Das Funktionsprinzip von Flüssigkeit. Technisches Flüssigkeitsthermometer

Flüssigkeits-(Rohr-)Manometer arbeiten nach dem Prinzip kommunizierender Gefäße – indem sie den festen Druck mit dem Gewicht der Füllflüssigkeit ausgleichen: Die Flüssigkeitssäule verschiebt sich auf eine Höhe, die proportional zur aufgebrachten Last ist.

Messungen auf Basis der hydrostatischen Methode zeichnen sich durch ihre Kombination aus Einfachheit, Zuverlässigkeit, Kosteneffizienz usw. aus hohe Präzision. Ein Manometer mit Flüssigkeit im Inneren eignet sich optimal zum Messen von Druckunterschieden innerhalb von 7 kPa (v Sonderoptionen Ausführung - bis 500 kPa).

Arten und Arten von Geräten

Für Labormessungen oder industrielle Anwendungen eingesetzt werden Verschiedene Optionen Manometer mit Rohraufbau. Die folgenden Gerätetypen sind am gefragtesten:

• U-förmig. Grundlage der Konstruktion sind kommunizierende Gefäße, in denen der Druck durch einen oder mehrere Flüssigkeitsstände gleichzeitig bestimmt wird. Ein Teil der Röhre verbindet sich mit Rohrleitungssystem um die Messung durchzuführen. Gleichzeitig kann das andere Ende hermetisch abgedichtet sein oder eine freie Kommunikation mit der Atmosphäre haben.
• Gewölbt. Ein Einrohr-Flüssigkeitsdruckmessgerät ähnelt in vielerlei Hinsicht dem Design klassischer U-förmiger Instrumente, verwendet jedoch anstelle eines zweiten Rohrs ein breites Reservoir, dessen Fläche 500-700-mal größer ist als die Querschnittsfläche des Hauptrohres.
• Ring. Bei Geräten dieser Art ist die Flüssigkeitssäule in einem Ringkanal eingeschlossen. Bei einer Druckänderung verschiebt sich der Schwerpunkt, was wiederum zur Bewegung des Anzeigepfeils führt. Somit erfasst das Druckmessgerät den Neigungswinkel der Achse des Ringkanals. Diese Manometer zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit der Ergebnisse aus, die nicht von der Dichte der Flüssigkeit und des darin enthaltenen gasförmigen Mediums abhängen. Gleichzeitig ist der Anwendungsbereich solcher Produkte durch ihre hohen Kosten und die Komplexität der Wartung begrenzt.
• Flüssigkeitskolben. Der gemessene Druck verschiebt den Fremdstab und gleicht seine Position mit kalibrierten Gewichten aus. Durch die Wahl der optimalen Parameter für die Masse des Stabes mit Gewichten ist es möglich, seinen Auswurf um einen Betrag sicherzustellen, der proportional zum gemessenen Druck ist und daher bequem zu kontrollieren ist.

Woraus besteht ein Flüssigkeitsdruckmessgerät?

Das Gerät eines Flüssigkeitsdruckmessgeräts ist auf dem Foto zu sehen:

Anwendung eines Flüssigkeitsdruckmessgeräts

Die Einfachheit und Zuverlässigkeit von Messungen basierend auf der hydrostatischen Methode erklären Breite Anwendung Gerät mit flüssigem Füllstoff. Solche Manometer sind bei der Durchführung von Laboruntersuchungen oder der Lösung verschiedener technischer Probleme unverzichtbar. Die Geräte werden insbesondere für folgende Messarten eingesetzt:

• Leichter Überdruck.
• Druckunterschied.
• Atmosphärendruck.
• Unter Druck.

Ein wichtiger Einsatzbereich von Rohrdruckmessgeräten mit flüssigem Füllstoff ist die Überprüfung von Kontroll- und Messgeräten: Zugmessgeräte, Manometer, Vakuummessgeräte, Barometer, Differenzdruckmessgeräte und einige Arten von Manometern.

Flüssigkeitsdruckmessgerät: Funktionsprinzip

Das gebräuchlichste Gerätedesign ist ein U-förmiges Rohr. Das Funktionsprinzip des Manometers ist in der Abbildung dargestellt:

Ein Ende des Rohrs hat eine Verbindung zur Atmosphäre – es ist dem atmosphärischen Druck Patm ausgesetzt. Das andere Ende des Rohres wird über Versorgungseinrichtungen mit der Zielrohrleitung verbunden – es wird dem Druck des Messmediums Rab ausgesetzt. Wenn der Rabs-Indikator höher als Patm ist, wird die Flüssigkeit in ein mit der Atmosphäre kommunizierendes Rohr verdrängt.

Berechnungsanleitung

Der Höhenunterschied zwischen Flüssigkeitsständen wird nach folgender Formel berechnet:

h = (Rabs – Ratm)/((rl – ratm)g)
Wo:
Abs – absolut gemessener Druck.
Ratm – atmosphärischer Druck.
rzh – Dichte des Arbeitsmediums.
ratm – Dichte der umgebenden Atmosphäre.
g – Erdbeschleunigung (9,8 m/s2)
Der Arbeitsflüssigkeitshöhenanzeiger H besteht aus zwei Komponenten:
1. h1 – Verringerung der Spalte im Vergleich zum ursprünglichen Wert.
2. h2 – Anstieg der Säule in einem anderen Teil der Röhre im Vergleich zum Ausgangsniveau.
Der ratm-Indikator wird bei Berechnungen oft nicht berücksichtigt, da rl >> ratm. Somit kann die Abhängigkeit dargestellt werden als:
h = Rizb/(rzh g)
Wo:
Rizb ist der Überdruck des gemessenen Mediums.
Basierend auf der obigen Formel ist Rizb = hrÖ g.

