Для чего нужна жидкость в манометрах

Жидкостные манометры и дифманометры, принцип действия, область применения

Жидкостные (трубные) манометры функционируют по принципу сообщающихся сосудов – за счет уравновешивания фиксируемого давления весом жидкости-наполнителя: столб жидкости сдвигается на высоту, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Измерения на основе гидростатического метода привлекают сочетанием простоты, надежности, экономичности и высокой точности. Манометр с жидкостью внутри оптимально подходит для измерения перепадов давления в пределах 7 кПа (в специальных вариантах исполнения – до 500 кПа).

Виды и типы приборов

Для лабораторных измерений или промышленного применения используются различные варианты манометров с трубной конструкцией. Наиболее востребованы такие виды приборов:

Применение жидкостного манометра

Простота и надежность измерений на основе гидростатического метода объясняют широкое применение прибора с жидкостным наполнителем. Такие манометры незаменимы при проведении лабораторных исследований или решении различных технических задач. В частности, приборы используются для таких типов измерений:

Важное направление применения трубных манометров с жидким наполнителем – поверка контрольно-измерительных приборов: тягомеров, напоромеров, вакуумметров барометров, дифманометров и некоторых типов манометров.

Манометр жидкостный: принцип действия

Самый распространенный вариант конструкции приборов – U-образная трубка. Принцип действия манометра показан на рисунке:

Схема U-образного жидкостного манометра

Один конец трубки имеет сообщение с атмосферой – на него воздействует атмосферное давление Pатм. Другой конец трубки с помощью подводящих устройств подключается к целевому трубопроводу – на него воздействует давление измеряемой среды Рабс. Если показатель Рабс выше Pатм, то жидкость вытесняется в трубку, сообщающуюся с атмосферой.

Инструкция по расчету

Разница высоты между уровнями жидкости рассчитывается по формуле:

h = (Рабс – Ратм)/((rж – rатм )g)
где:
Рабс – абсолютное измеряемое давление.
Ратм – атмосферное давление.
rж – плотность рабочей жидкости.
rатм – плотность окружающей атмосферы.
g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2)
Показатель высоты рабочей жидкости H складывается из 2-ух составляющих:
1. h1 – понижение столба по сравнению с исходным значением.
2. h2 – повышение столба в другой части трубки в сравнении с исходным уровнем.
Показатель rатм в расчетах часто не учитывают, поскольку rж >> rатм. Таким образом, зависимость можно представить как:
h = Ризб/(rж g)
где:
Ризб – избыточное давление измеряемой среды.
На основе приведенной формулы, Ризб = hrж g.

Если необходимо измерить давление разряженных газов, применяются измерительные приборы, в которых один из концов герметически запаян, а к другому с помощью подводящих устройств подключают вакуумметрическое давление. Конструкция показана на схеме:

Схема жидкостного вакуумметра абсолютного давления

Для таких приборов применяется формула:
h = (Ратм – Рабс)/(rж g).

Давление в запаянном торце трубки равно нулю. При наличии в нем воздуха расчеты вакуумметрического избыточного давления выполняются как:
Ратм – Рабс = Ризб – hrж g.

Если воздух в запаянном конце откачан, и давление противодействия Ратм = 0, то:
Рабс= hrж g.

Конструкции, в которых воздух в запаянном конце откачивается и перед заполнением вакууммируется, подходят для применения в качестве барометров. Фиксация разницы высоты столба в запаянной части позволяет произвести точные расчеты барометрического давления.

Преимущества и недостатки

Жидкостные манометры имеют как сильные, так и слабые стороны. При их использовании удается оптимизировать капитальные и эксплуатационные издержки на контрольно-измерительные мероприятия. В то же время следует помнить о возможных рисках и уязвимых местах таких конструкций.

Среди ключевых преимуществ измерительных приборов с жидкостным наполнением следует отметить:

Инструкция для жидкостного манометра

Для гидростатических измерений в манометрах могут использоваться различные рабочие жидкости: дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, жидкость Туле и другие наполнители. При их использовании важно помнить о возможных рисках. В частности, вода приводит к коррозии железосодержащих сплавов, ртуть несет угрозу здоровью человека, а ацетилен и некоторые другие виды наполнителей являются психотропными веществами.

Уважаемый пользователь. Уведомляем Вас о том, что персональные данные, которые Вы можете оставить на сайте, обрабатываются в целях его функционирования. Если Вы с этим не согласны, то пожалуйста покиньте сайт. В противном случае это будет считаться согласием на обработку Ваших персональных данных.
Политика конфиденциальности

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Манометрическая жидкость

Манометрическая жидкость должна иметь уд. [1]

Манометрические жидкости ( ртуть, органические масла) растворяют газы и пары органических соединений, вследствие чего в промежутках между измерениями рекомендуется держать житкостные манометры под вакуумом и отключенными от системы для того, чтобы они очищались от растворенных примесей. [2]

Манометрические жидкости ыеманомет-р ы заполняют жидкостью под некоторым начальным давлением. Жидкости, применяемые для термометров, должны обладать возможно большим термическим коэффициентом объемного расширения, высокой теплопроводностью и должны быть химически инертными к материалу термометра. [3]

