Абсолютное и избыточное давление, приборы для измерения давления. Классы точности.

Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность протекания процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц (табл. 1.1).

Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление P_а — параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление р_и представляет собой разность между абсолютным давлением P_а и барометрическим давлением Р_б (т. е. давлением окружающей среды): Р_и = Р_а — Р_б.

Если абсолютное давление ниже барометрического, то Р_В = Р_б — Ра,  где P_в — разрежение.

Единицы измерения давления: Па (Н/м²); кгс/см²; мм вод. ст.; мм рт.ст.

Приборы для измерения давления подразделяются на:

а) манометры – для измерения абсолютного и избыточного давления;

б) вакуумметры – для измерения разряжения (вакуума);

в) мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума;

г) напоромеры – для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0, 04 МПа);

д) тягомеры – для измерения малых разряжений (верхний предел измерения до 0, 004 МПа);

е) тягонапорометры – для измерения разряжений и малых избыточных давлений;

ж) дифференциальные манометры – для измерения разности давлений;

з) барометры - для измерения барометрического давления атмосферного воздуха.

По принципу действия приборы для измерения давления делятся на жидкостные, деформационные или пружинные, грузопоршневые, косвенные (электрические и комбинированные).

Ж и д к о с т н ы е п р и б о р ы

Принцип действия жидкостных приборов основан на уравновешивании измеряемого давления давлением столба жидкости. Мерой давления служит высота столба жидкости. Жидкостные приборы позволяют измерять атмосферное давление, вакуум, избыточное давление и разность давлений.

а) Пьезометр применяется для измерения избыточного давления и представляет собой вертикально установленную стеклянную трубку с открытым верхним концом, сообщающимся с атмосферой. Нижний конец трубки соединяется с резервуаром или трубкой, где измеряется давление. Для отключения пьезометра устанавливается кран.

Величина избыточного давления Р_изб. в рассматриваемой точке определяется по формуле:

где ρ – плотность жидкости, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, g = 9, 81 м/с;

h - показание по шкале пьезометра, м;

h₀ – разность по вертикали между нулем шкалы и рассматриваемой

точкой, м.

б) Дифференциальный манометр представляет собой U – образную стеклянную трубку, примерно наполовину заполненную рабочей жидкостью. Открытые концы трубки присоединены с точками измерения давления. Под действием разности давления рабочая жидкость перетекает в сторону меньшего давления, и по шкале определяется разность уровней рабочей жидкости.

Разность давлений Р₁ – Р₂ определяется по формуле

где - плотность рабочей жидкости, кг/м³;

- плотность жидкости, находящейся над рабочей жидкостью, кг/м³;

- разность уровней рабочей жидкости по шкале, м;

₁ – разность отметок точек измерения давления.

В качестве рабочей жидкости в дифференциальных манометрах используется ртуть. При измерении небольших перепадов давления газов используется вода. В случае измерения небольших перепадов давления в трубах, заполненных водой, используются пьезометры, подключенные в точках измерения перепада давления.

Основной недостаток жидкостных приборов - малый диапазон изменяемых давлений. С увеличением диапазона измеряемого давления увеличивается длина стеклянных трубочек. Кроме того, во многих жидкостных приборах в качестве рабочей жидкости используется ртуть, пары которой, являются ядовитыми.

Д е ф о р м а ц и о н н ы е п р и б о р ы

Принцип действия деформационных приборов основан на деформации упругого элемента под действием давления. Упругий элемент может быть выполнен в виде полой искривленной трубки, заглушенной с одной стороны, мембраны, сильфона. Мерой давления служит деформация упругого элемента. Упругий элемент должен сохранять постоянными свои характеристики при изменении температуры окружающей среды и жидкости в течение всего периода эксплуатации. Поэтому в наиболее ответственных случаях требуется периодическая тарировка этих приборов.

П р и б о р ы с т р у б ч а т о й п р у ж и н о й. Основной деталью этих приборов является полая трубка, имеющая в сечении форму овала и согнутая по дуге окружности так, чтобы большая ось овала была перпендикулярна плоскости трубки. Один конец трубки запаян и свободен, а другой открытый конец трубки закреплен к корпусу 4 и к нему подводится измеряемое давление. Под действием давления трубка деформируется. В манометрах- разгибается, в вакуумметрах -скручивается, в той или иной степени, в зависимости от величины давления. При этом свободный конец трубки 3 перемещается в том или ином направлении и через передаточный механизм (5-поводок, 6-зубчатый сектор) поворачивает стрелку 7 и по циферблату 6 прибора на угол, пропорциональный измеряемому давлению.

Г р у з о п о р ш н е в ы е п р и б о р ы

Принцип действия грузопоршневых приборов основан на уравновешивании измеряемого давления, действующего на поршень внешней силой. Величина этой силы является мерой давления. Измеряемое давление определяется как отношение веса груза G к площади поршня S,

Грузопошневые приборы для измерения давления имеют высокую точность, но из-за высокой требовательности к условиям эксплуатации и громоздкости они используются для тарировки приборов с другим принципом действия.

Пр и б о р ы  к о с в е н н о г о д е й с т в и я. Действие электрических приборов основано не изменении электрических свойств (пьезоэлектрики) или сопротивления некоторые металлов под действием нагрузки или давления. Затем электрический сигнал преобразуется, усиливается и передается на цифровой индикатор или процессор, управляющий технологическим процессом. В комбинированных приборах используются различные принципы действия.

Класс точности приборов

Обобщенной характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность, значение которых устанавливается в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств.

В настоящее время в нашей стране используются два вида классов точности: 1) по абсолютным погрешностям (порядковые номера классов); 2) по относительным погрешностям. В последнем случае класс точности — это отношение абсолютной погрешности Δ к диапазону шкалы прибора, выраженное в процентах.

Государственными стандартами для разных приборов установлены различные классы точности. Класс точности обозначается на циферблате прибора либо в паспорте прибора.

Согласно ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) классы точности выбираются из ряда:

К=(1; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0; 4.0; 5.0; 6.0)*10ⁿ,

где n=1, 0, -1, 2....

Средства измерений с двумя и более шкалами могут иметь соответственно два и более классов точности.

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: