Jak funguje kapalinový manometr? Technický kapalinový teploměr. Magnetomodulační přístroje pro měření tlaku

PŘEDKOMOROVÝ HOŘÁK

Předkomorový hořák je zařízení sestávající z rozdělovače plynu s otvory pro výstup plynu, monobloku s kanály a keramické žáruvzdorné předkomory umístěné nad rozdělovačem, ve kterém se mísí plyn se vzduchem a spaluje se směs plynu se vzduchem. . Předkomorový hořák je určen pro spalování zemního plynu v topeništích sekčních litinových kotlů, sušáren a jiných tepelných zařízení pracujících ve vakuu 10-30 Pa. Předkomorové hořáky jsou umístěny na podlaze topeniště, čímž tvoří dobré podmínky Pro rovnoměrné rozložení teplo proudí po délce topeniště. Předkomorové hořáky mohou pracovat při nízkém a středním tlaku plynu. Předkomorový hořák se skládá z plynového potrubí ( ocelová trubka) s jednou řadou otvorů pro výstup plynu. V závislosti na tepelném výkonu může mít hořák 1, 2 nebo 3 kolektory. Keramický monoblok je instalován nad plynovým potrubím na ocelovém rámu a tvoří řadu kanálů (směšovačů). Každý výstup plynu má svůj keramický směšovač. Proudy plynu proudící z rozdělovacích otvorů vytlačují 50-70 % vzduchu potřebného pro spalování, zbytek vzduchu přichází v důsledku řídnutí v topeništi. V důsledku vyhazování se zintenzivňuje tvorba směsi. Směs se zahřívá v kanálech a při výstupu začíná hořet. Z kanálů vstupuje hořící směs do předkomory, ve které je spáleno 90-95% plynu. Předkomora je ze šamotových cihel; vypadá to jako štěrbina. V peci dochází ke spalování plynu. Výška hořáku je 0,6-0,9 m, koeficient přebytku vzduchu je 1,1...1,15.

Kompenzátory jsou určeny ke zmírnění (kompenzaci) teplotní roztažnosti plynovodů, k zamezení prasknutí potrubí, ke snadné instalaci a demontáži armatur (příruby, ventily).

Plynovod o délce 1 km se středním průměrem se při zahřátí o 1 °C prodlouží o 12 mm.

Kompenzátory jsou:

· Objektiv;

· ve tvaru U;

· Ve tvaru lyry.

Kompenzátor objektivumá zvlněný povrch, který mění svou délku v závislosti na teplotě plynovodu. Kompenzátor čočky je vyroben z lisovaných poločoček svařováním.

Pro snížení hydraulického odporu a zabránění ucpání je uvnitř kompenzátoru instalována vodicí trubka, přivařená k vnitřnímu povrchu kompenzátoru na straně vstupu plynu.

Spodní část polovičních čoček je vyplněna bitumenem, aby se zabránilo hromadění vody.

Při instalaci kompenzátoru do zimní čas, je potřeba ho trochu natáhnout a dovnitř letní čas– naopak jej přitlačte spojovacími maticemi.

Tvar U Tvar Lyry

kompenzátor.kompenzátor.

Změny teploty prostředí obklopujícího plynovod způsobují změny v délce plynovodu. Pro přímý úsek ocelového plynovodu délky 100 m je prodloužení nebo zkrácení se změnou teploty o 1° asi 1,2 mm. Proto musí být na všech plynovodech za ventily, počítáno podél průtoku plynu, instalovány čočkové kompenzátory (obr. 3). Kromě toho během provozu přítomnost kompenzátoru čočky usnadňuje instalaci a demontáž ventilů.

Při projektování a výstavbě plynovodů se snaží o snížení počtu instalovaných kompenzátorů maximálním využitím samokompenzace změnou směru trasy jak v půdorysu, tak v profilu.