Wenn der Druck verdünnter Gase gemessen werden muss, verwenden Sie Messgeräte, bei dem eines der Enden hermetisch verschlossen ist und der Vakuumdruck über Versorgungsgeräte mit dem anderen verbunden wird. Das Design ist im Diagramm dargestellt:

Für solche Geräte wird die Formel verwendet:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

Der Druck am verschlossenen Rohrende ist Null. Wenn sich darin Luft befindet, wird der Vakuumüberdruck wie folgt berechnet:
Ratm – Rabs = Rizb – hrzh g.

Wenn die Luft im abgedichteten Ende evakuiert wird und der Gegendruck Ratm = 0 ist, dann gilt:
Rab = hrzh g.

Für den Einsatz als Barometer eignen sich Ausführungen, bei denen die Luft am verschlossenen Ende vor dem Befüllen abgesaugt und evakuiert wird. Die Aufzeichnung des Säulenhöhenunterschieds im versiegelten Teil ermöglicht genaue Berechnungen des Luftdrucks.

Vorteile und Nachteile

Flüssigkeitsdruckmessgeräte haben sowohl starke als auch schwache Seiten. Durch deren Einsatz ist es möglich, die Kapital- und Betriebskosten für Kontroll- und Messaktivitäten zu optimieren. Gleichzeitig sollte man sich erinnern mögliche Risiken und gefährdete Bereiche solcher Strukturen.

Zu den wesentlichen Vorteilen flüssigkeitsgefüllter Messgeräte gehören:

• Hohe Messgenauigkeit. Geräte mit niedriges Niveau Fehler können als Referenzfehler für die Kalibrierung verschiedener Steuer- und Messgeräte verwendet werden.
• Benutzerfreundlichkeit. Die Anweisungen zur Verwendung des Geräts sind äußerst einfach und enthalten keine komplexen oder spezifischen Aktionen.
• Niedrige Kosten. Der Preis von Flüssigkeitsdruckmessgeräten ist im Vergleich zu anderen Gerätetypen deutlich niedriger.
• Schnelle Installation. Der Anschluss an die Zielleitungen erfolgt über Versorgungsgeräte. Für die Installation/Demontage ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich.

Bei der Verwendung von flüssigkeitsgefüllten Manometern sind einige Schwächen solcher Konstruktionen zu berücksichtigen:

• Ein plötzlicher Druckanstieg kann zur Freisetzung von Arbeitsflüssigkeit führen.
• Die Möglichkeit einer automatischen Aufzeichnung und Übermittlung von Messergebnissen ist nicht vorgesehen.
• Die innere Struktur von Flüssigkeitsdruckmessgeräten bestimmt ihre erhöhte Zerbrechlichkeit
• Die Geräte zeichnen sich durch einen recht schmalen Messbereich aus.
• Die Richtigkeit der Messungen kann durch eine schlechte Reinigung der Innenflächen der Rohre beeinträchtigt werden.

Das Funktionsprinzip basiert auf dem Ausgleich des gemessenen Drucks bzw. der Druckdifferenz mit dem Druck einer Flüssigkeitssäule. Sie verfügen über ein einfaches Design und eine hohe Messgenauigkeit und werden häufig als Labor- und Kalibrierinstrumente eingesetzt. Flüssigkeitsdruckmessgeräte werden unterteilt in: U-förmige, glockenförmige und ringförmige Messgeräte.

U-förmig. Das Funktionsprinzip basiert auf dem Gesetz kommunizierender Gefäße. Es gibt sie in Zweirohr- (1) und Einrohrbechern (2).

1) sind ein Glasrohr 1, das auf einer Tafel 3 mit einer Skala montiert und mit einer Sperrflüssigkeit 2 gefüllt ist. Der Höhenunterschied in den Rohrbögen ist proportional zum gemessenen Druckabfall. „-“ 1. Fehlerreihe: aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Messung der Position des Meniskus, Veränderungen in der T-Umgebung. Umwelt, Kapillaritätsphänomene (beseitigt durch Einführung von Korrekturen). 2. die Notwendigkeit von zwei Messungen, was zu einer Erhöhung der Fehlerquote führt.

2) Repräsentant. ist eine Modifikation der Zweirohrrohre, jedoch wird ein Kniestück durch ein breites Gefäß (Becher) ersetzt. Unter dem Einfluss von Überdruck sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Gefäß und im Rohr steigt er an.

Schwimmer U-förmig Differenzdruckmessgeräte ähneln im Prinzip Bechermessgeräten, nutzen jedoch zur Druckmessung die Bewegung eines Schwimmers in einem Becher, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel ändert. Mittels einer Übertragungsvorrichtung wird die Bewegung des Schwimmers in die Bewegung des Anzeigepfeils umgewandelt. „+“ großer Messbereich. Funktionsprinzip flüssig Manometer basieren auf dem Pascalschen Gesetz – der gemessene Druck wird durch das Gewicht der Arbeitsflüssigkeitssäule ausgeglichen: P = ρgh. Bestehen aus einem Reservoir und einer Kapillare. Als Arbeitsflüssigkeiten werden destilliertes Wasser, Quecksilber, Ethanol. Wird für kleine Messungen verwendet Überdruck und Vakuum, Luftdruck. Sie sind einfach aufgebaut, es gibt jedoch keine Datenfernübertragung.

Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wird die Kapillare manchmal in einem bestimmten Winkel zum Horizont platziert. Dann gilt: P = ρgL Sinα.

IN Verformung Um elastischen Verformungen entgegenzuwirken, werden Manometer eingesetzt empfindliches Element(CE) oder die Kraft, die es entwickelt. Es gibt drei Hauptformen von SE, die in der Messpraxis weit verbreitet sind: Rohrfedern, Bälge und Membranen.

Rohrfeder(Messfeder, Bourdon-Rohr) – ein elastisches Metallrohr, dessen eines Ende versiegelt und beweglich ist und dessen anderes Ende starr befestigt ist. Rohrfedern werden hauptsächlich zur Umrechnung des gemessenen Drucks verwendet Innenraum Feder, in eine proportionale Bewegung ihres freien Endes.

