Давление - величина, характеризующая интенсивность сил действующих на поверхность тела по направлениям, перпендикулярным к этой поверхности.
За единицу давления в СИ принят паскаль (Па).
Паскаль - давление силы в 1 Ньютон на площадь в 1 квадратный метр.
Па = 1 Н/м2
В технических измерениях допускаются единицы давления:
- килограмм - сила на метр квадратный (кгс/м2),
- килограмм - сила на сантиметр квадратный (кгс/см2),
- техническая атмосфера (ат),
- стандартная атмосфера 1атм,
- миллиметр водяного столба (мм вод. ст.).
1 кгс/см2 = 1ат = 10 м вод. ст. = 98066,5 Па
1 атм =101,325 кПа
1 Па = 1 Н/м2 = 1,02 х 10-5 кгс/см2 =0,102 кгс/м2 =0,102 мм вод.ст.
Необходимо различать давление абсолютное и избыточное.
Абсолютное давление - сумма избыточного и атмосферного давлений, то есть давление в сосуде, плюс давление окружающей среды (атмосферы).
Это давление отсчитывают от нуля (полного вакуума). Единица абсолютного давления «ата».
Избыточное давление - давление в сосуде, закрытом от атмосферы (баллон, котлы и т. п.), без учёта давления окружающей среды (атмосферы).
Единица избыточного давления «ати».
Часто избыточное давление называют манометрическим.
Средства измерений давления подразделяются на:
- манометры - приборы, измеряющие давление выше атмосферного (избыточное давление);
- вакуумметры - приборы, измеряющие давление ниже атмосферного (разреженное состояние газов);
- мановакуумметры - приборы, измеряющие как избыточное давление так и разряжение (измеряют абсолютное давление). Приборы
имеют шкалу с нулем посередине.
- напоромеры - приборы, измеряющие низкие величины избыточных давлений примерно 25 кПа (2500 мм вод.ст.);
- тягомеры - приборы, измеряющие малые разряжения до 25 кПа (2500 мм вод. ст.);
- тягонапоромеры - приборы, измеряющие как давление, так и разряжение. Приборы имеют шкалу с нулем посередине.
По принципу действия приборы для измерений давления разделяются на следующие группы:
- пружинные;
- жидкостные;
- электрические;
- грузопоршневые.
Наибольшее распространение в эксплуатации имеют манометры, мановакуумметры и вакуумметры с одновитковой трубчатой пружиной, которые отличаются надежностью, простотой устройства, большой и хорошо видимой шкалой.
В таблицах 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6 настоящего документа приведены типы средств измерений давления с одновитковой трубчатой пружиной и радиальным расположением штуцера из числа наиболее распространенных.
Выбор типа и класса прибора для измерений давления должен производиться в зависимости от:
- измеряемой среды;
- измеряемого давления (избыточное, разряжение);
- расположения присоединительного штуцера (осевое, радиальное);
- предела допускаемой погрешности измерений;
- условий эксплуатации приборов.
Предел допускаемой основной погрешности показаний должен выражаться:
- в процентах от верхнего предела измерений для манометров и вакуумметров;
- в процентах от суммы предельных значений шкалы без учёта знака для мановакуумметров.
Зависимость предела допускаемой основной погрешности от класса точности прибора представлена в таблице 8.1
Таблица 8.1
Класс точности | Предел допускаемой основной погрешности, % |
0,4 | ±0,4 |
0,6 | ±0,6 |
1,0 | ±1,0 |
1,5 | ±1,5 |
2,5 | ±2,5 |
4,0 | ±4,0 |
Пределы измерения и погрешность средств измерений давления следует определять одним из двух способов:
- расчётным - для постоянных или переменных (плавно изменяющихся) величин;
- по таблицам для измерений быстро изменяющихся величин. При измерении быстро изменяющихся величин предельные значения шкалы средств измерений должны быть такими, чтобы измеряемая величина находилась во второй трети шкалы.
Пример - Необходимо выбрать манометр для измерений давления
6-0,5-0,3 кгс/см2
Определяем:
наибольшее предельное значение давления
б кгс/см2 - 0,3 кгс/см2 =5,7 кгс/см2;
наименьшее предельное значение давления
6 кгс/см2 - 0,5 кгс/см2 = 5,5 кгс/см2;
допуск
5,7 кгс/см2 - 5,5 кгс/см2 = 0,2 кгс/см2.
Расчетный способ.
Определяем:
основную допустимую абсолютную погрешность средства измерений (по формуле (7.1))
0,33 х 0,2 кгс/см2 = I0,066I кгс/см2;
нижний предел рабочей части шкалы (по формуле (7.2))
Нди < 5,5 кгс/см2 - 0,066 кгс/см2 = 5,434 кгс/см2;
верхний предел рабочей части шкалы (по формуле (7.3))
Вди.> 5,7 кгс/см2 + 0,066 кгс/см2 = 5,766 кгс/см2.
В соответствии с определенными значениями Нди и Вди выбираем манометр с верхним пределом измерений 6 кгс/см2.
Определяем основную приведенную погрешность выбранного манометра (по формуле (7.10)):
По найденному значению основной приведенной погрешности выбираем манометр класса точности 1.
