Гидравлика лаба 1. Лабораторная работа 1 "приборы для измерения давления" ст гр. Проверил Лазарев А. А. Владимир 2012
 Скачать 101.87 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Владимирский государственный университет Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидравлики Лабораторная работа №1"ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ"Выполнил: ст. гр. Проверил: Лазарев А.А. Владимир 2012Цель работы: ознакомление с действием приборов по измерению давления и получение навыков перевода единиц измерения давления. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Из-за текучести жидкости не нее действуют силы, распределенные по массе жидкости. К ним относятся силы тяжести, инерции и др. На граничной поверхности на жидкость действуют внешние поверхностные силы. Под действием этих сил жидкость находится в напряженном состоянии, которое в каждой точке характеризуется давлением. Давлением в жидкости называется напряжение сжатия, которое обозначается р и определяется в каждой точке: p = lim ∆F/∆S, ∆S→0 где ∆F - нормальная сжимающая сила, действующая на площадку ∆S, ∆S - площадь. Единицей измерения давления в системе СИ служит паскаль (Па) 1 Па = 1 Н/м2 В технике также используют техническую атмосферу, равную: 104кгс/м2 = 1 кгс/см2 = 9,81· 104 Па, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па; 1 мм вод. ст. = 9,81 Па. Для перевода из одной системы измерения давления в другую используют соотношение: 1 атм= 1 кгс/см2 = 10 м вод. ст. = 735,5 мм рт. ст. = 98100 Па; 1 атм ≈ 0,1 МПа. Абсолютный нуль давления соответствует отсутствию сжимающих напряжений в жидкости. Давление, отсчитанное от абсолютного нуля, называется абсолютным давлением, или просто давлением и обозначается рабс и р. Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного давления рат. Избыток абсолютного давления над атмосферным называется манометрическим, или избыточным давлением ри = рман и определяется ри = рабс - рат Недостаток абсолютного давления до атмосферного называется вакуумметрическим давлением, или разряжением и обозначается рв: рв = рат - рабс; рв = -ри Максимально возможный в жидкости вакуум ограничен величиной, соответствующей при данной температуре давлению насыщенного пара жидкости рв max = рат- рн.п., где рн.п. - давление насыщенного пара. Для измерения давления применяются разнообразные приборы. По характеру измеряемой величины приборы разделяются на такие группы: 1. Приборы для измерения атмосферного давления - барометры. 2. Приборы для измерения разности абсолютного и атмосферного давлений - манометры и вакуумметры. 3. Приборы для измерения абсолютного давления - манометры абсолютного давления. 4. Приборы для измерения разности давлений - дифференциальные манометры. 5. Приборы для измерения малого избыточного давления и вакуума. По принципу действия различают приборы жидкостные, пружинные, поршневые, электрические и др. В работе рассматриваются приборы, имеющиеся в лаборатории: жидкостные и пружинные. К жидкостным относят приборы, основанные на гидростатическом принципе действия, который заключается в том, что измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым весом столба жидкости. Действие пружинных манометров основано на применении закона Гука. Сила давления деформирует упругий элемент прибора - пружину, которая может представлять собой полую трубку, мембрану и т.п. Деформация упругого элемента, вызванная давлением, по закону Гука пропорциональна давлению. ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ Ртутный барометр. Прибор состоит из открытой в атмосферу чашки 1, заполненной ртутью, и стеклянной трубки 2, верхний конец которой запаян, а нижний - опущен под уровень ртути. Воздух из трубки предварительно удален, поэтому трубка заполняется насыщенным паром ртути, давлением рн.п. Атмосферное давление рат, действуя на поверхность ртути в чашке, поднимает ртуть в трубке на высоту h, при которой сумма давлений паров и столба ртути уравновешивается атмосферным давлением:  pат = pн.п. + ρрт·g·h При t = 0ºC, pн.п. ≈0, pат = ρрт·g·h Пьезометр. Применяется для измерения избыточного давления и представляет собой прозрачную трубку, один конец которой соединяется с областью, где измеряется давление, а другой - открыт в атмосферу. Избыточное давление в произвольно выбранной точке А жидкости определяется по формуле:  рА = ρ·g·(h+h1), где h - показания пьезометра, h1 -глубина точки А под уровнем нулевого штриха шкалы прибора (расстояние от точки замера до нуля шкалы прибора). Обратный пьезометр. Применяется для измерения давления меньше атмосферного, т.е. вакуума. Он измеряет разность давлений атмосферного и абсолютного, причем  рабс < рат, р = ратм - ρ·g·h U-образный манометр. Представляет собой образную стеклянную трубку, заполненную рабочей жидкостью. Обычно в качестве рабочих жидкостей можно использовать такие со следующей плотностью: вода ρв=1000 кг/м3, спирт ρс=790 кг/м3, ртуть ρрт=13600 кг/м3, бромистый этилен ρбр=2180 кг/м3 и др. Уравнение равновесия запишется следующим образом:  р + ρ·g·h = рат + ρрт·g·h рабс – рат = g·h·(ρрт- ρ) = ри Дифференциальный манометр. Применяется для измерения разности давлений. Уравнение равновесия записывается таким образом:  р2 + ρ·g·h2 + ρрт·g·h = р1 + ρ·g·h1 h1 = h + h2 + (Z1-Z2), при Z1 = Z2 p1 – p2 = ∆p = g·h ·(ρрт – ρ) p1 - давление жидкости в сосуде А: р2 - давление жидкости в сосуде В: h1| - расстояние от уровня ртути в трубке дифференциального манометра до точки, в которой измеряется давление в сосуде А; h2 - расстояние от уровня ртути в трубке дифференциального манометра до точки, в которой измеряется давление в сосуде В. Микроманометр. Для измерения незначительных по величине давлений 25 ... 150 мм вод. ст. применяются микроманометры. Избыточное давление на поверхности жидкости в чашке определяется  pи = ρ·g ·l·sinα, где ρ – плотность рабочей жидкости (спирта), l – показание прибора, α – угол наклона трубки к горизонту. Масштабом микроманометра называют величину К = sinα Основными преимуществами жидкостных приборов являются простота устройства и высокая точность измерений. К недостаткам жидкостных приборов относится узость диапазона измеряемых давлений. В тех случаях, когда необходимо измерять большие давления, применяются механические приборы. Пружинный манометр. Основной деталью прибора является изогнутая латунная трубка (трубка Бурдона), имеющая в сечении эллиптическую форму. Один конец трубки запаян и через передаточный механизм соединен со стрелкой прибора, а другой – с областью, где измеряется давление. Под действием давления сечение трубки деформируется: большая часть эллипса уменьшается, меньшая - увеличивается и благодаря возникающим напряжениям появляется момент М, разгибающий трубку.  При этом стрелка прибора, связанная со свободным концом трубки через передаточный механизм, поворачивается на некоторый угол, пропорциональный измеряемому давлению. Вакуумметр с трубчатой пружиной устроен также, как манометр. При воздействии на внутреннюю плоскость трубки давления, меньшего атмосферного, трубка сгибается. К преимуществам пружинных приборов относятся простота устройства, универсальность, большой диапазон измеряемых давлений. Основным недостатком является нестабильность их показаний. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Снимаются показания с приборов и записываются в таблицу Используя соотношение между единицами измерения давления в соответствии с таблицей, показания всех приборов определяются в паскалях и технических атмосферах, затем вычисляется абсолютное давление.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||