Am gebräuchlichsten ist eine eingängige Rohrfeder, bei der es sich um ein um 270° gebogenes Rohr mit ovalem oder elliptischem Querschnitt handelt. Unter dem Einfluss des zugeführten Überdrucks wickelt sich der Schlauch ab und unter dem Einfluss des Vakuums verdreht er sich. Diese Bewegungsrichtung des Rohres erklärt sich dadurch, dass sich unter dem Einfluss des inneren Überdrucks die Nebenachse der Ellipse vergrößert, während die Länge des Rohres konstant bleibt.

Der Hauptnachteil der betrachteten Federn ist ihr kleiner Drehwinkel, der den Einsatz von Übertragungsmechanismen erfordert. Mit ihrer Hilfe wird die Bewegung des freien Endes einer Rohrfeder um mehrere Grad oder Millimeter in eine Winkelbewegung des Pfeils um 270 – 300° umgewandelt.

Der Vorteil ist eine nahezu lineare statische Kennlinie. Die Hauptanwendung ist die Anzeige von Instrumenten. Messbereiche von Manometern von 0 bis 10 3 MPa; Vakuummeter - von 0,1 bis 0 MPa. Genauigkeitsklassen des Instruments: von 0,15 (vorbildlich) bis 4.

Rohrfedern bestehen aus Messing, Bronze, aus Edelstahl.

Balg. Der Balg ist ein dünnwandiger Metallbecher mit Querriffeln. Der Boden des Glases bewegt sich unter Druck oder Krafteinwirkung.

Innerhalb der Linearität statische Eigenschaften Beim Faltenbalg bleibt das Verhältnis der auf ihn einwirkenden Kraft zur dadurch verursachten Verformung konstant. und wird als Steifigkeit des Balgs bezeichnet. Faltenbälge werden aus verschiedenen Qualitäten von Bronze, Kohlenstoffstahl, Edelstahl hergestellt. Aluminiumlegierungen usw. Faltenbälge mit einem Durchmesser von 8–10 bis 80–100 mm und einer Wandstärke von 0,1–0,3 mm werden in Massenproduktion hergestellt.

Membranen. Es gibt elastische und elastische Membranen. Eine elastische Membran ist eine flexible runde flache oder gewellte Platte, die sich unter Druck biegen kann.

Die statischen Eigenschaften von Flachmembranen ändern sich mit zunehmender Größe nichtlinear Druck, daher wird ein kleiner Teil des möglichen Hubes als Arbeitsbereich genutzt. Für größere Auslenkungen können gewellte Membranen eingesetzt werden als flache, da sie eine deutlich geringere Nichtlinearität der Kennlinie aufweisen. Membranen werden aus verschiedenen Stahlsorten hergestellt: Bronze, Messing usw.

Bei Flüssigkeitsdruckmessgeräten wird der gemessene Druck bzw. die Druckdifferenz durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule ausgeglichen. Die Geräte nutzen das Prinzip kommunizierender Gefäße, bei denen die Niveaus der Arbeitsflüssigkeit übereinstimmen, wenn die Drücke über ihnen gleich sind, und wenn die Drücke über ihnen ungleich sind, nehmen sie eine Position ein, in der der Überdruck in einem der Gefäße ausgeglichen ist durch den hydrostatischen Druck der überschüssigen Flüssigkeitssäule im anderen. Die meisten Flüssigkeitsdruckmessgeräte verfügen über einen sichtbaren Füllstand der Arbeitsflüssigkeit, dessen Position den Wert des gemessenen Drucks bestimmt. Diese Geräte werden in der Laborpraxis und in einigen Branchen eingesetzt.

Es gibt eine Gruppe Differenzdruckmessgeräte für Flüssigkeiten, bei dem der Füllstand des Arbeitsmediums nicht direkt beobachtet wird. Wird letzteres verändert, führt dies zu einer Bewegung des Schwimmers oder zu einer Änderung der Eigenschaften eines anderen Geräts, wodurch entweder eine direkte Anzeige des Messwerts mithilfe eines Lesegeräts oder eine Umrechnung und Übertragung seines Wertes über eine Distanz erfolgt.

Zweirohr-Flüssigkeitsdruckmessgeräte. Zur Messung von Druck und Druckdifferenz werden Zweirohrmanometer und Differenzdruckmessgeräte mit sichtbarem Füllstand, oft auch U-förmig genannt, verwendet. Schematische Darstellung Ein solches Manometer ist in Abb. dargestellt. 1, a. Zwei vertikale kommunizierende Glasröhren 1, 2 sind auf einem Metall-bzw Holzsockel 3, an der eine Skalenplatte 4 befestigt ist. Die Rohre sind bis zur Nullmarke mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Der gemessene Druck wird dem Rohr 1 zugeführt, Rohr 2 kommuniziert mit der Atmosphäre. Bei der Druckdifferenzmessung werden die gemessenen Drücke beiden Rohren zugeführt.

Reis. 1. Schemata eines Zweirohr- (c) und Einrohr-Manometers (b).:

1, 2 - vertikal kommunizierende Glasröhren; 3 - Basis; 4 - Skalenplatte

Als Arbeitsflüssigkeiten werden Wasser, Quecksilber, Alkohol und Transformatorenöl verwendet. Somit werden bei Flüssigkeitsdruckmessgeräten die Funktionen eines empfindlichen Elements, das Änderungen des Messwerts wahrnimmt, vom Arbeitsmedium übernommen, der Ausgangswert ist die Füllstandsdifferenz, der Eingangswert ist der Druck oder die Druckdifferenz. Die Steigung der statischen Kennlinie hängt von der Dichte des Arbeitsmediums ab.

Um den Einfluss von Kapillarkräften zu eliminieren, werden in Manometern Glasrohre mit einem Innendurchmesser von 8...10 mm verwendet. Wenn das Arbeitsmedium Alkohol ist, dann Innendurchmesser Rohre können abgesenkt werden.

