Лекция"Жидкостные манометрические СИ давления"

Жидкостные манометрические СИ давления

Жидкостные манометрические СИ давления (напоромеры, тягомеры, тягона-поромеры, микроманометры) изготавливаются в основном из ка­либрованных стеклянных трубок внутренним диаметром не менее 6…10 мм. В зависимости от конструк­тивного оформления эти СИ раз­деляются на однотрубные (чашеч­ные), двухтрубные (U-образные) и многотрубные (батарейные). Из них чаще всего применяются двухтруб­ные СИ. Для заполнения стеклян­ных тягонапоромеров обычно ис­пользуют дистиллированную воду, подкрашенную хромпиком, ртуть, а также спирт (этиловый или дена­турированный), подкрашенный фук­сином или метилротом.

Измеряемое двухтрубным мано­метром (мановакуумметром) избы­точное давление р (разрежение s) газообразной среды (продуктов го­рения, воздуха и т. п.), Па, урав­новешивается столбом рабочей жид­кости в стеклянной трубке

p(s) =h ρ_t g,

где h – разность уровней рабочей жидкости в стеклянной трубке, мм;

ρ_t – плотность рабочей жидкости при данной температуре, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Показание манометра отсчитыва­ют по положению вогнутой части мениска ра-бочей жидкости в обоих коленах измерительной трубки (вы­ше и ниже нулевой от-метки шкалы) при использовании в качестве рабо­чей жидкости дистиллированной во­ды или спирта и по верхнему краю менисков при использовании в качестве ра-бочей жидкости ртути. Измеренная высота столба жидко­сти, мм, равна сумме по-казаний

h = h_l+h₂,

где h₁, h₂ – соответственно положе­ние мениска рабочей жидкости, от­считанное по

шкале прибора в пра­вом и левом коленах измерительной трубки, м.

Серийные U-образные жидкостные манометры типа MB выпускаются с верх-ним пределом измерения в 1000, 2500, 6000, 10000 Па (100, 250, 600, 1000 кгс/м²) при статическом давлении 49033Па (0,5 кгс/см²). Приведенная погрешность изме-рения не превышает ±(1,5…2,0) %.

Более удобным для измерений яв­ляется однотрубный манометр, тре­бующий только одного отсчета. Тяго­напоромеры ТДЖ относятся к раз­ряду жидкостных дифференциальных СИ и состоят из одного или несколь­ких однотрубных мано-метров. Эти манометры имеют пять типоразме­ров с одной-четырьмя и шестью трубками и несколькими пределами измерений от 1600 до 6300 Па (от 160 до 630 кгс/м²). Приведенная погрешность измерения не превы­шает ±1 %. Тягонапоромеры ТДЖ применяют при рабочем давлении измеряемой среды до 49033Па (0,5 кгс/см²).

а – многотрубный с параллельным соедине-нием трубок;

б – однотрубный с краном для установ­ки ну-левого положения уровня

Рисунок 1 – Схемы жидкостных манометров

Батарейный (многотрубный) жид­костный манометр с перемещаемым по вер-тикали резервуаром (рисунок 1, а) [1] имеет несколько (обычно восемь) стек-лянных мерных трубок, которые сообщаются с областями измеряемого давления. Мерные труб­ки соединены параллельно специаль­ной гребенкой с резервуаром (ча­шей), уровень рабочей жидкости в котором при измерении практически не изме-няется. Отсчет показаний со­ответственно ведут только по поло­жению мениска ра-бочей жидкости в мерной трубке. Обычно две край­ние трубки манометра остаются сообщенными с атмосферой для облегчения отсчета уровней в мерных трубках. Ча-ша соединена с гребен­кой манометра гибкой трубкой, бла­годаря чему, устанав-ливая чашу на нужный уровень, можно одним и тем же манометром измерять как избы­точное давление, так и разрежение. Если приходится одновременно изме­рять и то и другое, чашу устанавли­вают в среднее положение. Для того чтобы измене-ние высоты столба жид­кости в одной измерительной трубке не вызывало дополни-тельных по­грешностей показаний прибора из-за колебаний столба жидкости в дру-гих трубках, площадь чаши должна быть в 500 раз больше суммарного сече­ния всех трубок. Шкалы жидкост­ных U-образных манометров изготов­ляются из нер-жавеющей стали, фар­форовых или металлических эмали­рованных ластинок. При-менение бу­мажных шкал не рекомендуется вви­ду быстрого их выхода из строя. Абсолютная погрешность отсчета по шкале прибора обычно не превы­шает ±2 мм при измерении постоян­ного и ±5мм при измерении пульси­рующего давления или разрежения среды. Вследствие этого измерять столб рабочей жидкости менее 40

… 60 мм не следует. При измерении пульсирующего давления или разре­жения для ______________________________________

1. Альбом чертежей приспособлений и измерительной аппаратуры для проведения типовых экспериментально-наладочных работ на котельном оборудовании тепловых электростанций. –М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972.

уменьшения амплитуды колебаний целесообразно частично сузить сечение соеди-нительной труб­ки зажимом или установить демп­фер ( рисунок 2).

Рисунок 2 – Установка манометра с демпфери-

рующим устройством

Микроманометры с постоянным и переменным углами наклона изме­ритель-ной трубки (рисунки 3 и 4) применяют для точного измерения давления и разре-жения в пределах до 2400 Па [2]. С уменьшением угла наклона трубки а мик-романо­метра точность отсчета его показа­ний возрастает. Обычно в приборах этого типа значение а изменяется в пределах 15…30°. При углах на­клона трубки менее 10° точность из­мерения микроманометром резко по­нижается.

