Μανόμετρο για μέτρηση χαμηλής πίεσης αερίου μέσου

Γενικές πληροφορίες

Οι υγρές και αέριες ουσίες δρουν με μια ορισμένη δύναμη στα σώματα που έρχονται σε επαφή μαζί τους. Το μέγεθος αυτής της επίδρασης, που εξαρτάται από τις ιδιότητες της ουσίας και εξωτερικούς παράγοντες (θερμοκρασία, συμπίεση κ.λπ.), χαρακτηρίζεται από την έννοια της πίεσης.

Πίεση είναι ο λόγος της δύναμης που ενεργεί κάθετα στην επιφάνεια προς την επιφάνεια, υπό την προϋπόθεση ότι η δύναμη κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την περιοχή. Διάκριση μεταξύ απόλυτης και πίεσης μετρητή.

Η απόλυτη πίεση είναι η συνολική πίεση ενός αερίου ή υγρού, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις δυνάμεις που δρουν, συμπεριλαμβανομένης της ατμοσφαιρικής πίεσης του αέρα. Η πίεση μετρητή είναι η διαφορά μεταξύ απόλυτης και ατμοσφαιρικής πίεσης, με την προϋπόθεση ότι η απόλυτη πίεση είναι μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση. Στη μηχανική, κατά κανόνα, μετράται η υπερβολική πίεση.

Η απόλυτη πίεση μπορεί να είναι μικρότερη από την ατμοσφαιρική. Εάν ταυτόχρονα η διαφορά τους είναι μικρή, τότε ονομάζεται αραίωση, αν είναι αρκετά μεγάλη - κενό.

Τα μετρητές πίεσης χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της υπερπίεσης, γι' αυτό η πίεση αυτή ονομάζεται συχνά πίεση μετρητή. Το κενό και το κενό μετρώνται με μετρητές κενού, η ατμοσφαιρική πίεση με βαρόμετρα.

Η μονάδα SI για την πίεση είναι newton ανά τετραγωνικό μέτρο (N/m2). Ωστόσο, οι κατασκευασμένες συσκευές εξακολουθούν να βαθμονομούνται σε παλιές μονάδες - χιλιοστά στήλης νερού (mm στήλη νερού), χιλιοστά στήλης υδραργύρου (mm Hg) και τεχνικές ατμόσφαιρες (kgf / cm2).

Μια τεχνική ατμόσφαιρα ισούται με την πίεση σε μια περιοχή 1 cm2 μιας στήλης υδραργύρου ύψους 735,56 mm σε θερμοκρασία 0 ° C ή μιας στήλης νερού ύψους 10 m σε θερμοκρασία 4 ° C, δηλαδή 1 kgf / cm2 = = 735,56 mm Hg. Τέχνη. = 104 mm w.c. Τέχνη.

Το κενό μετράται ως ποσοστό της ατμοσφαιρικής πίεσης ή στις ίδιες μονάδες με την πίεση. Η μέση τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης προσδιορίστηκε ως αποτέλεσμα πολυάριθμων μετρήσεων και είναι 760 mm Hg,

Μέτρηση πίεσης με μανόμετρο

Filed under: Πειράματα , Χειροτεχνίες , φυσική , Πειράματα | Ετικέτες: Μέτρηση πίεσης με μανόμετρο, Πειράματα, Χειροτεχνία, φυσική, πείραμα | 20 Ιουνίου 2013 | Σβετλάνα

Για να μετρήσετε την πίεση του αέρα ή του αερίου μέσα σε ένα δοχείο με ένα μανόμετρο, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τον ελαστικό σωλήνα του σε αυτό το δοχείο. Παρακολουθήστε τη στάθμη του υγρού και στα δύο σκέλη του μανόμετρου.
α) Αν το υγρό βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο και στα δύο γόνατα του μανόμετρου, θεωρήστε ότι η πίεση του αερίου μέσα στο δοχείο είναι ίδια με την πίεση του περιβάλλοντος αέρα.
β) Εάν η στάθμη του υγρού στο κοντό σκέλος του μανόμετρου είναι χαμηλότερη από ό,τι στο άλλο, θεωρήστε ότι η πίεση στο εσωτερικό του δοχείου είναι μεγαλύτερη από την πίεση του περιβάλλοντος αέρα.