Rýže. 3. Kompenzátor čočky 1 - příruba; 2-trubkový; 3 - košile; 4 - poloviční čočka; 5 - tlapka; 6 - žebro; 7 - trakce; 8 - matice

Princip činnosti kapalinového tlakoměru

Ve výchozí poloze bude voda v trubkách na stejné úrovni. Pokud na pryžovou fólii působí tlak, hladina kapaliny v jednom koleni tlakoměru se sníží a ve druhém se proto zvýší.

To je znázorněno na obrázku výše. Na fólii přitlačíme prstem.

Když na fólii zatlačíme, tlak vzduchu v krabici se zvýší. Tlak je přenášen trubicí a dosahuje kapaliny a vytlačuje ji. Jak hladina v tomto koleni klesá, hladina kapaliny v druhém koleni trubice se zvyšuje.

Na základě rozdílu hladin kapaliny bude možné posoudit rozdíl atmosférický tlak a tlak, který je na film vyvíjen.

Následující obrázek ukazuje, jak používat kapalinový manometr k měření tlaku v kapalině v různých hloubkách.

Membránový tlakoměr

U membránového tlakoměru je elastickým prvkem membrána, což je vlnitá kovová deska. Výchylka destičky pod tlakem kapaliny je přenášena přes převodový mechanismus na ukazatel přístroje klouzajícího po stupnici. Membránové přístroje slouží k měření tlaku do 2,5 MPa a také k měření vakua. Někdy se používají zařízení s elektrickým výstupem, u kterých je na výstup vysílán elektrický signál úměrný tlaku na vstupu tlakoměru.

Kapitola 2. MANOMETY KAPALINY

Otázky zásobování vodou pro lidstvo byly vždy velmi důležité a nabyly zvláštního významu s rozvojem měst a se vznikem různé typy Výroba Zároveň se stále naléhavěji stával problém měření tlaku vody, tedy tlaku nutného nejen k zajištění dodávky vody vodovodním systémem, ale také k provozu různých mechanismů. Pocta objevitele patří největšímu italskému umělci a vědci Leonardu da Vinci (1452-1519), který jako první použil piezometrickou trubici k měření tlaku vody v potrubí. Bohužel jeho dílo „O pohybu a měření vody“ vyšlo až v 19. století. Proto se obecně uznává, že první kapalinový tlakoměr vytvořili v roce 1643 italští vědci Torricelli a Viviai, studenti Galilea Galileiho, kteří při studiu vlastností rtuti umístěné v trubici objevili existenci atmosférického tlaku. Tak se zrodil rtuťový barometr. Během následujících 10-15 let byly ve Francii (B. Pascal a R. Descartes) a Německu (O. Guericke) vytvořeny různé typy kapalinových barometrů, včetně těch s vodní náplní. V roce 1652 O. Guericke demonstroval tíhu atmosféry spektakulárním experimentem s evakuovanými polokoulemi, které nemohly oddělit dvě spřežení koní (slavné „magdeburské polokoule“).

Další rozvoj vědy a techniky vedl ke vzniku velkého množství kapalinových tlakoměrů různých typů, které se dodnes používají v mnoha průmyslových odvětvích: meteorologie, letectví a elektrická vakuová technika, geodézie a geologický průzkum, fyzika a metrologie, geodézie a geologický průzkum, fyzika a metrologie, měřiče tlaku a měřiče tlaku. atd. Vzhledem k řadě specifik principiálního působení kapalinových tlakoměrů je však jejich měrná hmotnost ve srovnání s tlakoměry jiných typů poměrně malá a v budoucnu se bude pravděpodobně dále snižovat. Přesto jsou pro obzvláště vysoce přesná měření v tlakové oblasti blízké atmosférickému tlaku stále nepostradatelná. Kapalinové tlakoměry neztratily svůj význam v řadě dalších oblastí (mikromanometrie, barometrie, meteorologie, fyzikální a technický výzkum).