Wassergefüllte Doppelrohrmanometer dienen zur Messung von Druck, Vakuum, Druckdifferenz von Luft und nicht aggressiven Gasen im Bereich bis ±10 kPa. Durch die Füllung des Manometers mit Quecksilber werden die Messgrenzen auf 0,1 MPa erweitert, wobei das Messmedium Wasser, nicht aggressive Flüssigkeiten und Gase sein kann.

Bei der Verwendung von Flüssigkeitsmanometern zur Messung der Druckdifferenz von Medien unter statischem Druck bis 5 MPa umfasst die Konstruktion der Geräte: zusätzliche Elemente, entwickelt, um das Gerät vor einseitigem statischen Druck zu schützen und die Ausgangsposition des Arbeitsflüssigkeitsstands zu überprüfen.

Fehlerquellen bei Zweirohr-Manometern sind Abweichungen von den berechneten Werten der lokalen Erdbeschleunigung, der Dichten des Arbeitsmediums und des darüber liegenden Mediums sowie Fehler beim Ablesen der Höhen h1 und h2.

Die Dichten des Arbeitsmediums und des Mediums sind in Tabellen der thermophysikalischen Eigenschaften von Stoffen in Abhängigkeit von Temperatur und Druck angegeben. Der Fehler beim Ablesen des Höhenunterschieds der Arbeitsflüssigkeitsstände hängt von der Skalenteilung ab. Ohne zusätzliche optische Geräte beträgt der Fehler beim Ablesen der Niveaudifferenz bei einem Teilungswert von 1 mm ±2 mm, unter Berücksichtigung des Fehlers bei der Anwendung der Skala. Benutzen zusätzliche Geräte Um die Genauigkeit der Ablesung von h1, h2 zu erhöhen, muss die Diskrepanz der Tevon Maßstab, Glas und Arbeitsstoff berücksichtigt werden.

Einrohr-Manometer. Um die Genauigkeit der Ablesung des Höhenunterschieds zu erhöhen, werden Einrohr-(Becher-)Manometer verwendet (siehe Abb. 1, b). Bei einem Einrohr-Manometer wird ein Rohr durch ein weites Gefäß ersetzt, in das der größere der gemessenen Drücke eingespeist wird. Das an der Skalenplatte befestigte Rohr ist ein Messrohr und kommuniziert mit der Atmosphäre; bei der Messung der Druckdifferenz wird ihm der niedrigere Druck zugeführt. Das Arbeitsmedium wird bis zur Nullmarke in das Manometer eingefüllt.

Unter Druckeinfluss strömt ein Teil des Arbeitsmediums aus einem weiten Gefäß in das Messrohr. Da das aus einem weiten Gefäß verdrängte Flüssigkeitsvolumen gleich dem in das Messrohr eintretenden Flüssigkeitsvolumen ist,

Die Messung der Höhe nur einer Arbeitsflüssigkeitssäule in Einrohr-Manometern führt zu einer Reduzierung des Ablesefehlers, der unter Berücksichtigung des Skalenkalibrierungsfehlers ± 1 mm bei einem Teilungswert von 1 mm nicht überschreitet. Andere Fehlerkomponenten, die durch Abweichungen vom berechneten Wert der Erdbeschleunigung, der Dichte des Arbeitsmediums und des darüber liegenden Mediums sowie der Temperaturausdehnung der Geräteelemente verursacht werden, sind allen Flüssigkeitsdruckmessgeräten gemeinsam.

Bei Zweirohr- und Einrohr-Manometern ist der Hauptfehler der Fehler beim Ablesen der Füllstandsdifferenz. Bei gleichem absoluten Fehler nimmt der reduzierte Druckmessfehler mit zunehmender Messobergrenze von Manometern ab. Der minimale Messbereich wassergefüllter Einrohr-Manometer beträgt 1,6 kPa (160 mmH2O), und der reduzierte Messfehler überschreitet nicht ±1 %. Die Konstruktion von Manometern hängt vom statischen Druck ab, für den sie ausgelegt sind.

Mikromanometer. Zur Messung von Drücken und Druckdifferenzen bis zu 3 kPa (300 kgf/m2) werden Mikromanometer verwendet, die eine Art Einrohr-Manometer sind und mit ausgestattet sind spezielle Geräte entweder um die Kosten für Skalenteilungen zu senken oder um die Genauigkeit der Ablesung der Füllstandhöhe durch den Einsatz optischer oder anderer Geräte zu erhöhen. Die gebräuchlichsten Labor-Mikromanometer sind Mikromanometer vom Typ MMN mit geneigtem Messrohr (Abb. 2). Die Messwerte des Mikromanometers werden durch die Länge der Arbeitsflüssigkeitssäule n im Messrohr 1 bestimmt, die einen Neigungswinkel a aufweist.

Reis. 2. :

1 - Messrohr; 2 - Gefäß; 3 - Halterung; 4 - Sektor

In Abb. 2 Halterung 3 mit Messrohr 1 ist am Sektor 4 in einer von fünf festen Positionen montiert, die k = 0,2 entsprechen; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 und fünf Messbereiche des Geräts von 0,6 kPa (60 kgf/m2) bis 2,4 kPa (240 kgf/m2). Der angegebene Messfehler überschreitet nicht 0,5 %. Der minimale Teilungspreis bei k = 0,2 beträgt 2 Pa (0,2 kgf/m2). Eine weitere Verringerung des Teilungspreises, die mit einer Verringerung des Neigungswinkels des Messrohrs verbunden ist, wird durch eine Verringerung der Genauigkeit der Positionsablesung begrenzt des Arbeitsflüssigkeitsstandes aufgrund der Dehnung des Meniskus.

Genauere Instrumente sind Mikromanometer vom Typ MM, sogenannte Kompensationsmessgeräte. Der Fehler beim Ablesen der Füllstandhöhe beträgt bei diesen Geräten gebrauchsbedingt nicht mehr als ±0,05 mm optisches System zur Festlegung des Anfangsniveaus und einer Mikrometerschraube zur Messung der Höhe der Arbeitsflüssigkeitssäule, um den gemessenen Druck oder die Druckdifferenz auszugleichen.