γ) Εάν το υγρό στο κοντό σκέλος του μανόμετρου είναι υψηλότερο από το άλλο σκέλος, θεωρήστε ότι η πίεση στο εσωτερικό του δοχείου είναι μικρότερη από την πίεση του περιβάλλοντος αέρα.

Με διαφορά στα επίπεδα υγρών στους σωλήνες του μανόμετρου, ο υπολογισμός της διαφοράς στην ατμοσφαιρική πίεση και πίεση στο δοχείο γίνεται σύμφωνα με τον τύπο:

Μπορείτε να κάνετε τα ακόλουθα πειράματα χρησιμοποιώντας το μανόμετρο σας.
Βάζοντας σταθερά το άκρο του ελαστικού σωλήνα του μανόμετρου στη γυάλινη χοάνη, σφίξτε το φαρδύ άνοιγμα με μια λαστιχένια μεμβράνη. Όταν ηρεμήσει το υγρό στο μανόμετρο, κατεβάστε το χωνί σε έναν κουβά με νερό. Παρακολουθήστε πώς αλλάζει η πίεση μέσα στο νερό με το βάθος του χωνιού. Έχοντας τοποθετήσει το χωνί σε ένα ορισμένο βάθος στο νερό, γυρίστε την τρύπα του προς διάφορες κατευθύνσεις, πάνω-κάτω, ακολουθώντας την ένδειξη του μετρητή πίεσης.
2. Ανοίξτε την καμινάδα στον κλίβανο που θερμάνθηκε λίγο πριν το πείραμα. Τοποθετήστε τον ελαστικό σωλήνα του μετρητή πίεσης στο φούρνο. Η στάθμη του νερού στο κοντό σκέλος του μετρητή πίεσης ανεβαίνει. Υπολογίστε την πίεση του θερμού αέρα στον κλίβανο (με βύθισμα).
3. Φουσκώστε ελαφρά την ελαστική σακούλα του ιατρικού θερμαντικού μαξιλαριού με αέρα και συνδέστε τη σταθερά στον ελαστικό σωλήνα του μανόμετρου.Τοποθετήστε τη σακούλα οριζόντια και βάλτε χοντρά βιβλία (φορτίο) το ένα μετά το άλλο. Το μανόμετρο θα δείξει καλά τη μεταβολή της πίεσης του αέρα που είναι κλειστή στη σακούλα.
4. Εάν έχετε έναν γυάλινο σωλήνα συνολικού μήκους περίπου 1,7 m, μπορείτε να φτιάξετε ένα μανόμετρο για να μετρήσετε πολύ υψηλότερη υπερπίεση, για παράδειγμα, την υψηλότερη πίεση αέρα όταν φυσάτε από το στόμα. Με αυτόν τον τρόπο ελέγχεται η «δύναμη των πνευμόνων». Είναι απαραίτητο να φυσάτε όχι σπασμωδικά, αλλά σταδιακά αυξάνοντας την πίεση.

5. Το ίδιο όργανο μπορεί να μετρήσει το μεγαλύτερο κενό που δημιουργείται από τη στοματική αναρρόφηση. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να τραβήξετε αέρα από το πάνω άκρο του σωλήνα με το στόμα σας.
6. Εάν στη συσκευή του 4ου πειράματος, αντί για έναν κοντό αγκώνα του σωλήνα, εισαχθεί ένας σωλήνας που στενεύει, τότε όταν φυσάει στον μακρύ αγκώνα, ένα σιντριβάνι θα χτυπήσει από τον κοντό σωλήνα.