2.1. Hlavní typy kapalinových tlakoměrů a principy jejich činnosti

Princip činnosti kapalinových tlakoměrů lze ilustrovat na příkladu kapalinového tlakoměru ve tvaru U (obr. 4, a ), sestávající ze dvou vzájemně propojených vertikálních trubek 1 a 2,

z poloviny naplněné tekutinou. V souladu se zákony hydrostatiky se stejnými tlaky R já a p 2 volné povrchy kapaliny (menisky) v obou zkumavkách budou nastaveny na úroveň I-I. Pokud jeden z tlaků převyšuje druhý (R\ > p 2), pak rozdíl tlaků způsobí pokles hladiny kapaliny v trubici 1 a podle toho stoupat v trubici 2, dokud není dosaženo rovnovážného stavu. Přitom na úrovni

Rovnováha II-P má tvar

Ap=pi -р 2 =Н Р "g, (2.1)

tj. tlakový rozdíl je určen tlakem sloupce kapaliny s výškou N s hustotou p.

Rovnice (1.6) z hlediska měření tlaku je zásadní, protože tlak je nakonec určen základními fyzikálními veličinami - hmotností, délkou a časem. Tato rovnice platí pro všechny typy kapalinových tlakoměrů bez výjimky. Z toho vyplývá definice, že měřič tlaku kapaliny je měřič tlaku, ve kterém je měřený tlak vyvažován tlakem sloupce kapaliny vytvořeného pod vlivem tohoto tlaku. Je důležité zdůraznit, že měření tlaku v kapalinových manometrech je

výška tabulky kapaliny, byla to tato okolnost, která vedla ke vzniku jednotek měření tlaku mm vody. Art., mm Hg. Umění. a další, které přirozeně vyplývají z principu činnosti kapalinových tlakoměrů.

Hrníčkový kapalinový manometr (obr. 4, b) sestává z pohárků navzájem spojených 1 a vertikální trubice 2, Kromě toho je plocha průřezu šálku výrazně větší než trubice. Tedy pod vlivem tlakového rozdílu Ar Změna hladiny kapaliny v šálku je mnohem menší než nárůst hladiny kapaliny v trubici: N\ = N g f/F, Kde N ! - změna hladiny tekutiny v šálku; H 2 - změna hladiny kapaliny v trubici; / - plocha průřezu trubky; F - plocha průřezu šálku.

Odtud výška sloupce kapaliny vyvažující měřený tlak N - N x + H 2 = # 2 (1 + f/F), a naměřený tlakový rozdíl

Pi - Pr = H 2 p?-(1 + f/F ). (2.2)

Tedy se známým koeficientem k= 1 + f/F rozdíl tlaků lze určit změnou hladiny kapaliny v jedné trubici, což zjednodušuje proces měření.

Tlakoměr s dvojitým hrnkem (obr. 4, PROTI) se skládá ze dvou šálků spojených pomocí flexibilní hadice 1 a 2, z nichž jeden je pevně upevněn a druhý se může pohybovat ve vertikálním směru. Při stejných tlacích R\ A p 2 pohárky, a proto jsou volné povrchy kapaliny na stejné úrovni I-I. Li R\ > R 2 pak šálek 2 stoupá, dokud není dosaženo rovnováhy podle rovnice (2.1).

Jednota principu činnosti kapalinových tlakoměrů všech typů předurčuje jejich univerzálnost z hlediska schopnosti měřit tlak jakéhokoli typu - absolutního i manometrického a diferenčního tlaku.

Absolutní tlak bude měřen, pokud p 2 = 0, tj. když je prostor nad hladinou kapaliny v trubici 2 vypumpovaný. Poté sloupec kapaliny v manometru vyrovná absolutní tlak v trubici

i,T.e.p a6c =tf р G.

Při měření přetlaku jedna z trubic komunikuje s atmosférickým tlakem, např. p 2 = p tsh. Pokud je absolutní tlak v trubici 1 více než atmosférický tlak (R i >р аТ m)> pak podle (1.6) sloupec kapaliny ve zkumavce 2 vyrovná přetlak v trubici 1 } tj. p a = N R G: Pokud naopak p x < р атм, то столб жидкости в трубке 1 bude mírou podtlaku p a = -N R G.

