Приборостроение

высота столба жидкости или глубина жидкости относительно поверхности.

Зависимость является одним из основных принципов, по которым измеряется давление не только жидкостей, но и других сред: кстати, уравнение можно применить для создания заданных давлений.

Основным, т. е. наиболее распространенным прибором для измерения давления является манометр: он имеет много разновидностей, вплоть до работающих на разности давлений.

Единицы измерения давления: как правило, оно измеряется в 1 кг/см2.

Однако основной единицей является Н/м2.

Между ними существуют следующие соответствия:

1) 1 мм вод. ст. = 9,8 Па;

2) 1 мм рт. ст. = 133,3 Па;

3) 1 атм = 760 мм рт. ст.

Для измерения очень сильных давлений пользуются килобарами (кбар), 1 кбар = 1000 атм. Формула для относительной погрешности.

50. Причины начальных погрешностей

Начальные погрешности в измерение могут вноситься по следующим причинам.

1.Удельный вес:

1) степень однородности среды нарушена вследствие нахождения в ней примесей (в том числе и растворимых газов; такие жидкостные среды в гидравлике называются вязкими жидкостями. Из-за нарушения этой вязкости и изменяется удельный вес рабочей жидкости);

2) может измениться ускорение силы тяжести: оно не всегда равно 9,8 Н, например, на уровне моря, где напор на поверхности H = 0, ускорение g = 6,65. С учетом этого измерения g, относительная погрешность, вносимая в измерение давления, выражается формулой:

где ? – значение географической широты. К изменению плотности приводит изменение не только вязкости, но и температуры, а это требует изменения длины самой шкалы для отсчета высоты столба. Изменение температуры на величину ?t вызывает температурную погрешность.

где ? – коэффициент температурного расширения по объему; x_m, х_ш – то же самое, но для линейного расширения узлов прибора (трубы и шкалы).

2. Высоты столбца:

1) погрешность введена при изготовлении шкалы, принято показания погрешности считать на ±0,5 мм; при использовании оптических устройств удается снизить эту погрешность до ±0,01 мм и даже больше; 2) изменение силы поверхностного натяжения также вносит погрешности, поскольку, по законам гидравлики, смачивается поверхность трубки и подъем жидкости увеличивается. Но в зависимости от этой силы, жидкость может не подниматься.

Уменьшение диаметра до величины <4мм тоже вносит погрешность.

3. Положение манометра.

Если отклонение трубки от вертикали составит угол X, то погрешность увеличивается на:

если угол очень небольшой, то согласно законам тригонометрии:

Если манометр изготовлен в 2-трубном исполнении (У- образный), то:

где h₁, h₂ – уровни жидкостей в соответствующих трубках.

51. Разновидности манометров

Жидкостные манометры: они не позволяют измерять значительных давлений: максимальные показания манометра зависят от самих линейных параметров манометра.

Особенностью этого манометра является то, что середина змееобразной трубки, которая получается после обьединения несколькиходнотрубных манометров У-образной формы, заполняется более легкой жидкостью, чем в рабочих концах.

При определении значений давления показания всех однотрубных или чашечных соединяются в одно.

? = ?h₁ + (? – ?₁)(h₂ + h₃ + ... + ...h_n)

Погрешность, в основном, вносится в измеряемое значение ? с параметрами ? и h.

Следовательно, нижняя граница измерений задается ценой деления шкалы, например, манометра. Измерения можно и нужно проводить до тех пор, пока величина погрешности не сопоставима, точнее, меньше либо равно цене деления.

Для получения более точной высоты столба, пользуются оптическими фото– и электронными следящими системами.

Применение металлических труб в этих случаях имеет свои преимущества: можно применять индуктивные следящие системы. При изменении положения манометра по вертикали увеличивается погрешность: но это происходит при х < 15°С.

Точность при наклонных трубках больше при x > 15°C. Более того, повышается чувствительность прибора

(в этом случае, его называют микроманометром):

где ? – измеряемое давление; х – перемещение уровня жидкости в трубке.

Чувствительность может быть повышена еще значительнее, если воспользоваться двухжидкостным манометром: в манометре У-образная трубка переходит в концах в чашечки и заполнена разными жидкостями, близкими по удельному весу.

Для такого манометра, чувствительность

где – f, F – площади сечений и расширительных камер (чашек).

Среди наиболее распространенных манометров следует выделить следующие типы манометров: поршневые, пружинные, у которых, в свою очередь, целый ряд разновидностей.

Для измерения давления в газах пользуются их свойствами, связанными с плотностью с, поскольку ? ~ ?.

Такие манометры называют компрессионными.

52. Средства измерения гидравлических параметров жидкости

В зависимости от принципа действия, приборов для измерения гидравлических параметров можно выделить много. В качестве работы в них применяются принципы, начиная от перепада давлений до самых современных, например, ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

Наиболее популярны следующие приборы.

Приборы с принципом работы на перепаде давления.

Перепад (разность) давлений измеряется дифференциальным манометром, который называют дифманометром-расходомером.

Перепад давлений можно рассчитать по формулам:

где x – коэффициент расхода сужающего устройства; E – поправочный множитель на расширение измеряемой среды (для жидкостной среды E = 1); F – площадь отверстия сужающего устройства; ? – удельный вес измеряемой среды в рабочем процессе; g – ускорение свободного падения; ??= ?₁ – ?₂ – перепад давления в сужающем устройстве.

На практике применяют упрощенные виды:

в этих формулах: d – диаметр сужающего отверстия, мм; ?? – искомый перепад давлений, кг/м²; ? – удельный вес вещества, кг/ч.

Если выразить диаметр через внутренний диаметр D трубопровода:

где m – модуль сужающего устройства, то: