Лабораторна робота №1 вивчення конструкції та принципу дії приладів для вимірювання тиску, вологості тіл і витрат

Мета роботи: Вивчити принцип дії, конструкцію та застосування приладів для вимірювання атмосферного і надлишкового тисків, вакууму, вологості тіл і витрат.

1.1. Прилади для вимірювання тиску

Прилади для вимірювання тиску за принципом дії діляться на чотири основних групи: рідинні, котрі вимірюють тиск висоти врівноважуючого стовба рідини; пружинні, де тиск оцінюють по деформації різного роду пружинних елементів; вантажопоршневі, в яких вимірювальний тиск врівноважується тиском, створюваним масою вантажу і поршня; електричні, робота яких грунтується на залежності електричних параметрів перетворювача від вимірювального тиску.

1. Рідинні манометри

Рідинні манометри використовують для вимірювання невеликих значень надлишкових тисків. Ці прилади прості за будовою, і дають достатньо точні покази. Робочою рідиною в манометрах може бути дистильована вода, ртуть, етиловий спирт, толуол.

Еталонним приладом є рідинний U-подібний манометр (рис. 1.1), який можна застосовувати і для вимірювання різниці тисків. Надлишковий тиск в U- подібній трубці манометра врівноважується стовпом рідини висотою h. Тоді за основним рівнянням гідростатики надлишковий тиск дорівнюватиме:

Р_м = hg Па, (1.1)

де  - густина рідини в манометрі, g – прискорення вільного падіння.

Рис. 1.1. U - подібний манометр:

1 - гумова трубка; 2 - скляна трубка; 3 - шкала; 4 - робоча рідина.

Для прецизійних вимірювань такими манометрами необхідно враховувати залежність густини рідини від температури, залежність g від географічної широти і коефіцієнта термічного розширення матеріалу трубок, з якого виготовлене U – подібне коліно. Такі похибки рідко становлять в сумі більше 0,5% від величини тиску і розрахункові формули для визначення поправок до формули наводяться в спеціальній літературі.

Чашоподібні манометри - це манометри з похилою трубкою, які застосовують для вимірювання малих тисків або розріджень.

В чашоподібному манометрі тиск вимірюється положенням рівня рідини вузької трубки, а зміною висоти рідини в широкій посудині нехтуємо.

При використанні мікроманометра із похилою трубкою (рис. 1.2) покази підраховують по формулі:

, (1.2)

де l - довжина стовпа рідини в трубці;  - кут нахилу трубки до горизонту.

Рис. 1.2. Мікроманометр із похилою трубкою

1.1.2. Пружинні манометри

В практиці вимірювання надлишкових тисків широкого використання набули трубчасті, мембранні та пружинні манометри, які відрізняються простотою конструкції. Точність вимірювань манометра характеризується класом точності (допустимим відсотком похибки). Найкращі, так звані зразкові манометри, мають клас точності 0,2 або 0,35. Точність трубчастих манометрів обмежена наявністю залишкових деформацій трубки, які зявляються під дією надлишкового тиску в процесі експлуатації манометра. В паспорті манометра наведені величини поправок, які необхідно вводити під час експлуатації приладу. Зазначимо, що покази трубчастих манометрів нестабільні і їх потрібно тарувати не рідше одного разу в рік.

На рисунку 1.3 зображено манометр, пружинний елемент якого виконаний у вигляді пружинної трубки овального перерізу, одним кінцем жорстко з'єднаної з тримачем, закріпленим в корпусі. Інший кінець пружинної трубки з'єднаний із тягою 5, шарнірним з’єднанням, зубчастим сектором 4 і шестернею 3, закріпленою нерухомо на осі разом із вказівною стрілкою 2.

Спіральна пружина служить для усунення впливу зазору в зубчастому зачепленні. За допомогою штуцера манометр приєднують до посудини, тиск в якій необхідно виміряти. При зміні тиску пружинна трубка змінює свою кривизну і повертає стрілку, яка показує значення тиску на шкалі.

Рис. 1.3. Схема пружинного манометра:

1 – трубчата пружина;

2 – стрілка;

3 – шестерня;

4 – зубчатий сектор;

5 – тяга;

6 – шарнірне з’єднання.

Крім трубчастих манометрів промисловість випускає також трубчасті мановакуумметри і вакуумметри, які використовуються для вимірювання тисків, менших за атмосферний.