Какое давление измеряют манометром

Основной единицей давления в системе СИ является паскаль (Па).

«Один паскаль – это давление на плоской поверхности под действием силы, которая направлена перпендикулярно и равномерно распределена к поверхности и равняется 1 Ньютону». [2 c. 13]

На практике используют килопа-скаль (кПа) или мегапаскаль (МПа), так как единица Па слишком мала.

В эксплуатируемых в настоящее время манометрах также используется единица системы МКГСС (метр, кило-грамм-сила, секунда) килограмм-сила на квадратный метр () и внесистемные единицы измерения к примеру килограмм-сила на квадратный сантиметр().

Также распространенной единицей измерения является бар (1 бар =10 Па = 1,0197 кгс/см ). Именно в барах градуированы исследуемые манометры.

Соотношения между единицами измерения давления можно вычислить по формуле:

где P₁– давление в нужных единицах; P_{2 –} давление в исходных единицах.

Значение коэффициента K приведены таблице 1.1.

ГОСТ 8.271-77 определяет манометр как при-бор или измерительную установку для определения действительного значения давления или разности давлений. [12, с. 3]

Манометры классифицируются по следующим характеристикам:

• • типу давления, на которое рассчитан манометр;
• • принципу действия манометра;
• • назначению манометра;
• • классу точности манометра;
• • особенностям измеряемой среды;

Классифицируя манометры по типу измеряемого давления, можно разделить на:

• – измеряющие абсолютное давление;
• – измеряющие избыточное давление;
• – измеряющие разряженное давление, которые называются вакуумметры;

Большинство выпускаемых манометров предназначены для измерения избыточного давления. Их особенность заключается в том, что при воздействии атмосферного давления на чувствительный элемент, приборы показывают “ноль”.

Также существует множество вариаций приборов, объединенных единым названием “манометр”, например мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, дифнанометры.

Мановакуумметр-манометр, с возможностью измерения как избыточного давления, так и давление разреженного газа (вакуума).

Напоромер-манометр, позволяющий измерить сверхмалые значения избыточного давления (до 40 кПа).

Тягомер-вакуумметр, позволяющий измерить малые значения вакуумметрического давления (до -40 кПа).

Дифнанометр-прибор, предназначенный для измерения разности давления в двух точках.

«По принципу действия манометры классифицируются на:

• – жидкостные;
• – деформационные;
• – грузопоршневые;
• – электрические;». [2, с. 15]

К жидкостным относят манометры, принцип действия которых основан на разности давлений давлением столба жидкости. Примером такого манометра являются U- образные манометры. Они состоят из градуированных сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление можно определить по уровню жидкости в одном из сосудов.

Рис. 1.1. U-образиый жидкостный стеклян-ный мановакуумметр:

1 — U-образная стеклянная трубка; 2 –скобы крепления; 3 — основа; 4 — шкала.

Деформационные манометры основаны на зависимости степени деформации чувствительного элемента от давления, подаваемого на этот элемент. В основном в качестве чувствительного элемента выступает трубчатая пружина. О них поподробнее мы узнаем далее.

Электрические манометры работают на основе зависимости электрических параметров чувствительного элемента преобразователя от давления.

В грузопоршневых манометрах в качестве рабочего тела используется жидкость, которая создает давление. Это давление уравновешивается массой поршня и грузов.

По количеству грузов, необходимых для равновесия мы и определяем давление, которое создает жидкость.

Рис. 1.2. Принципиальная схема грузопоршневого манометра:

1–бак для масла, 2–насос, 3–клапаны, 4, 5, б –вентили подвода, слива и измерительной колонки соответст-венно, 7–измерительная колонка, 8, 9–стойки, 10, 11–вентили стоек, 12–пресс.

По назначению манометры подразделяются на общетехнические и эталонные. Общетехнические предназначены для проведения измерений в процессе производственной деятельности. В общетехнических конструктивно предусмотрена виброустойчивость к частотам находящимся в пределах 10-55 Гц. Также предусматривают устойчивость к внешним воздействиям таких как:

• – попадание внешних предметов;
• – температурные воздействия;
• – попадание воды;

«Эталонные манометрические приборы предназначены для хранения и передачи размера единиц давления для обеспечения единства, достоверности и гарантии высокой точности измерений давления». [9, c. 3]

«По особенностям измеряемой среды все манометры классифицируются на:

• • общетехнические;
• • коррозионно-стойкие (кислотостойкие);
• • виброустойчивые;
• • специальные;
• • кислородные;
• • газовые». [6, c. 50]

Общетехнические манометрические приборы ориентированы на измерения в нормальных условиях. Изготавливаются из алюминия и медных сплавов.