Barometer Wird zur Messung des atmosphärischen Drucks verwendet. Am gebräuchlichsten sind mit Quecksilber gefüllte Becherbarometer mit mmHg-Einteilung. Kunst. (Abb. 3).

Reis. 3.: 1 - Nonius; 2 - Thermometer

Der Fehler beim Ablesen der Säulenhöhe beträgt nicht mehr als 0,1 mm, was durch die Verwendung von Nonius 1 in Kombination mit erreicht wird Oberer Teil Meniskus aus Quecksilber. Für eine genauere Messung des Atmosphärendrucks müssen Korrekturen für die Abweichung der Erdbeschleunigung vom Normalwert und den Wert der vom Thermometer 2 gemessenen Barometertemperatur vorgenommen werden. Wenn der Rohrdurchmesser weniger als 8 ... 10 mm beträgt, Dabei wird die durch die Oberflächenspannung von Quecksilber verursachte Kapillardepression berücksichtigt.

Kompressionsmessgeräte(McLeod-Druckmessgeräte), dessen Diagramm in Abb. dargestellt ist. Die in Fig. 4 gezeigten Messzylinder enthalten ein Reservoir 1 mit Quecksilber und ein darin eingetauchtes Rohr 2. Letzteres kommuniziert mit dem Messzylinder 3 und dem Rohr 5. Der Zylinder 3 endet mit einer blinden Messkapillare 4, an das Rohr 5 ist eine Referenzkapillare 6 angeschlossen. Beide Kapillaren haben den gleichen Durchmesser, so dass die Messergebnisse durch den Einfluss von Kapillarkräften nicht beeinflusst wurden. Die Druckversorgung des Tanks 1 erfolgt über ein Dreiwegeventil 7, das sich während des Messvorgangs in den im Diagramm angegebenen Positionen befinden kann.

Reis. 4. :

1 - Reservoir; 2, 5 - Röhren; 3 - Messzylinder; 4 - Blindmesskapillare; 6 - Referenzkapillare; 7 - Dreiwegeventil; 8 - Mündung des Ballons

Das Funktionsprinzip des Manometers basiert auf der Anwendung des Boyle-Marriott-Gesetzes, nach dem für eine feste Gasmasse das Produkt aus Volumen und Druck bei konstanter Temperatur einen konstanten Wert darstellt. Bei der Druckmessung werden die folgenden Vorgänge ausgeführt. Wenn Hahn 7 in Position a installiert ist, wird der gemessene Druck an Tank 1, Rohr 5, Kapillare 6 geliefert und Quecksilber in den Tank abgelassen. Dann wird Hahn 7 sanft in Position c bewegt. Da der Atmosphärendruck den gemessenen p deutlich übersteigt, wird Quecksilber in das Rohr 2 verdrängt. Wenn das Quecksilber die Mündung des Zylinders 8 erreicht, im Diagramm durch Punkt O markiert, befindet sich das im Zylinder 3 und in der Messkapillare befindliche Gasvolumen V 4 wird vom Messmedium abgeschnitten. Bei einem weiteren Anstieg des Quecksilbergehalts wird das Abschaltvolumen komprimiert. Wenn das Quecksilber in der Messkapillare eine Höhe h erreicht, stoppt der Lufteinlass in Tank 1 und Ventil 7 wird auf Position b gestellt. Die im Diagramm dargestellte Stellung von Ventil 7 und Quecksilber entspricht dem Zeitpunkt der Manometerablesung.

Die untere Messgrenze von Kompressionsdruckmessgeräten liegt bei 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), der Fehler überschreitet ±1 % nicht. Die Geräte verfügen über fünf Messbereiche und decken Drücke bis 10 3 Pa ab. Je niedriger der gemessene Druck, desto größer ist der Zylinder 1, dessen maximales Volumen 1000 cm3 und dessen minimales 20 cm3 beträgt, der Durchmesser der Kapillaren beträgt 0,5 bzw. 2,5 mm. Die untere Messgrenze eines Manometers wird hauptsächlich durch den Fehler bei der Bestimmung des Gasvolumens nach der Kompression begrenzt, der von der Genauigkeit der Herstellung der Kapillarrohre abhängt.

Ein Satz Kompressionsmanometer zusammen mit einem membrankapazitiven Manometer ist Teil der Landessondernorm für die Druckeinheit im Bereich 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Die Vorteile der betrachteten Flüssigkeitsdruckmessgeräte und Differenzdruckmessgeräte liegen in ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit bei hoher Messgenauigkeit. Beim Arbeiten mit Flüssigkeitsgeräten müssen Überlastungen und plötzliche Druckänderungen ausgeschlossen werden, da in diesem Fall das Arbeitsmedium in die Leitung oder Atmosphäre spritzen kann.

VORKAMMERBRENNER

Der Vorkammerbrenner ist ein Gerät, das aus einem Gasverteiler mit Löchern für den Gasauslass, einem Monoblock mit Kanälen und einer über dem Verteiler angebrachten keramischen feuerfesten Vorkammer besteht, in der Gas mit Luft gemischt und das Gas-Luft-Gemisch verbrannt wird . Der Vorkammerbrenner ist zum Brennen konzipiert Erdgas in den Öfen von Gusseisengliederkesseln, Trocknern und anderen thermischen Anlagen, die mit einem Vakuum von 10-30 Pa betrieben werden. Vorkammerbrenner befinden sich auf dem Feuerraumboden und erzeugen so gute Bedingungen zur gleichmäßigen Verteilung der Wärmeströme entlang der Länge des Feuerraums. Vorkammerbrenner können bei niedrigem und mittlerem Gasdruck betrieben werden. Der Vorkammerbrenner besteht aus einem Gasverteiler ( Stahlrohr) mit einer Lochreihe für den Gasaustritt. Je nach Heizleistung kann der Brenner über 1, 2 oder 3 Kollektoren verfügen. Über dem Gasverteiler ist auf einem Stahlrahmen ein Keramik-Monoblock installiert, der eine Reihe von Kanälen (Mischer) bildet. Jeder Gasauslass verfügt über einen eigenen Keramikmischer. Aus den Verteilerlöchern strömende Gasströme stoßen 50–70 % der für die Verbrennung erforderlichen Luft aus, der Rest der Luft entsteht durch Verdünnung im Feuerraum. Durch den Auswurf wird die Gemischbildung verstärkt. Das Gemisch wird in den Kanälen erhitzt und beginnt beim Austritt zu brennen. Von den Kanälen gelangt das brennende Gemisch in die Vorkammer, in der 90–95 % des Gases verbrannt werden. Die Vorkammer besteht aus Schamottsteinen; es sieht aus wie ein Schlitz. Im Ofen findet eine Gasverbrennung statt. Die Höhe des Brenners beträgt 0,6-0,9 m, der Luftüberschusskoeffizient beträgt 1,1...1,15.

