Измерение давления. Единицы измерения. Классификация приборов.

Жидкостный манометр

Устройство открытого жидкостного манометра представляет собой двухколенную стеклянную трубку, наполненную жидкостью. Так как на поверхность жидкости действует только атмосферное давление, жидкость устанавливается на одинаковом уровне.

К одному концу стеклянной трубки прикрепляется резиновая трубка, соединенная с плоской коробочкой, затянутой резиновой пленкой. Что произойдет, если мы надавим пальцем на пленку? На рисунке 2 видно, что уровень жидкости в колене манометра, который соединен с резиновой трубкой понизится.

Рисунок 2. Открытый жидкостный манометр.

Вспомним закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Значит, когда мы надавили на пленку, мы увеличили давление воздуха в коробке.

Так как коробка соединена с коленом стеклянной трубки, давление передается и на жидкость в этом колене (обозначим его «первым»), то есть давление в первом колене будет больше давления в другом, потому что на то колено действует только атмосферное давление воздуха.

Жидкость придет в равновесие и остановится, когда избыточное давление в первом колене сравняется с давлением избыточного столба жидкости в другом.

От силы нажатия на пленку будет зависеть оказываемое давление: чем сильнее мы будем нажимать, тем выше будет избыточный столб жидкости. Значит, изменение давления можно связать с высотой этого избыточного столба.

С помощью жидкостного манометра мы можем измерить давление и в жидкостях. Обратите внимание на рисунок 3.

Рисунок 3. Измерение давления жидкости с помощью жидкостного манометра.

Конструкция манометра не изменена, но мы можем коробочку, обтянутую пленкой, погрузить в емкость с водой. Из опыта видно, что чем глубже находится коробочка, тем больше становится разность высот жидкости в коленах манометра. Можно сказать, что тем большее давление производит жидкость в емкости.

А если мы будем переворачивать коробочку в разные стороны на одной глубине? И снова нам поможет ответить на этот вопрос закон Паскаля: показания манометра не будут меняться, потому что давление по всем направлениям на одной глубине/высоте одинаково.

Взгляните на рисунок 4. Так выглядит жидкостный манометр в реальной жизни.

Рисунок 4. Реалистичное изображение жидкостного манометра.

Тензометрические преобразователи

Принцип действия тензометрических преобразователей основан на зависимости электросопротивления металла. Тензорезисторы размещаются на упругом чувствительном элементе манометра. Изменение их сопротивления преобразуется в электрический сигнал и передается на вторичные приборы. Для измерения высоких и сверхвысоких давлений в лабораторной практике, используют грузопоршневые манометры. Приобрести промышленное оборудование можно в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация»

. Сотрудники отдела продаж помогут сориентироваться в большом ассортименте товаров, расскажут об особенностях оборудования и ответят на ваши вопросы по бесплатному номеру
8
или по адресу

Металлический манометр

Внешний вид металлического манометра вы уже увидели на рисунке 1. Рассмотрим теперь его внутреннее устройство, которые бывает основных двух типов. Первый представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Устройство металлического манометра №1.

Изогнутая пустотелая трубка 1, запаянная с одного конца, с другой стороны соединяется с краном 4, который сообщается с сосудом, в котором необходимо измерить давление.

При увеличении давления трубка 1 начинает разгибаться, и при помощи рычажного механизма 5 и зубчатки 3 передает движение стрелке 2, которая двигается вдоль шкалы прибора.

Трубка 1 обладает упругостью, и при уменьшении давления возвращается в свое изначальное положение, а стрелка – к нулевому делению шкалы.

На рисунке 6 представлен немного другой тип металлического манометра.

Рисунок 6. Устройство металлического манометра №2.

Различие в строении заключается только в том, что трубка запаяна с двух сторон, но имеет выход для подключения к сосуду, в котором необходимо измерить давление. Также здесь присутствуют две тяги (рычага) 2.

Заметим, что, несмотря на небольшие различия в устройстве (рисунки 4 и 6), принцип действия металлических манометров остается одним и тем же.

Реальный внешний вид металлического манометра представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Реалистичное изображение металлического манометра.

Почему в водопроводе в квартире плохой напор?

Существуют 3 основные причины низкого давления:

1. Крупные засоры в трубах, на очистных сооружениях. Обильные осадки, загрязнение рек – всё это ведет к скоплению мусора в водопроводе. Для борьбы с этим применяют комплексные меры, в которых задействуют специалистов, специальную технику.
2. Повреждения трубопровода. Отсутствие мер по обновлению систем снабжения, ведет к износу и последующим поломкам.
3. Ошибки в разработке плана водоснабжения. Большое количество перепадов высот, изгибов, соединений нескольких линий в одну ведут к замедлению скорости течения воды, что напрямую влияет на давление.