Коррозионно-стойкие приборы изготавливаются из химически стойких материалов таких как сталь различной маркировки. Также снабжаются каленым многослойным стеклом.

Специальные манометры предназначены для измерения сред с отличными от нормальных условий, например для измерения давления вязких веществ или содержащих твердые частицы.

Виброустойчивые манометры используются в условиях эксплуатации, где частота вибрации превышает 55 Гц. Внутренний объем таких манометров заполняют вязкой жидкостью, например глицерином или силиконом. Корпус в виброустойчивом манометре должен быть герметичным и содержать в себе специальные уплотнители из каучуковых резин.

В газовых манометрах применяется ряд конструктивных решений, которые должны обеспечить безопасность в случае разрыва чувствительного элемента. Устанавливается разделительная перегородка между шкалой и чувствительным элементом. Смотровое окно в таких манометрах многослойное с упрочнением. На задней стенке предусмотрен разгрузочный клапан, который в случае превышения допустимого давления раскрывается и сбрасывает давление. При производстве особое внимание уделяют материалам т.к многие газы обладают специфическими свойствами.

«Кислородные манометры применяются для измерения давления в средах с долей кислорода 23% и более»[13, с. 3]. Так как при контакте кислорода с некоторыми органическими веществами и минеральными маслами он детонирует к ним предъявляют строгие требования у чистоте от масел . Конструктивно не отличаются от общетехнических манометров.

Необходимые метки на манометрах

На циферблате манометра обязательно должны быть нанесены:

• 1) Единицы измерения;
• 2) Рабочее положение прибора;
• 3) Класс точности;
• 4) Наименование измеряемой среды в случаем специального исполнения прибора;

Рекомендуется также наносить:

• -товарный знак предприятия изготовителя;
• -знак Государственного реестра;

В таблице 1.2 указаны основные обозначения на циферблате манометров.

Также должны обозначаться метки об устойчивости к внешним условиям.

И также обозначается степень защиты от внешних воздействий.

Давление в шинах влияет на расход топлива, управляемость, тормозной путь, комфорт и ресурс покрышек и подвески. Поэтому Геннадий Емелькин и Михаил Колодочкин решили проверить точность автомобильных манометров.

zastavka

Мы скупили практически всё, что было на прилавке, обойдя вниманием разве что откровенно сувенирные поделки, а также приборы с запредельными ценниками.

Проверку точности проводили в двух «реперных» точках — 2,0 и 4,2 бар. Первая — давление, рекомендованное для большинства легковушек. Про вторую вспоминают крайне редко: примерно так должна быть накачана докатка. Методика испытаний проста: сравниваем показания каждого манометра с показаниями эталонного прибора, регулярно проходящего поверку. Результаты замеров сведены в таблицу. Замечания касательно эргономики мы дали в подписях под фотографиями, которые разместили в алфавитном порядке.

Восторга не вызвал ни один из приборов. На наш взгляд, добротный манометр должен иметь четкую шкалу диаметром не менее 100 мм, а также механизм сброса давления (на случай, если перекачали). И лучше, чтобы манометр не был электронным: по закону подлости батарейки сядут в самый неподходящий момент.

table-01

AIRLINE APR-M‑03

Примерная цена 725 руб.

Симпатичное питерско-китайское изделие с механизмом для сброса давления. Точность — не очень. Рукоятка длинная и неудобная: так и норовит выкрутиться из соединительной муфты шланга. Пришлось доработать конструкцию — подтянули рукоятку в тисках.

Примерная цена 290 руб.

Китайский приборчик снабжен механизмом для сброса давления. Оцифровка очень мелкая. В середине шкалы — большие проблемы с точностью. Указан температурный диапазон: +5 …+ 40 ºС. А зимой как измерять?

BERKUT SPECIALIST

Примерная цена 890 руб.

Российско-китайское изделие показало хорошую точность измерений. Рабочий диапазон температур: от —10 ºС. Давление проверять неудобно: большой палец так и норовит включить фонарик. Механизма для сброса давления нет.

DAEWOO MASTER LINE

Примерная цена 500 руб.

Корейско-китайский прибор — единственный абсолютно точный. Удобный корпус для подсоединения к вентилю. Яркая шкала, оптимальный размер шрифта, простое меню. Нет механизма для сброса давления — прибор-то электронный.