Ο Ε.Ν. Sokolov "Στον νεαρό φυσικό"

Φυσική για το Λύκειο

Βαρόμετρα. Πιεσόμετρα

Τα βαρόμετρα είναι όργανα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Το βαρόμετρο υδραργύρου (Εικ. 1) αποτελείται από ένα γυάλινο σωλήνα σχήματος U γεμάτο με υδράργυρο, το ένα άκρο του οποίου είναι σφραγισμένο και το άλλο άκρο περιέχει μια ανοιχτή δεξαμενή υδραργύρου. Το βαρόμετρο έχει μια κλίμακα με διαιρέσεις χιλιοστών, η οποία μετρά άμεσα την ατμοσφαιρική πίεση σε χιλιοστά υδραργύρου. Είναι αριθμητικά ίσο με το ύψος της στήλης υδραργύρου μεταξύ των επιπέδων της στα κλειστά και ανοιχτά γόνατα του βαρόμετρου.

Ρύζι. ένας

Το πλεονέκτημα τέτοιων βαρομέτρων είναι η μεγαλύτερη ακρίβεια των μετρήσεων. Μειονεκτήματα - είναι ογκώδη, εύθραυστα, οι ατμοί υδραργύρου είναι επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία.

Ένα βαρόμετρο ανεροειδούς μετάλλου (Εικ. 2) αποτελείται από έναν κυλινδρικό θάλαμο Κ από τον οποίο εκκενώνεται ο αέρας. Ο θάλαμος είναι ερμητικά σφραγισμένος με ένα λεπτό κυματοειδές καπάκι-μεμβράνη M.

Ρύζι. 2

Προκειμένου η ατμοσφαιρική πίεση να μην ισοπεδώνει τη μεμβράνη, συνδέεται μέσω μιας ράβδου Τ με ένα ελατήριο P στερεωμένο στη θήκη του οργάνου. Ένα βέλος C είναι προσαρτημένο στο ελατήριο, το άκρο του οποίου κινείται κατά μήκος της κλίμακας W. Όταν αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση, η μεμβράνη κάμπτεται προς τα μέσα ή προς τα έξω και μετακινεί το βέλος κατά μήκος της κλίμακας.

Τα πλεονεκτήματα των ανεροειδών είναι ότι είναι εύχρηστα, ανθεκτικά και μικρά σε μέγεθος. Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι είναι λιγότερο ακριβή από τα βαρόμετρα υδραργύρου.

Τα μετρητές πίεσης χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πίεσης, μεγαλύτερη ή μικρότερη από την ατμοσφαιρική. Τα μανόμετρα είναι υγρά και μεταλλικά.

Ένα υγρό μανόμετρο κατασκευάζεται με τη μορφή σωλήνα σχήματος U με υγρό (συνήθως νερό ή υδράργυρο), του οποίου ο ένας αγκώνας συνδέεται με το δοχείο στο οποίο πρόκειται να μετρηθεί η πίεση (Εικ. 3, α). Η στάθμη του υγρού σε αυτό το σκέλος θα μειωθεί (αν η πίεση στο δοχείο είναι μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση) ή θα αυξηθεί (αν είναι μικρότερη από την ατμοσφαιρική πίεση) σε σύγκριση με τη στάθμη του υγρού στο δεύτερο σκέλος. Η μετρούμενη πίεση θα είναι p = p_ένα ±pgh, όπου σελ_ένα - ατμοσφαιρική πίεση, pgh - υδροστατική πίεση της περίσσειας στήλης υγρού στον αγκώνα του μανόμετρου.

Ρύζι. 3

Για να μετρήσετε την πίεση στο εσωτερικό του υγρού με ένα τέτοιο μανόμετρο, ένα επίπεδο κουτί στερεώνεται σε ένα από τα γόνατά του χρησιμοποιώντας έναν ελαστικό σωλήνα, η μία πλευρά του οποίου καλύπτεται με μια ελαστική μεμβράνη (Εικ. 3, β).

Το απλούστερο μεταλλικό μανόμετρο είναι διατεταγμένο ως εξής (Εικ. 3, γ). Μια λεπτή ελαστική πλάκα Μ - μια μεμβράνη - κλείνει ερμητικά το κουτί Κ, από το οποίο εκκενώνεται μερικώς ο αέρας. Ένας δείκτης P είναι προσαρτημένος στη μεμβράνη, που περιστρέφεται γύρω από τον άξονα Ο. Όταν η συσκευή βυθίζεται σε ένα υγρό, η μεμβράνη κάμπτεται υπό την επίδραση των δυνάμεων πίεσης και η εκτροπή της μεταφέρεται στον δείκτη που κινείται κατά μήκος της κλίμακας.