Рисунок 3 – Микроманометр с постоянным углом наклона измерительной трубки типа ТНЖ-Н

__________________________________________

2. ГОСТ 11161-84^*. Микроманометры жидкостные. Типы и основные параметры

а – общий вид; б – схема включения трехходо­вого крана; 1 – плита; 2 – резервуар; 3 – трех­ходовой кран; 4 – регулятор; 5 – пробка; 6 – уровень; 7 – дуга; 8 – измерительная пробка; 9 – штуцера;

I – положение при проверке нуля прибора; II – положение при измерении

Рисунок 4 – Микроманометр ММН:

Исходное выражение для определения микроманометром давления р (разре-жения s) измеряемой среды, Па, имеет вид

,

где ℓ – длина столба рабочей жид­кости в измерительной трубке, отсчи­тываемая по

шкале прибора, мм;

f, F – площадь поперечного сечения соответственно измерительной труб­ки и

сосуда, м².

Если при измерении плотность рабочей жидкости отличается от градуировоч-ного значения, то в показа­ние прибора вводят поправочный множитель, равный от-ношению этих плотностей. В общем виде

,

где h₁ и h_o – показание микрома­нометра соответственно при измере­нии и сооб-

щении его (сосуда изме­рительной трубки) с атмосферой, м;

,

k₁ – поправочный коэффициент по аттестату микроманометра;

ρ^/, ρ – плотность рабочей жидкости соответ­ственно при измерении и градуи-­

ровке прибора, кг/м³.

Для заполнения микроманометров должна применяться рабочая жид­кость, ко-торая плохо смачивает стен­ки стеклянной трубки, образует в ней плоский мениск, медленно испаря­ется, хорошо растворяет жиры, не является ядовитой и не взаимо-дейст­вует со стеклом и металлом. Этим требованиям сравнительно полно удовлет-воряют этиловый спирт, дена­турированный спирт, толуол и бен­зин, средняя плот-ность которых при температуре 20°С соответственно равна 810; 838; 879; 750 кг/м³. В каж­дом отдельном случае плотность рабочей жидкости должна быть опреде­лена возможно точнее ареометром. Сравнительно часто для заполнения микроманомет-ров применяют этило­вый спирт, подкрашенный фуксином или метилротом. Кон-центрация кра­сителя составляет 0,05 г на 1 дм³ спирта. Применять для микромано­метров в качестве рабочей жидкости керосин и воду не рекомендуется.

К микроманометрам с постоянным углом наклона измерительной трубки от-носятся микроманометры ТНЖ-Н (см. рисунок 3), рассчитанные на измерение из-быточного давления (разрежения) в пределах 250… 1600 Па (25…160 кгс/м²), а также разности давлений при статическом давлении до 19613 Па (200 кгс/м²). Для установки микроманометра го­ризонтально служат винт 3 и уро­вень 2. При измере-нии давления микроманометр сообщается со сре­дой через штуцер 4, а разреже­ния – через штуцер 1. Винт 5 служит корректором нуля, т.е. позволяет при установке микроманометра сов­мещать нулевую отметку шкалы с мениском рабочей жид-кости в изме­рительной трубке 6. Изменение уров­ня жидкости в широком сосуде 7 при подъеме жидкости в трубке учитывается при градуировке шкалы и поэтому не вносит ошибки в изме­рение. Рабочая жидкость – спирт плотностью 850 кг/м³ (при 20°С). Основная погрешность микромано­метра составляет ±(1,2…1,5) %. Значение дополнительной погрешно­сти при отклонении температуры ок­ружающей среды от нормальной в пределах 10…40°С составляет 0,5% на каждые 5°С изменения темпе­ратуры.

Для измерения небольших давле­ний и разрежений применяют микро­мано-метры ММН с переменным уг­лом наклона измерительной трубки (см. рисунок 4), имеющие миллимет­ровую шкалу длиной 240 мм в виде рисок непосредственно на стеклянной измерительной трубке. Класс точ­ности приборов ММН 0,5 и 1,0, пре-дельное статическое давление 100 кПа. На дуге с пятью отвер­стиями, соответству-ющими опреде­ленным углам наклона трубки, око­ло отверстия указаны подсчитан-ные по формуле

значения k, равные 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 для рабочей жидкости с плотностью

ρ= 809,5 кг/м³.

Микроманометр сооб­щается с измеряемой средой через резиновую трубку, наде-ваемую при измерении давления на плюсовый штуцер трехкодового крана, а при измерении разрежения – на минусо­вый. В случае измерения микрома­нометром раз-ности (перепада) дав­ления соединительные трубки наде­вают на оба указанных штуцера. Проходные каналы в пробке трех­ходового крана расположены таким об-разом, что при повороте ее до упора против часовой стрелки сосуд и измеритель-ная трубка сообщаются с атмосферой, а отверстия в плю­совом и минусовом штуце-рах закры­ваются. При этом положении пробки должен поверяться нуль прибора. При повороте пробки до упора по часовой стрелке плюсовый штуцер сообщается с сосудом, а минусо­вый – с измерительной трубкой. От­верстие, сообщающееся с атмосфе­рой, при этом закрывается. Микро­манометр должен включаться в работу так, чтобы давление над рабочей жидкостью в сосуде было больше, чем в измери-тельной труб­ке. Для удаления воздуха, попав­шего в измерительную трубку, трех­ходовой кран сообщают с атмосфе­рой и наклоняют прибор в сторону сосуда до полного удаления рабо­чей жидкости из трубки. После этого наклоном прибора в обратную сторону снова заполняют трубку жидкостью. Для поверки микро­мано-метров и тягонапоромеров при­меняют образцовый микроманометр компенсацион-ного типа ММ-250.