Kompensatoren dienen dazu, die Temperaturausdehnung von Gasleitungen zu mildern (zu kompensieren), Rohrbrüche zu vermeiden und die Installation und Demontage von Armaturen (Flansch, Ventile) zu erleichtern.

Eine 1 km lange Gasleitung mit einem durchschnittlichen Durchmesser verlängert sich bei Erwärmung um 1 °C um 12 mm.

Kompensatoren sind:

· Linse;

· U-förmig;

· Lyraförmig.

Linsenkompensatorhat eine wellenförmige Oberfläche, deren Länge sich je nach Temperatur der Gasleitung ändert. Der Linsenkompensator wird aus gestanzten Halblinsen durch Schweißen hergestellt.

Um den hydraulischen Widerstand zu verringern und Verstopfungen vorzubeugen, ist im Inneren des Kompensators ein Führungsrohr installiert, das an der Innenfläche des Kompensators auf der Gaseintrittsseite angeschweißt ist.

Unterteil Die Halblinsen sind mit Bitumen gefüllt, um Wasseransammlungen zu verhindern.

Beim Einbau des Kompensators in Winterzeit, es muss ein wenig gedehnt werden, und hinein Sommerzeit– im Gegenteil mit Überwurfmuttern zusammendrücken.

U-förmigLeierförmig

Kompensator.Kompensator.

Änderungen der Temperatur der Umgebung der Gasleitung führen zu Änderungen der Länge der Gasleitung. Bei einem geraden Abschnitt einer 100 m langen Stahlgasleitung beträgt die Verlängerung oder Verkürzung bei einer Temperaturänderung von 1° etwa 1,2 mm. Daher müssen an allen Gasleitungen nach den Ventilen, entlang des Gasstroms gerechnet, Linsenkompensatoren installiert werden (Abb. 3). Darüber hinaus erleichtert das Vorhandensein eines Linsenkompensators während des Betriebs den Ein- und Ausbau von Ventilen.

Bei der Planung und dem Bau von Gasleitungen streben sie danach, die Anzahl der installierten Kompensatoren um zu reduzieren maximale Nutzung Die Selbstkompensation erfolgt grob – durch Änderung der Streckenrichtung sowohl im Grundriss als auch im Profil.

Reis. 3. Linsenkompensator 1 - Flansch; 2-Rohr; 3 - Hemd; 4 - Halblinse; 5 - Pfote; 6 - Rippe; 7 - Traktion; 8 - Nuss

Funktionsprinzip eines Flüssigkeitsdruckmessgeräts

In der Ausgangsposition befindet sich das Wasser in den Rohren auf dem gleichen Niveau. Wenn Druck auf die Gummifolie ausgeübt wird, sinkt der Flüssigkeitsstand in einem Winkelstück des Manometers und im anderen steigt er an.

Dies ist im Bild oben dargestellt. Wir drücken mit dem Finger auf die Folie.

Wenn wir auf die Folie drücken, erhöht sich der Luftdruck in der Box. Der Druck wird durch das Rohr übertragen und erreicht die Flüssigkeit, wodurch diese verdrängt wird. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in diesem Rohrkrümmer sinkt, steigt der Flüssigkeitsspiegel im anderen Rohrkrümmer.

Anhand der unterschiedlichen Flüssigkeitsstände lässt sich der Unterschied zwischen dem atmosphärischen Druck und dem auf den Film ausgeübten Druck beurteilen.

Die folgende Abbildung zeigt, wie man mit einem Flüssigkeitsdruckmesser den Druck in einer Flüssigkeit in verschiedenen Tiefen misst.

Membranmanometer

Bei einem Membrandruckmessgerät ist das elastische Element eine gewellte Membran Metallplatte. Die Auslenkung der Platte unter Flüssigkeitsdruck wird über einen Übertragungsmechanismus auf den entlang der Skala gleitenden Instrumentenzeiger übertragen. Membrangeräte werden zur Messung von Drücken bis 2,5 MPa sowie zur Messung von Vakuum eingesetzt. Manchmal werden Geräte mit elektrischem Ausgang verwendet, bei denen ein elektrisches Signal an den Ausgang gesendet wird, proportional zum Druck am Eingang des Manometers.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip des Manometers basiert auf dem Ausgleich des gemessenen Drucks durch die Kraft der elastischen Verformung einer Rohrfeder oder einer empfindlicheren Zweiplattenmembran, deren eines Ende in einer Halterung abgedichtet und das andere durchverbunden ist eine Stange zu einem Tribic-Sektor-Mechanismus, der die lineare Bewegung des elastischen Sensorelements in eine kreisförmige Bewegung des Anzeigepfeils umwandelt.

Sorten

Zur Gruppe der Überdruckmessgeräte gehören:

Manometer – Instrumente mit Messwerten von 0,06 bis 1000 MPa (Überdruck messen – die positive Differenz zwischen absolutem und barometrischem Druck)

Vakuummessgeräte sind Geräte, die Vakuum (Druck unter Atmosphärendruck) (bis zu minus 100 kPa) messen.

