double arrow

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ И РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ


 

2.1. Цель работы

 

Изучение основных методов измерений давления и расхода жидкостей и газов и ознакомление с измерительными приборами.

2.2. Задачи работы

 

Ознакомление с приборами, установленными в лаборатории, и с принципами их устройства; снятие показаний приборов; зарисовка схем измерений и принципиальных схем устройства основных приборов.

 

2.3. Основные сведения, устройство и принцип работы приборов

 

В качестве рабочего тела в тепловых машинах и аппаратах применяются различные жидкости и газы. Для оценки состояния термодинамической системы необходимо измерять такие параметры, как давление и расход рабочего тела. Для этого применяются различные манометры, вакуумметры и расходомеры.

 

2.3.1. Приборы для измерения давления

 

Приборы для измерения дав­ления по принципу действия делят на 4 основные группы: жидкостные, измеряющие давление высотой уравновешиваю­щего столба жидкости; пружинные, где давление оценивают по деформации различного рода упругих элементов; грузо-поршневые, в которых измеряемое давление уравновешива­ется давлением, создаваемым массой грузов и поршня; элек­трические, работа которых основана на зависимости электри­ческих параметров преобразователя от измеряемого дав­ления.

Жидкостные манометры (рис. 2.1) используются для изме­рения небольших значений избыточных давлений, вакуума или разности давлений. Эти приборы просты по устройству, однако дают точные показания. Они бывают двух видов: U-образные и чашечные (рис 2.1)

Рабочей жидкостью в манометрах может быть дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, толуол и др.

Рис. 2.1. Жидкостные манометры:

а) U-образный двухтрубный; б) чашечный однотрубный

 

В U-образном манометре избыточное давление или раз­режение (Па) уравновешивается столбом жидкости h (м) и определяется по формуле:

 

Р = h·g∙(ρ–·ρСР) (2.1)

Где ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м3;

ρСР – плотность среды над рабочей жидкостью, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

 

Величину отсчитывают по двум уровням по обе стороны от нулевого деления шкалы.

В чашечном манометре давление измеряется положением уровня жидкости в одной узкой трубке, а изменени­ем высоты жидкости в широком сосуде обычно пренебрега­ют, но если отношение сечений измерительной трубки и со­суда f/F>0,01, то формула приобретает вид:

 

Р = h·ρ ·g(1+f/F) (2.2)

Пружинные манометры (рис. 2.2). В пружинных приборах чувствительными элементами мо­гут быть: трубчатые одно- или многовитковые пружины, мем­браны, мембранные коробки и сильфоны.

Рис. 2.2. Деформационные манометры:

а) пружинный; б) сильфонный; в) трубчато-пружинный;

1 – измерительный элемент; 2 – указатель; 3 – шкала; 4 – рычаг

 

Аналогичны по устройству трубчатые вакуумметры и мановакуумметры.

 

2.3.2. Приборы для измерения расхода веществ

Очень удобен для непосредственно­го измерения расхода газов или прозрачных жидкостей ро­таметр (рис. 2.3), являющийся расходомером обтекания. Перепад давления в нем сохраняется постоянным, а проходное сече­ние ротора (подвижного сопротивления), витающего в пото­ке измеряемой среды, изменяется прямо пропорционально расходу. Ротаметр устанавливается вертикально на трубопровод 1. В зависимости от скорости потока ротор 2 устанавли­вается на определенной высоте в прозрачном стеклянном корпусе 3, представляющим коническую трубку, расширяющуюся кверху, показывая значение расхода на протарированной шкале 4. На цилиндриче­ском пояске ротора сделаны косые прорези для того, чтобы он, вращался под действием потока и, тем самым центрировался в трубке прибора.

Рис. 2.3. Ротаметр: 1 – трубопровод; 2 – поплавок; 3 – корпус;

4 – шкала

 

Стеклянным ротаметром можно пользоваться в установ­ках, имеющих вертикальные участки трубопроводов, если давление измеряемой среды не превышает 0,6 МПа, а температу­ра не более 50 ºС. Изготавливаются и металлические ротаме­тры, более сложные по устройству. Показания ротора в них передаются на расстояние посредством электрической или пневматической системы передачи.

Расход жидкостей измеряют также при помощи ско­ростных счетчиков-расходомеров (рис 2.4а). Вращение крыльчатки или винтовой вертушки в них через редукторный механизм передается на счетчик прибора, показывающим расход жидкости (обычно в м3/ч).

Рис. 2.4. Тахометрические расходомеры:

а) турбинный: 1 – корпус; 2 – передаточный счетный механизм;

3 – тахогенератор; 4 – турбина; 5 – устройство для регулирования точности; б) камерный с овальными шестернями: 1 – камера; 2 – шестерни

 

Крыльчатые расходомеры применяют для измерения малых рас­ходов жидкостей (до 9,5 м3/ч.).

Объемные счетчики (рис 2.4б) показывают суммарный расход вещества за данное время. Жидкость или газ приводит в дви­жение поршень или овальные шестерни (у счетчиков жидко­сти), или роторы (у счетчиков газа), которые кинематически связаны с суммирующим счетным механизмом прибора.

Широко применяют в лабораторной практике и в произ­водственных условиях измерения расхода жидкости с помо­щью мерных баков, оборудованных указательными стре­лками и шкалами, градуированными в единицах массы или объема, а также различные весовые расходомеры. По разности показаний в начале и конце периода измерения определяют расход вещества.

2.4. Проведение работы

 

В ходе работы студенты знакомятся под руководством преподавателя с назначением и устройством измерительных приборов, принципами их действия, снимают показания приборов, установленных в лаборатории.

 

2.5. Оформление отчета

 

Отчет по работе должен включать цель работы, задачи работы, перечень и краткое описание основных способов измерения давления и расхода жидкостей и газов, схемы устройства основных приборов, запись выполненных измерений. Измеряемые величины сводятся в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1

Измеренные величины

Измерительный прибор Единица измерения Показания прибора
     

 

2.6. Контрольные вопросы

 

1. Дать определение давления газа. Какие виды давления бывают?

2. Используя схему рассказать принцип действия жидкостного манометра.

3. Что такое ротаметр, каков принцип его работы, в каких случаях он применяется?

4. Привести примеры пружинных манометров.

 


Сейчас читают про: