Измерение давления Лекционный материал на казахском языке

ҚЫСЫМДЫ ӨЛШЕУ

Дәрістің жоспары:

1.Қысым туралы түсінік. Өлшем бірліктері. Қысымның түрлері.

2.Өлшенетін шама бойынша қысым өлшеуіштердің жіктелуі

            Қысым дегеніміз – бір денеден екінші дененің бірлік бетіне әсер ететін орташа күшті сипаттайтын кең ауқымды ұғым. Егер әсер етуші дене (орта) – сұйық немесе газ болса, онда ортаның ішкі энергиясын сипаттай отырып, негізгі күй параметрі болады.

Қысымның өлшем бірліктері

Қысымның динамикалық және статикалық деген түрлері болады. Динамикалық қысым дегеніміз – қозғалатын газ (сұйық) ағынының жылдамдығымен сипатталатын қысым. Статикалық қысым дегеніміз – газ (сұйық) ортасының потенциал энергиясының қорына тәуелді болып келетін қысым. Өлшеулер кезінде абсолюттік, вакууметрлік қысым түрлері ажыратылады.

Артық қысым P дегеніміз – атмосфералықтан жоғары болатын қысым. Бұл қысымды өлшейтін манометрлерді артық қысым манометрлері деп атайды.

Абсолюттік қысым P_a дегеніміз – абсолют нөлден бастап саналатын қысым. Ол атмосфералықтан P_aт және артық P қысымдар қатынасына тең:

Абсолюттік қысымды өлшеуге арналған аспаптар абсолюттік қысым манометрлері деп аталады. Вакууметрлік қысым P_в дегеніміз – атмосфералықтан төмен қысым:

Вакууметрлік қысымды өлшейтін аспаптар вакууметрлер деп аталады. Газ ортасындағы жоғарғы шегі 40кПа аспайтын артық қысым манометрлерін арын өлшегіш деп атайды, жоғарғы өлшеу шегі 40 кПа аспайтын газ ортасының вакууметрі тарту өлшегіштері деп, артық қысым мен сиретілген газдың қысымын өлшеуге арналған манометрлер мановакуумметрлер деп аталады. Өлшеу шегі  аспайтын аспаптар тарту арындық өлшегіштер деп аталады. Тарту арындық өлшегіштердің шкаласында өлшеу шегі – 20 .... 0 .... 20 кПа  аралығында болады. Екі қысымның айырмасын өлшеуге арналған өлшеу құралдары дифференциалдық манометрлер немесе дифманометрлер деп  аталады. Бұл аспаптар арнайы тарылтқыш өлшеу құрылғыларымен пайда болатын қысымның ауыспалы төмен түсу әдісімен газдың, будың және сұйықтың шығынын өлшеуде қолданылуға кең өріс алған. Қысымды өлшеу құрылғылары жұмыс істеу принципіне қарай келесі негізгі топтарға бөлінеді: сұйықтық, деформациялық, электрлік, жүкпоршеньдік және жылулық.

Жүкпоршеньдік зертханалық аспап ретінде қолданылады. Өндірісте кең қолданыс тапқан түрлері – сұйықтық және деформациялық манометрлер.

Сұйықтық аспаптар агрессивтік емес газдардың қысым айырмасын, қысымды өлшеуге, сонымен қатар, техникалық құралдарды тексеруге қолданылады. Өнеркәсіпте U-тәріздес (екі түтікті), ыдыстық (біртүтікті) манометрлер, микроманометрлер шығарылады. Сұйықтық аспаптардың жоғарғы өлшеу шегі 10 кПа. Сұйықтық аспаптардың жұмыс істеу принципі аспапты толтыратын жұмысшы сұйықтықтың гидростатикалық арынымен өлшенетін қысымды теңестіруге негізделген.  U-тәріздес манометр бейтарап газдардың артық және вакууметрлік қысымдарды 10; 2,5; 6 кПа өлшеу шектерінде өлшеуге арналған. 