Своими силами исправить это практически невозможно, но искусственно повысить его в квартире, доме можно с помощью насосного оборудования.

Как его повысить?

Простейший способ увеличить напор – поставить насос. В магазинах можно найти:

• проточные;
• стационарные (насосная станция).

Для гарантированного результата лучше установить несколько таких приборов. Сделать это можно, не запрашивая разрешения у служб ЖКХ.

Одновременная работа нескольких насосов может понизить напор у других жильцов. В таком случае суд может обязать удалить дополнительное оборудование из водопровода.

Стоит выбирать оборудование с производительностью 3.5 м3 в час и автоматической регулировкой. Крайне нежелательно, чтобы уровень шума превышал 40 дБ, иначе потребуется дополнительная звукоизоляция. Проточные насосы подсоединяются к трубам двумя шлангами.

Для насосных станций придется монтировать отдельный контур. Монтажом и реализацией занимаются специальные фирмы. Установка такого прибора гарантирует стабильное водоснабжение на протяжении многих лет.

Насосная станция – сложная система, в которую входят:

• небольшой резервуар;
• датчик давления;
• насос.

Такая конструкция позволяет защищать систему даже от небольших колебаний давления. Она анализирует величину напора в реальном времени, повышает или понижает его в зависимости от заданных параметров. Это необходимо в частном секторе, когда несколько соседей одновременно начинают полив своих участков.

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100 километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа. Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Применение всех приборов

Жидкостный манометр используется в приборах для измерения кровяного давления. Для демонстрации опытов в школе, ВУЗах. Металлический манометр применяется для измерения давления на тепловых станциях. В системе парового отопления, газовых баллонах, шинах автомобиля. Водяные насосы используются для водоснабжения домов. Гидравлический пресс применяется для получения различных видов масел. Для изготовления посуды из пластмассы. Прессует картон, фанеру. В сельском хозяйстве прессуют сено. Гидравлический пресс используется как подъемное устройство.

Назначение приборов измерения давления

Манометры применяют в системах оборота газов, паров и жидкостей, то есть везде, где есть необходимость контролировать или регулировать напор потоков. Сфера применения измерителей давления обширна, но наиболее востребованы такие приборы в теплоэнергетике, пищевой промышленности, на нефтехимических предприятиях.

Основное назначение манометра — постоянно отображать внутреннее напряжение в трубопроводе, тем самым предотвращая аварийные ситуации и разрушение гидравлической сети. Не менее опасно и недостаточное давление, которое может привести к образованию внутри системы труб пузырьков воздуха (кавитации) и возникновению гидравлического удара. Примеры применения манометров в быту:

• отопительные системы в коммунальном хозяйстве;
• наблюдения за состоянием атмосферы с помощью барометров;
• контроль здоровья сердца и сосудов человека тонометром.

Разновидности манометров можно объяснить через понятие давления. Единица его измерения — кг/см²: отношение силы к площади поверхности, на которую нагрузка воздействует. Проявление этой величины может быть разным:

• атмосферное давление — гнёт воздушной оболочки Земли;
• абсолютное — его отсчёт начинается с нуля, включает в себя вес столба воздуха;
• избыточное — разность между полным и атмосферным воздействием;
• разряжённое или вакуумное давление — отличие абсолютной нагрузки от величины воздушного столба;
• дифференциальное — перепад между двумя измеряемыми характеристиками.

В соответствии с перечисленными видами давления разработаны и конструкции манометров. Приборы можно встретить в котлах отопления, компрессорах, баллонах, автоклавах. Измерять нагрузку на какую-либо поверхность — не единственное назначение этих приборов. Датчики уровня жидкости и расходомеры также основаны на принципе работы барометров.

Устройство и действие жидкостного насоса (водопровода)

Устройство водопровода:

1. Цилиндр.
2. Два клапана.
3. Рычаг.
4. Отводная труба.

Действия водопровода. В начальный момент при помощи рычага создаем условия образования безвоздушного пространства. Между верхним клапаном и цилиндром. Затем нажимаем на рычаг под давлением атмосферы поршень поднимается к верху. Открывается нижний клапан и вода заполняет все пространство цилиндра. Далее нажимая на рычаг опускаем поршень. Закрывая нижний клапан. Сжатая вода, выходит через отводную трубу. Дальше все процессы повторяются.