Манометрической жидкостью может быть подкрашенная вода, вазелиновое или парафиновое масло, чистый керосин, ртуть, серная кислота. Чтобы капилляр обеспечивал прямолинейную зависимость скорости газа от разности его давлений до и после капилляра, длину последнего делают в сто раз больше диаметра. [5]

Манометрической жидкостью в нем является сама рабочая жидкость. [7]

Манометрической жидкостью здесь обычно служит этиловый спирт. Рассматриваемые дифма-нометры могут быть не только с постоянным, но и с переменным углом наклона трубки, что позволяет повышать чувствительность дифманометра с уменьшением предела измерения. [9]

Выбор манометрической жидкости определяется характером газа, его растворимостью, влажностью и возможностью химического взаимодействия. [11]

Плотность манометрической жидкости и изменение ее с изменением температуры могут быть получены с погрешностью, не превышающей 0 0001 из таблиц либо ( для спирта) измерением с помощью спиртомера 1-го разряда. [13]

Источник

Гидрозаполнение манометров

Манометры производства АО «ПО Физтех» заполняются полиметилсилоксановой жидкостью (ПМС) и глицерином.

Демпфирующие жидкости одинаково хорошо защищают элементы конструкции от истирания, но имеют следующие отличия:

70% раствор глицерина

Устойчивость к климатическим воздействиям по ГОСТ 15150-69

Диапазон температур измеряемой среды, ⁰С

Диапазон температуры окружающей среды, ⁰С

Следует учитывать, что при охлаждении жидкостей они становятся более вязкие (медленне реагируют на изменение давления), а при нагревании наоборот (меньше защищены от вибрации). Превышение допустимой температуры измеряемой и окружающей среды ведет к необратимым изменениям свойств демпфирующих жидкостей и выходу из строя манометра. При значительном нарушении температурного режима глицерин и ПМС сначала активно испаряются, затем происходит воспламенение.

Электроконтактные манометры и манометры, предназначенные для использования в среде кислород, заполняются только ПМС-300.

Есть ряд особенностей заполненных приборов, с которыми можно столкнуться во время эксплуатации. При длительном хранении приборов, залитых 70% раствором глицерина, происходит выпадение растворимого осадка, что не является браковочным признаком.

Распаковав прибор, можно увидеть на упаковке и на самом приборе следы жидкости. Часто не обоснованно потребители делают вывод и признают прибор бракованным. Следами жидкости может оказаться масло, при помощи которого подается давление при регулировке и поверке манометра. Или это может быть демпфирующая жидкость (незначительное её количество), которая в процессе транспортировки из-за внутреннего давления (при изменении температуры и давления окружающей среды) была вытеснена из корпуса прибора.

Перед использованием необходимо:

1. Проверить уровень демпфирующей жидкости

2. Протереть манометр чистой сухой тряпкой и установить в рабочее положение (шкала прибора располагается вертикально с отклонением не более +/-5⁰)

3. Выровнить давление внутри корпуса и снаружи, т.е. заменить транспортировочную заглушку на рабочую и/или установить заглушку в рабочее положение

Ряд моделей приборов поставляется в комплекте с одной заглушкой, которая является и рабочей и транспортировочной одновременно.

Заглушку необходимо снять с корпуса прибора. Острым предметов в углублении сделать небольшое отверстие.

Важно!! Не рекомендуется делать отверстие, не снимая заглушку, можно деформировать или повредить пружину, что неизменно ухудшит качество измерений и выведет из строя манометр.

В данном исполнении, заглушку необходимо снять с корпуса прибора и срезать выступающую часть. Затем установить в корпус прибора.

Основными недостатками приборов с демпфирующими жидкостями является дорогостоящий ремонт и техническое обслуживание, а также необходимость применения специализированных инструментов для выполнения ремонтных работ.

Однако манометры, заполненные демпфирующими жидкостями, работают годами там, где технические манометры не прослужат и месяца.

Ссылки на приборы:

Манометры производства АО «ПО Физтех» заполняются полиметилсилоксановой жидкостью (ПМС) и глицерином.

Демпфирующие жидкости одинаково хорошо защищают элементы конструкции от истирания, но имеют следующие отличия:

70% раствор глицерина

Устойчивость к климатическим воздействиям по ГОСТ 15150-69

Диапазон температур измеряемой среды, ⁰С

Диапазон температуры окружающей среды, ⁰С

Следует учитывать, что при охлаждении жидкостей они становятся более вязкие (медленне реагируют на изменение давления), а при нагревании наоборот (меньше защищены от вибрации). Превышение допустимой температуры измеряемой и окружающей среды ведет к необратимым изменениям свойств демпфирующих жидкостей и выходу из строя манометра. При значительном нарушении температурного режима глицерин и ПМС сначала активно испаряются, затем происходит воспламенение.

Электроконтактные манометры и манометры, предназначенные для использования в среде кислород, заполняются только ПМС-300.