Druck- und Vakuummessgeräte sind Manometer, die sowohl Überdruck (von 60 bis 240.000 kPa) als auch Vakuum (bis zu minus 100 kPa) messen.

Druckmessgeräte – Manometer für kleine Überdrücke bis 40 kPa

Traktionsmessgeräte – Vakuummessgeräte mit einem Grenzwert von bis zu minus 40 kPa

Schubdruck- und Vakuummessgeräte mit extremen Grenzwerten von nicht mehr als ±20 kPa

Die Daten werden gemäß GOST 2405-88 angegeben

Die meisten inländischen und importierten Manometer werden gemäß hergestellt allgemein anerkannte Standards Dabei ersetzen sich Manometer verschiedener Marken gegenseitig. Bei der Auswahl eines Manometers müssen Sie Folgendes wissen: die Messgrenze, den Durchmesser des Gehäuses, die Genauigkeitsklasse des Geräts. Wichtig sind auch die Lage und das Gewinde der Armatur. Diese Daten sind für alle in unserem Land und Europa hergestellten Geräte gleich.

Es gibt auch Manometer, die den absoluten Druck messen, also Überdruck + Atmosphärendruck

Ein Gerät, das den Luftdruck misst, wird Barometer genannt.

Arten von Manometern

Je nach Bauart und Empfindlichkeit des Elements gibt es Flüssigkeits-, Eigengewichts- und Verformungsdruckmessgeräte (mit Rohrfeder oder Membran). Manometer werden in Genauigkeitsklassen eingeteilt: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (je niedriger die Zahl, desto genauer das Gerät).

Arten von Manometern

Je nach Verwendungszweck können Manometer in technische unterteilt werden: allgemeine technische, elektrische Kontakt-, spezielle, selbstaufzeichnende, Eisenbahn-, vibrationsbeständige (mit Glycerin gefüllte), Schiffs- und Referenzmanometer (Modell).

Allgemeine Technik: Entwickelt für die Messung von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, die Kupferlegierungen nicht angreifen.

Elektrischer Kontakt: Sie haben die Möglichkeit, das Messmedium aufgrund des Vorhandenseins eines elektrischen Kontaktmechanismus anzupassen. Ein besonders beliebtes Gerät dieser Gruppe kann EKM 1U heißen, obwohl es schon lange nicht mehr hergestellt wird.

Besonderheit: Sauerstoff – muss entfettet werden, da manchmal schon leichte Verunreinigungen des Mechanismus bei Kontakt mit reinem Sauerstoff zu einer Explosion führen können. Oft in Koffern erhältlich blaue Farbe mit der Bezeichnung auf dem Zifferblatt O2 (Sauerstoff); Acetylen - Kupferlegierungen sind bei der Herstellung des Messwerks nicht zulässig, da bei Kontakt mit Acetylen die Gefahr der Bildung von explosivem Acetylenkupfer besteht; Ammoniak – muss korrosionsbeständig sein.

Referenz: Diese Geräte verfügen über eine höhere Genauigkeitsklasse (0,15; 0,25; 0,4) und werden zur Überprüfung anderer Manometer verwendet. In den meisten Fällen werden solche Geräte auf Manometern mit Kolbenmanometern oder anderen Anlagen installiert, die in der Lage sind, den erforderlichen Druck aufzubauen.

Schiffsdruckmessgeräte sind für den Einsatz in Fluss- und Seeflotten vorgesehen.

Eisenbahn: für den Einsatz im Schienenverkehr bestimmt.

Selbstaufzeichnend: Manometer in einem Gehäuse, mit einem Mechanismus, der es Ihnen ermöglicht, das Betriebsdiagramm des Manometers auf Diagrammpapier wiederzugeben.

Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeitsmessgeräte basieren auf der Abnahme der Wärmeleitfähigkeit eines Gases mit zunehmendem Druck. Diese Manometer verfügen über einen eingebauten Glühfaden, der sich erwärmt, wenn Strom durch ihn fließt. Zur Messung der Temperatur des Filaments kann ein Thermoelement oder ein Widerstandstemperatursensor (DOTS) verwendet werden. Diese Temperatur hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der das Filament Wärme an das umgebende Gas überträgt, und damit von der Wärmeleitfähigkeit. Häufig wird ein Pirani-Messgerät verwendet, das gleichzeitig einen einzelnen Platinfaden verwendet ein Heizelement und wie DOTS. Diese Manometer liefern genaue Messwerte zwischen 10 und 10−3 mmHg. Art., aber sie reagieren ziemlich empfindlich darauf chemische Zusammensetzung gemessene Gase.

[Bearbeiten]Zwei Filamente

Eins Drahtspule dient als Heizung, während der andere zur Temperaturmessung durch Konvektion dient.

Pirani-Manometer (ein Gewinde)

Das Pirani-Manometer besteht aus einem Metalldraht, der dem zu messenden Druck ausgesetzt ist. Der Draht wird durch den durch ihn fließenden Strom erhitzt und durch das umgebende Gas abgekühlt. Mit sinkendem Gasdruck nimmt auch die Kühlwirkung ab und die Gleichgewichtstemperatur des Drahtes steigt. Der Widerstand eines Drahtes ist eine Funktion der Temperatur: Durch Messung der Spannung am Draht und des durch ihn fließenden Stroms kann der Widerstand (und damit der Gasdruck) bestimmt werden. Dieser Manometertyp wurde erstmals von Marcello Pirani entworfen.

Thermoelement- und Thermistor-Messgeräte funktionieren auf ähnliche Weise. Der Unterschied besteht darin, dass ein Thermoelement und ein Thermistor verwendet werden, um die Temperatur des Filaments zu messen.