Při měření rozdílu mezi dvěma tlaky, z nichž každý není roven atmosférickému tlaku, má rovnice měření tvar Ar=p\ - p2- = N - R "g. Stejně jako v předchozím případě může rozdíl nabývat kladných i záporných hodnot.

Důležitou metrologickou charakteristikou tlakoměrů je citlivost měřicího systému, která do značné míry určuje přesnost měření a setrvačnost. U tlakoměrů se citlivostí rozumí poměr změny odečtu přístroje ke změně tlaku, která ji způsobila (u = AN/Ar) . V obecném případě, kdy citlivost není konstantní v celém rozsahu měření

n = lim at Ar -*¦ 0, (2.3)

Kde AN - změna údajů na tlakoměru kapaliny; Ar - odpovídající změna tlaku.

Vezmeme-li v úvahu rovnice měření, získáme: citlivost manometru ve tvaru U nebo dvou kelímků (viz obr. 4, a a 4, c)

n =(2A ' a ~>

citlivost manometru (viz obr. 4, b)

R-gy \llF) ¦ (2 " 4 ’ 6)

Zpravidla pro hrnkové tlakoměry F "/, proto je pokles jejich citlivosti oproti tlakoměru ve tvaru U nevýznamný.

Z rovnic (2.4, A ) a (2.4, b) vyplývá, že citlivost je zcela určena hustotou kapaliny R, plnění měřicího systému zařízení. Ale na druhou stranu hodnota hustoty kapaliny podle (1.6) určuje rozsah měření tlakoměru: čím větší je, tím větší je horní mez měření. Relativní hodnota chyby čtení tedy nezávisí na hodnotě hustoty. Pro zvýšení citlivosti a tím i přesnosti bylo proto vyvinuto velké množství čtecích zařízení, založených na různých provozních principech, počínaje fixací polohy hladiny kapaliny vůči stupnici tlakoměru okem (chyba odečítání asi 1 mm ) a končící použitím přesných interferenčních metod (chyba čtení 0,1-0,2 mikronů). Některé z těchto metod naleznete níže.

Rozsahy měření kapalinových tlakoměrů podle (1.6) jsou určeny výškou sloupce kapaliny, tj. rozměry tlakoměru a hustotou kapaliny. Nejtěžší kapalinou v současnosti je rtuť, jejíž hustota je p = 1,35951 10 4 kg/m 3 . Sloupec rtuti vysoký 1 m vyvine tlak asi 136 kPa, tj. tlak, který není o mnoho vyšší než atmosférický tlak. Při měření tlaků řádově 1 MPa jsou proto rozměry tlakoměru na výšku srovnatelné s výškou třípodlažní budovy, což představuje značné provozní nepohodlí, nemluvě o nadměrné objemnosti konstrukce. Přesto byly učiněny pokusy vytvořit manometry s ultravysokým obsahem rtuti. Světový rekord byl stanoven v Paříži, kde byl na základě konstrukcí slavné Eiffelovy věže namontován tlakoměr s výškou rtuťového sloupce asi 250 m, což odpovídá 34 MPa. V současné době je tento tlakoměr demontován z důvodu jeho marnosti. Rtuťový manometr Fyzikálního ústavu Spolkové republiky Německo, unikátní svými metrologickými vlastnostmi, je však nadále v provozu. Tento manometr, nainstalovaný v iO-story věži, má horní limit měření 10 MPa s chybou menší než 0,005 %. Naprostá většina rtuťových manometrů má horní limity řádově 120 kPa a jen výjimečně až 350 kPa. Při měření relativně malých tlaků (do 10-20 kPa) se měřicí systém kapalinových tlakoměrů plní vodou, lihem a jinými lehkými kapalinami. V tomto případě jsou rozsahy měření obvykle do 1-2,5 kPa (mikromanometry). Pro ještě nižší tlaky byly vyvinuty metody pro zvýšení citlivosti bez použití složitých snímacích zařízení.

