăd capete mărite, așa cum se arată în figura 2.59. Un astfel de aranjament se numește micromanometru. În acest dispozitiv se folosesc două lichide manometrice imiscibile. Fie s1 și s2 gravitatea specifică a celor două lichide manometrice (fie s1 > s2); lichidul mai dens va umple partea inferioară a tubului în U.

Să fie A = aria fiecărui capăt lărgit

a = aria tubului

Când presiunile aplicate la cele două membre sunt egale, adică atunci când p1 = p2, fie suprafața de separație dintre cele două lichide XX.

Să fie în această condiție că înălțimea de înălțime a lichidului mai ușor din manometru este h peste XX. Presiunea la XX trebuie să fie aceeași în cele două membre.

px = s2wh

.