U-тәріздес манометрлер пластмасса немесе ағаш негізге 3 жасалған екі байланысушы тік түтіктерден 1 және 4 тұрады. Шкала пластинкасы  2 паскальда (мм су бағ.) бөлінген. Екі түтікті де шкаланың нөлдік белгісіне дейін жұмысшы сұйықтығы сумен толтырады. Жоғары қысымды ортамен байланысатын түтікті «плюс» таңбасымен белгілейді (плюс түтігі). Төменгі қысымды ортамен байланысатын түтікті «минус» таңбасымен белгілейді (минус түтігі). Сиретуді өлшегенде минус түтігін сиретілген ортамен, ал плюс түтігін атмосферамен қосады. Артық қысымды өлшегенде плюс түтігін өлшеуші ортамен қосады, ал минус түтігін атмосферамен қосады. Абсолюттік қысым атмосфералықтан жоғары болғандықтан, артық қысымның әсерінен 1 түтіктегі жұмысшы сұйықтық төмен түседі, ал 4 түтігінде жоғары көтеріледі. Сұйықтық өлшенуші артық қысым h биіктіктегі жұмысшы сұйықтық бағанымен теңескенше, орын ауыстыра береді. Артық қысымды мына формуламен анықтайды:

мұндағы, h – сұйықтықтың бағанының биіктігі;  – еркін түсу үдеуі; – жұмыс сұйықтығының тығыздығы.

Өнеркәсіппен екі түтікті ДТ-50 типті дифференциал шыны манометр шығарылады. Ол қысым айырмасын 700 мм сын.бағ. дейін техникалық өлшеуге арналған. Сондай-ақ, ол 700 мм сын.бағ. дейін вакууметрлік немесе артық қысымды өлшеуге пайдаланылады. Максимал қателігі  мм сын.бағ.

Біртүтікті (ыдыстық) манометрлер U-тәріздес аспаптардың бір түрі, оларда бір бүйірлі ыдыс 1 түрінде жасалып, сұйықтықпен толтырылған. Шкала пластинкасына бекітілген түтік 2 өлшегіш болып саналып, атмосферамен байланысады. Аспап кең ыдыс арқылы жұмысшы сұйықтығымен толтырылады, 2 түтіктегі мениск нөлдік белгіге көтерілгенше. Сұйықтық ретінде сынап, су, глицерин және т.б. қолданылады. Артық қысымды өлшегенде ыдыстың үстіндегі деңгей өлшеу ортасымен 3 түтік қосылады, ал 2 түтігі атмосферамен қосылады. Ыдыстық манометрдің бір жетістігі болып түтіктегі менисктің бірлік деңгеймен өлшеуге арналатындықтан, қателікті азайтады.

Көлбеу түтікті манометрлер (микроманометрлер) басқа аспаптарды тексеруге немесе сынама кезінде нақты өлшеу жасауға тасымалданатын зертханалық аспап ретінде пайдаланылады.

Микроманометрлер кең  цилиндрлік ыдыстан 2 және капилляр түтіктен 1 тұрады. Көлбеу түтіктің жанында бірліктерге бөлінген шкала 3 орналасқан. Ыдыс 2 және капилляр түтік 1 өзара резина түтікпен 5 қосылған. Капилляр түтік әр түрлі көлбеу бұрыштарымен орнатылуы мүмкін, ол доға тәріздес тұрақ 4 саңылауына салынатын штифтпен бақыланып отырады. Микроманометрді  тірек плитада 6 көрсетілген деңгей бойынша орнатады. Микроманометрде жұмысшы сұйықтығы ретінде этил спирті пайдаланылады. Сұйықты нөлдік белгіге қарсы орналастыру үшін ығыстырғыш 7 қолданылады. Қысымды өлшегенде цилиндрлік ыдыс қысымды алу орнымен ал көлбеу түтік атмосферамен қосылады.

Өнеркәсіпте көлбеу түтікті біртүтікті шыны сұйықтық көп шекті ММН-240 типті манометрлер шығарылады. Дәлдік классы 1. Жоғарғы өлшеу шектері: 0,6; 0,9; 1,2; 1,8; 2,4 кПа. Аздаған артық және вакууметрлік қысымды өлшеу үшін арын тарту өлшегіш сұйық типті ТНЖ-Н шығарылады. Оларда сұйықтық ретінде спирт пайдаланылады.

Сұйықтық аспаптардың кемшілігі болып қашықтыққа өлшеу ақпаратының белгісін бере алмауы саналады.