Есть ряд особенностей заполненных приборов, с которыми можно столкнуться во время эксплуатации. При длительном хранении приборов, залитых 70% раствором глицерина, происходит выпадение растворимого осадка, что не является браковочным признаком.

Распаковав прибор, можно увидеть на упаковке и на самом приборе следы жидкости. Часто не обоснованно потребители делают вывод и признают прибор бракованным. Следами жидкости может оказаться масло, при помощи которого подается давление при регулировке и поверке манометра. Или это может быть демпфирующая жидкость (незначительное её количество), которая в процессе транспортировки из-за внутреннего давления (при изменении температуры и давления окружающей среды) была вытеснена из корпуса прибора.

Перед использованием необходимо:

1. Проверить уровень демпфирующей жидкости

2. Протереть манометр чистой сухой тряпкой и установить в рабочее положение (шкала прибора располагается вертикально с отклонением не более +/-5⁰)

3. Выровнить давление внутри корпуса и снаружи, т.е. заменить транспортировочную заглушку на рабочую и/или установить заглушку в рабочее положение

Ряд моделей приборов поставляется в комплекте с одной заглушкой, которая является и рабочей и транспортировочной одновременно.

Заглушку необходимо снять с корпуса прибора. Острым предметов в углублении сделать небольшое отверстие.

Важно!! Не рекомендуется делать отверстие, не снимая заглушку, можно деформировать или повредить пружину, что неизменно ухудшит качество измерений и выведет из строя манометр.

В данном исполнении, заглушку необходимо снять с корпуса прибора и срезать выступающую часть. Затем установить в корпус прибора.

Основными недостатками приборов с демпфирующими жидкостями является дорогостоящий ремонт и техническое обслуживание, а также необходимость применения специализированных инструментов для выполнения ремонтных работ.

Однако манометры, заполненные демпфирующими жидкостями, работают годами там, где технические манометры не прослужат и месяца.

Источник

Манометр

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Что такое манометр

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.

Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

при накачивании автомобильных шин;

в обслуживании систем кондиционирования и отопления;

в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;

для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;

в нефтяной и газодобывающей промышленности;

для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р₁). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р₂). При изменении Р₁ уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G₁+ G₂.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

где G₁— масса грузов, G₂— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Задачи

Чтобы научиться решать задачи под руководством опытного преподавателя, приходите на онлайн-курсы по физике для 9 класса!

Задача 1

Решение:

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

Источник

Описание глицериновых манометров

В этой статье Вы ознакомитесь с основными критериями, которыми необходимо руководствоваться при выборе глицеринового манометра. Так же не стоит забывать об отраслях использования прибора: медицина, энергетика и пищевая промышленность.

Виброустойчивые манометры широко востребованы в разных отраслях. Устройства, заполненные демпфирующей жидкостью, применяются в системах с высокой вибрацией. Специальная жидкость обеспечивает надежную защиту механизмов от износа из-за воздействия вибрации. Особенности конструкции предотвращают повреждение деталей и элементов от измеряемой среды.

Зачастую приборы заполняют глицерином – универсальной жидкостью с прекрасными эксплуатационными свойствами. Глицериновый манометр – это надежное и износостойкое устройство. Прибор имеет длительной срок эксплуатации и способен прослужить дольше, нежели технические модели. Детальнее узнать об оборудовании и приобрести подходящее устройство можно на сайте.

Применение глицериновых манометров

Манометры оптимально подходят для неблагоприятных эксплуатационных условий. Необходимо детальнее рассмотреть вопрос, где применяют глицериновые модели, их ключевые особенности. Зачастую приборы используются при измерении давления воды в разных отраслях промышленности:

Современные глицериновые манометры подходят для измерения давления газообразных и жидких сред, которые не кристаллизируются. Жидкость обязательно не должна быть агрессивной к медным сплавам. Устойчивые к вибрации устройства части используются в системах гидравлики, компрессорах, в области судостроения.

Особенности глицериновых манометров

Виброустойчивые манометры изготавливаются из нержавеющей стали и обладают хорошей герметичностью. Внутри корпус заполнен глицерином, который имеют высокую вязкость и устойчивость к вибрации. К особенностям конструкции также необходимо отнести:

Применение нержавеющей стали при изготовлении корпуса позволяет добиться герметичности и надежности. Конструкция также включает следующие элементы:

Прежде чем приобрести подходящую модель, необходимо определиться со сферой применения и правильно выбрать номинальный размер.

Глицериновые модели обеспечивают высокую точность измерений. Стрелка не дрожит даже при большой вибрации, устойчивость позволяет определять показания в любых условиях. Элементы измерительной системы изготавливаются из меди и надежно защищены от воздействия коррозии. Дают возможность измерять давление при высокой пульсации измеряемой жидкости допускается внешняя, высокочастотная вибрация и большие амплитуды.

Покупать оборудование для измерения давления необходимо в проверенных магазинах. Только официальные представители способны предложить качественную и сертифицированную технику с длительной гарантией. Такое решение позволит быть уверенными в надежности и добиться длительной эксплуатации оборудования.

Информационная поддержка

Источник