Способ с использованием таблицы.
Пределы измерений средств измерений давления в связи с этим рассчитаны для значений измеряемого давления, находящихся во второй трети шкалы.
В боковике таблицы находим строку с диапазоном значений измеряемого давления от 4,5 до 7,5 кгс/см2.
Во второй графе колонки на этой же строке находим значение верхнего предела измерений манометра. Этим значением является 10 кгс/см2. На этой же строке в графах колонки находим меньшее ближайшее значение допуска по отношению к заданному. Этим значением является 0,18 кгс/см2.
В оглавлении таблицы по значению допуска 0,18 кгс/см2 находим соответствующий ему класс точности 0,6.
Вывод:
1. Для измерений плавно меняющихся значений давления
(6-0,5-0,3) кгс/см2 выбираем манометр класса точности 1 с верхним пределом измерений 6 кгс/см2.
2. Для измерений быстроменяющихся значений давления
(6-0,5-0,3) кгс/см2 выбираем манометр класса точности 1 с верхним пределом измерений 6 кгс/см2.
Таблица 8.2 - Технические характеристики манометров и вакуумметров образцовых типа МО и ВО
Тип | Класс точности | Верхний предел измерений, кгс/см2 | Габаритные размеры |
МО | 0,15; 0,25; 0,4 | 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25;40;60; 100; 160; 250;400; 600 | ¿ 250 |
¿ 160 | |||
ВО | 0,15; 0,25; 0,4 | -1 | ¿ 250 |
¿ 160 |
Пример условного обозначения в документации манометра образцового типа МО, с условной шкалой, диаметром корпуса 160 мм, верхним пределом измерений 25 кгс/см2, класса точности 0,4:
Манометр образцовый (0...25) кгс/см2 кл.0,4.
Таблица 8.3 - Технические характеристики манометров, мановаку-умметров и вакуумметров показывающих пружинных для точных изме-рений типа МТИ (ВТИ)
Наименование прибора | Тип | Класс точности | Верхние пределы измерений, кгс/см2 | Среда неагрессивная |
Манометры | МТИ | 0,6; 1 | 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16;25;40; 60; 100; 160; 250;400;600; 1000;1600 | Газ, жидкость |
Мановакуумметры | МТИ | 0,6; 1 | Пределы измерений -1...0... 0,6; -1...0... 1,5; -1...0... 3; -1...0... 5; -1...0... 9; -1...0...15; -1...0...24 | |
Вакуумметры | ВТИ | 0,6; 1 | Пределы измерений 0...-1; 0.6...-1; | |
Примечание - Габаритный размер манометров МТИ ¿ 160 мм. |
Пример условного обозначения в документации мановакуумметра для точных измерений с пределами измерений от -1 до 15 кгс/см2, класса точности 0,6:
* Мановакуумметр (-1...0...15) кгс/см2, кл. 0,6.
Таблица 8.4 – Технические характеристики манометров показывающих общего назначения в корпусе диаметром 60 мм.
Тип | Класс точности | Верхние пределы измерений, кгс/см2 | Среда неагрессивная |
МТ-1 | 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400 | Воздух, кислород, негорючие среды |
Пример условного обозначения в документации манометра технического МТ-1 с верхним пределом измерений от 0 до 4 кгс/см2, класса точности 4:
Манометр (0…4) кгс/см2, кл.4
Таблица 8.5 – Технические характеристики мановакуумметров и вакуумметров показывающих пружинных
Наименование прибора | Тип | Класс точности | Пределы измерений, кгс/см2 | Среда неагрессивная |
Мановакуумметр | ОБМВ1-160 ОБМВ1-100 | 1,5 2,5 | -1…0… 0,6 -1…0… 1,5 -1…0… 3 -1…0… 5 -1…0… 9 -1…0… 15 -1…0… 24 | Газ, жидкость |
Вакуумметр | ОБМВ1-160 ОБМВ1-100 | 1,5 2,5 | -1… 0 | Газ |
Пример условного обозначения в документации вакуумметра показывающего пружинного типа ОБВ1-160 с пределами измерений от –1 до 0 кгс/см2. класса точности 1,5:
Вакуумметр (-1…0) кгс/см2, кл.1,5
Таблица 8.6 - Технические характеристики манометров показывающих пружинных
Тип | Класс точности | Верхние пределы измерений | Среда неагрессивная |
ОБМ1-160 | 1,5 | 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6 | Газ, пар, жидкость |
ОБМ1-100 | 2,5 | 10;16;25;40; 60 | |
ОБМГн1-160 | 1,5 | 160;250;400; 600 | Жидкость |
ОБМГн1-100 | 2,5 | 100;160;250 | |
ГМ-160 | 1,5 | 100;160; 250; 400; 600 | Газ |
ГМ-100 | 2,5 | 100;160; 250 | |
Гн1-100 | 2,5 | 6;10;16;25; 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600 | Газ, жидкость |
Пример условного обозначения - Манометр показывающий пружинный типа ОБМ1-160 с пределами измерений от 0 до 25 кгс/см2, класс точности 1,5:
Манометр (0...25) кгс/см2, кл. 1,5.