HEYNER

Примерная цена 320 руб.

Маленький немецкий манометр показал высокую точность измерений. Шкала маленькая, но цифры хорошо читаются. Есть механизм для сброса давления.

Примерная цена 160 руб.

Упаковка намекает на английское происхождение, но что-то не верится. Простое изделие с выдвижным алюминиевым штоком; почти нечитаемая шкала, да еще размеченная только в psi. Точность не ахти какая. Механизма сброса давления нет.

ZIPOWER РМ 4276

Примерная цена 150 руб.

У китайско-американского изделия мелкая оцифровка и невысокая точность, особенно в верхней части шкалы. Зато есть механизм для сброса давления. И цена бросовая.

В ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ ДАВЛЕНИЕ?

Большинство приборов имеет шкалу, размеченную в барах или атмосферах (атм, кг/см²). Это очень близкие единицы: 1 кг/см² = 0,98 бар. Кроме того, часто используют psi — фунты на квадратный дюйм. Формула пересчета: 1 кг/см² = 14,2 psi. Если инструкция к автомобилю рекомендует давление, измеренное в psi (скажем, 31 или 33), то можно не мучиться с пересчетом в технические атмосферы, а пользоваться манометром с соответствующей шкалой.

Во многих технологических процессах давление является одним из основных параметров, определяющих их протекание. К ним относятся: давление в автоклавах и пропарочных камерах, давление воздуха в технологических трубопроводах и т. п.

Определение величины давления

Давление – это величина, характеризующая действие силы на единицу поверхности.

При определении величины давления принято различать давление абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуумметрическое.

Абсолютное давление (р_а) – это давление внутри какой-либо системы, под которым находится газ, пар или жидкость, отсчитываемое от абсолютного нуля.

Атмосферное давление (р_в) создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменную величину, зависящую от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий.

Избыточное давление определяется разностью между абсолютным давлением (р_а) и атмосферным давлением (р_в):

Вакуум (разрежение) – это такое состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Количественно вакуумметрическое давление определяется разностью между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумной системы:

При измерении давления в движущихся средах под понятием давления понимают статическое и динамическое давление.

Статическое давление (р_ст) – это давление, зависящее от запаса потенциальной энергии газовой или жидкостной среды; определяется статическим напором. Оно может быть избыточным или вакуумметрическим, в частном случае может быть равно атмосферному.

Динамическое давление (р_д) – это давление, обусловленное скоростью движения потока газа или жидкости.

Полное давление (р_п) движущейся среды слагается из статического (р_ст) и динамического (р_д) давлений:

Единицы измерения давления

В системе единиц СИ за единицу давления принято считать действие силы в 1 H (ньютон) на площадь 1 м², т. е. 1 Па (Паскаль). Так как эта единица очень мала, для практических измерений применяют килопаскаль (кПа = 10 3 Па) или мегапаскаль (МПа=10 6 Па).

Кроме того, на практике применяют такие единицы давления:

миллиметр водяного столба (мм вод. ст.);

миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.);

килограмм силы на квадратный сантиметр (кг·с/см²);

При этом соотношение между этими величинами следующее:

1 кг·с/см² = 0,0981 МПа = 1 атм

1 мм вод. ст. = 9,81 Па = 10 -4 кг·с/см² = 10 -4 атм

1 мм рт. ст. = 133,332 Па

1 бар = 100 000 Па = 750 мм рт. ст.

Физическое объяснение некоторых единиц измерения:

1 кг·с/см² – это давление столба воды высотой 10м;

1 мм рт. ст. – это величина уменьшения давления при подъеме на каждые 10м высоты.

Методы измерения давления

Широкое использование давления, его перепада и разрежения в технологических процессах вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения и контроля давления.

Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:

давления столба жидкости (ртути, воды) соответствующей высоты;

развиваемыми при деформации упругих элементов (пружин, мембран, манометрических коробок, сильфонов и манометрических трубок);

упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.

Классификация приборов измерения давления

Классификация по принципу действия

В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:

Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.

Классификация в зависимости от измеряемой величины

В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:

манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);

микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);

барометры – для измерения атмосферного давления;

микровакуумметры (тягомеры) – для измерения малых разряжений (до -40 кПа);

вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;

мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;

напоротягомеры – для измерения избыточного (до 40 кПа) и вакуумметрического давления (до -40 кПа);

манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

дифференциальные манометры – для измерения разности (перепада) давлений.