Messbereich: 10−3 - 10 mmHg. Kunst. (ungefähr 10−1 - 1000 Pa)

Ionisationsdruckmessgerät

Ionisationsdruckmessgeräte sind die empfindlichsten Messgeräte für sehr niedrige Drücke. Sie messen den Druck indirekt, indem sie die Ionen messen, die entstehen, wenn das Gas mit Elektronen beschossen wird. Je geringer die Gasdichte, desto weniger Ionen werden gebildet. Die Kalibrierung eines Ionendruckmessgeräts ist instabil und hängt von der Art der gemessenen Gase ab, die nicht immer bekannt ist. Sie können durch Vergleich mit den Messwerten des McLeod-Manometers kalibriert werden, die viel stabiler und unabhängig von der Chemie sind.

Thermionische Elektronen kollidieren mit Gasatomen und erzeugen Ionen. Die Ionen werden mit einer geeigneten Spannung, einem sogenannten Kollektor, von der Elektrode angezogen. Der Kollektorstrom ist proportional zur Ionisationsrate, die eine Funktion des Systemdrucks ist. Somit ermöglicht die Messung des Kollektorstroms die Bestimmung des Gasdrucks. Es gibt verschiedene Untertypen von Ionisationsdruckmessgeräten.

Messbereich: 10−10 - 10−3 mmHg. Kunst. (ungefähr 10−8 - 10−1 Pa)

Die meisten Ionenmessgeräte gibt es in zwei Ausführungen: Heißkathode und Kaltkathode. Der dritte Typ – ein Manometer mit rotierendem Rotor – ist empfindlicher und teurer als die ersten beiden und wird hier nicht besprochen. Bei einer Glühkathode erzeugt ein elektrisch erhitzter Glühfaden einen Elektronenstrahl. Die Elektronen passieren das Manometer und ionisieren die sie umgebenden Gasmoleküle. Die entstehenden Ionen sammeln sich an der negativ geladenen Elektrode. Der Strom hängt von der Anzahl der Ionen ab, die wiederum vom Gasdruck abhängt. Heißkathoden-Druckmessgeräte messen den Druck im Bereich von 10−3 mmHg genau. Kunst. bis zu 10−10 mm Hg. Kunst. Das Prinzip eines Kaltkathoden-Druckmessgeräts ist das gleiche, mit der Ausnahme, dass Elektronen in einer Entladung erzeugt werden, die durch eine elektrische Hochspannungsentladung erzeugt wird. Kaltkathoden-Manometer messen den Druck im Bereich von 10−2 mmHg genau. Kunst. bis 10−9 mm Hg. Kunst. Die Kalibrierung von Ionisationsdruckmessgeräten ist sehr empfindlich gegenüber der Strukturgeometrie, der chemischen Zusammensetzung der gemessenen Gase, Korrosion und Oberflächenablagerungen. Ihre Kalibrierung kann unbrauchbar werden, wenn sie bei Atmosphärendruck und sehr niedrigem Druck eingeschaltet wird. Die Zusammensetzung des Vakuums bei niedrigen Drücken ist normalerweise unvorhersehbar, daher muss für genaue Messungen ein Massenspektrometer in Verbindung mit einem Ionisationsdruckmessgerät verwendet werden.

Heiße Kathode

Ein Bayard-Alpert-Heißkathoden-Ionisationsdruckmessgerät besteht typischerweise aus drei Elektroden, die im Triodenmodus arbeiten, wobei die Kathode ein Glühfaden ist. Die drei Elektroden sind Kollektor, Glühfaden und Gitter. Der Kollektorstrom wird mit einem Elektrometer in Pikoampere gemessen. Der Potenzialunterschied zwischen dem Glühfaden und der Erde beträgt typischerweise 30 Volt, während die Netzspannung bei konstanter Spannung 180–210 Volt beträgt, es sei denn, es erfolgt eine optionale elektronische Bombardierung durch Erhitzen des Netzes, das ein hohes Potenzial von etwa 565 Volt haben kann. Das gebräuchlichste Ionenmessgerät ist eine Bayard-Alpert-Heißkathode mit einem kleinen Ionenkollektor im Inneren des Gitters. Ein Glasgehäuse mit einem Loch zum Vakuum kann die Elektroden umgeben, wird aber normalerweise nicht verwendet und das Manometer ist direkt in das Vakuumgerät eingebaut und die Kontakte werden durch eine Keramikplatte in der Wand des Vakuumgeräts geführt. Heißkathoden-Ionisationsmessgeräte können beschädigt werden oder ihre Kalibrierung verlieren, wenn sie eingeschaltet werden Luftdruck oder sogar bei niedrigem Vakuum. Die Messungen von Glühkathoden-Ionisationsdruckmessgeräten sind immer logarithmisch.

Die vom Glühfaden emittierten Elektronen bewegen sich mehrmals in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung um das Gitter, bis sie darauf treffen. Bei diesen Bewegungen kollidieren einige Elektronen mit Gasmolekülen und bilden Elektron-Ionen-Paare (Elektronenionisation). Die Anzahl solcher Ionen ist proportional zur Dichte der Gasmoleküle multipliziert mit dem thermionischen Strom, und diese Ionen fliegen zum Kollektor und bilden einen Ionenstrom. Da die Dichte von Gasmolekülen proportional zum Druck ist, wird der Druck durch Messung des Ionenstroms geschätzt.

Empfindlichkeit gegenüber niedriger Druck Glühkathoden-Druckmessgeräte sind durch den photoelektrischen Effekt begrenzt. Elektronen, die auf das Gitter treffen, erzeugen Röntgenstrahlen, die im Ionenkollektor photoelektrisches Rauschen erzeugen. Dies begrenzt den Bereich älterer Heißkathodenmessgeräte auf 10−8 mmHg. Kunst. und Bayard-Alpert auf etwa 10–10 mm Hg. Kunst. Zusätzliche Drähte auf Kathodenpotential in der Sichtlinie zwischen Ionenkollektor und Gitter verhindern diesen Effekt. Beim Extraktionstyp werden die Ionen nicht von einem Draht, sondern von einem offenen Kegel angezogen. Da die Ionen nicht entscheiden können, welchen Teil des Kegels sie treffen sollen, passieren sie das Loch und bilden einen Ionenstrahl. Dieser Ionenstrahl kann auf einen Faraday-Becher übertragen werden.