Ταξινόμηση οργάνων

Οι τύποι μετρητών πίεσης διαφέρουν με δύο τρόπους: από τον τύπο του δείκτη που μετρούν και από την αρχή λειτουργίας.

Σύμφωνα με το πρώτο χαρακτηριστικό, χωρίζονται σε:

όργανα σχεδιασμένα για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης, διαφορετικά ονομάζονται βαρόμετρα.
όργανα μέτρησης υπέρβασης και απόλυτης.
μετρητές κενού, σχεδιασμένοι να μετρούν τη διαφορά μεταξύ ατμοσφαιρικής και απόλυτης πίεσης.
μετρητές πίεσης, μετρήστε μικρή (έως 40 kPa) υπερπίεση.
Ταγωνόμετρα, ένας τύπος μετρητή κενού που μετρά την υπερπίεση του ανώτατου ορίου των 40 kPa.
διαφορικά μετρητές πίεσης, μετρήστε τη διαφορά πίεσης.

Λειτουργούν με βάση την αρχή της εξισορρόπησης της διαφοράς πίεσης με μια ορισμένη δύναμη. Επομένως, η συσκευή των μετρητών πίεσης είναι διαφορετική, ανάλογα με το πώς ακριβώς συμβαίνει αυτή η εξισορρόπηση.

Σύμφωνα με την αρχή της δράσης, χωρίζονται σε:

υγρό, η εξισορρόπηση της διαφοράς πίεσης σε τέτοιες συσκευές συμβαίνει λόγω της υδροστατικής πίεσης της στήλης υγρού, η συσκευή χρησιμοποιεί την αρχή των δοχείων επικοινωνίας.
Τα ελατήρια έχουν απλό σχεδιασμό και χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μέτρηση της πίεσης του μέσου σε ένα ευρύ φάσμα.
μεμβράνη, με βάση την πνευματική αντιστάθμιση, η εξισορρόπηση της πίεσης συμβαίνει λόγω της ελαστικής δύναμης του κιβωτίου μεμβράνης.
ηλεκτροεπαφή, που χρησιμοποιείται σε συστήματα αυτόματου ελέγχου και σηματοδότησης, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη ρύθμιση του μετρούμενου μέσου λόγω του μηχανισμού ηλεκτροεπαφής που είναι ενσωματωμένος στο περίβλημα.
διαφορικό χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της στάθμης των υγρών υπό πίεση, του ρυθμού ροής υγρού, ατμού και αερίου χρησιμοποιώντας διαφράγματα.

https://youtube.com/watch?v=MLdd1XPX7cA

Κατόπιν ραντεβού, υπάρχουν τέτοιοι τύποι μανόμετρων όπως:

Τα γενικά τεχνικά όργανα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πίεσης υγρών, αερίων και ατμών που είναι χημικά ουδέτερα για τα κράματα χαλκού.
οξυγόνο, παράγονται σε μπλε θήκες με ένδειξη O2 στο καντράν, χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πίεσης οξυγόνου σε φιάλες ή κενά.
ακετυλένιο χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της υπερβολικής πίεσης του ακετυλενίου.
Τα στοιχεία αναφοράς χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο άλλων οργάνων, καθώς έχουν υψηλή ακρίβεια.
τα πλοία χρησιμοποιούνται σε πλοία και θαλάσσιες μεταφορές.
Οι σιδηροδρομικές μεταφορές χρησιμοποιούνται στις σιδηροδρομικές μεταφορές.
Οι συσκευές εγγραφής διαθέτουν ενσωματωμένο μηχανισμό που σας επιτρέπει να αναπαράγετε το αποτέλεσμα της εργασίας σε χαρτί.

https://youtube.com/watch?v=rq3BMjXM7PY