Mikromanometr (obr. 5), sestává z misky já, který je připojen k trubce 2, instalované pod úhlem A na horizontální úroveň

Já-já. Pokud, se stejnými tlaky pí A p 2 povrchy kapaliny v kalíšku a trubici byly na úrovni I-I, pak nárůst tlaku v kalíšku (R 1 > Pr) způsobí snížení hladiny kapaliny v nádobce a její vzestup v trubici. V tomto případě výška sloupce kapaliny H 2 a jeho délka podél osy trubky L 2 bude souviset vztahem H2=L2 hřích a.

Vezmeme-li v úvahu rovnici kontinuity tekutiny H, F = b 2 /, není obtížné získat rovnici měření mikromanometru

p t -р 2 = Н p"g = L2 r h (sina + -), (2,5)

Kde b 2 - pohyb hladiny kapaliny v trubici podél její osy; A - úhel sklonu trubky k horizontále; ostatní označení jsou stejná.

Z rovnice (2.5) vyplývá, že pro hřích A « 1 a f/F „1 pohyb hladiny kapaliny v trubici bude mnohonásobně větší než výška sloupce kapaliny potřebná k vyrovnání měřeného tlaku.

Citlivost mikromanometru se skloněnou trubicí podle (2.5)

Jak je vidět z (2.6), maximální citlivost mikromanometru s horizontálním uspořádáním trubek (a = O)

tj. ve vztahu k plochám kalíšku a trubičky je větší než na Tlakoměr ve tvaru U.

Druhým způsobem zvýšení citlivosti je vyrovnání tlaku sloupcem dvou nemísitelných kapalin. Dvouhrnkový tlakoměr (obr. 6) je naplněn kapalinami tak, aby jejich hranice

Rýže. 6. Dvouhrnkový mikromanometr se dvěma kapalinami (p, > p 2)

sekce byla umístěna ve svislé části trubice přilehlé k misce 2. Když pi = p 2 tlak na úrovni I-I

Ahoj Pi -N 2 R 2 (Pi >P2)

Poté, jak se tlak v šálku zvyšuje 1 rovnice rovnováhy bude mít tvar

Ap=pt -p 2 =D#[(P1 -p 2) +f/F(Pí + Rg)] G, (2.7)

kde px je hustota kapaliny v šálku 7; p 2 - hustota kapaliny v šálku 2.

Zdánlivá hustota sloupce dvou kapalin

Pk = (Pi - P2) + f/F (Pi + Pr) (2,8)

Pokud mají hustoty Pi a p 2 hodnoty blízko sebe, a f/F". 1, pak lze zdánlivou nebo efektivní hustotu snížit na hodnotu p min = f/F (R i + p 2) = 2p x f/F.

ьр r k * %

kde p k je zdánlivá hustota podle (2.8).

Stejně jako dříve, zvýšení citlivosti těmito metodami automaticky snižuje rozsah měření kapalinového manometru, což omezuje jeho použití na oblast micromanometru™. S přihlédnutím také k velké citlivosti uvažovaných metod na vliv teploty při přesných měřeních se zpravidla používají metody založené na přesných měřeních výšky sloupce kapaliny, což však komplikuje konstrukci tlakoměrů kapaliny.

2.2. Opravy odečtů a chyb kapalinových tlakoměrů

Do měřicích rovnic kapalinových tlakoměrů je nutné v závislosti na jejich přesnosti zavést úpravy, které zohledňují odchylky provozních podmínek od podmínek kalibrace, druh měřeného tlaku a vlastnosti schématu zapojení konkrétních tlakoměrů.

Provozní podmínky jsou určeny teplotou a zrychlením volného pádu v místě měření. Vlivem teploty se mění jak hustota kapaliny sloužící k vyrovnání tlaku, tak i délka stupnice. Tíhové zrychlení v místě měření zpravidla neodpovídá své normální hodnotě akceptované při kalibraci. Proto ten tlak

P=Pp }