Измерение давления

Лекция 4

Измерения температуры твердых тел, газов, жидкостей и движущего потока

Измерение температуры. В устройствах для измерения тем­пературы обычно используют изменение какого-либо физиче­ского свойства тела, однозначно зависящего от его температу­ры и легко поддающегося измерению.

Температуру измеряют с помощью термометров. В зависи­мости от физических свойств, на которых основано действие приборов для измерения температуры, различают: термометры расширения, манометрические термометры, термоэлектрические термометры, термометры сопротивления и пирометры излуче­ния.

Термометры расширения построены на принципе изменения объема жидкости (жидкостные) или линейных размеров твер­дых тел (биметаллические и дилатометрические) при измене­нии температуры.

Термоэлектрические термометры состоят из термоэлектриче­ского преобразователя (термопары), действие которого основа­но на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) термопары от температуры его рабочего спая, если температура свободного спая постоянна, и вторичного прибора. При увеличении разности температур между рабочим и свобод­ным спаями термопары величина ТЭДС возрастает.

Для измерения ТЭДС в качестве вторичных приборов обыч­но применяют потенциометры или милливольтметры. В комплекте с ними термоэлектрические термометры позволяют из­мерять и регистрировать температуру с высокой точностью и передавать показания на расстояние.

Термометры сопротивления состоят из термопреобразовате­ля сопротивления, действие которого основано на использова­нии зависимости электрического сопротивления проводников или полупроводников от температуры и вторичного прибора. Изготавливаются металлические и полупроводниковые термо­метры сопротивления (термисторы).

В качестве вторичных приборов в комплекте с термометра­ми сопротивления обычно применяются равновесные мосты и логометры.

Пирометры излучения. Их действие основано на изменении интенсивности излучения нагретых тел при изменении темпе­ратуры. К ним относятся: пирометры частичного излучения (оптические) - От 700 до 6000 ⁰С; пирометры полного излучения - От 100 до 2500 ⁰С; Пирометры спектрального отношения (цветовые) - От 1400 до 2800 ⁰С

Наибольшее распространение получили термометры расширения, термоэлектрические термо­метры и термометры сопротивления.

Измерение давления

Для измерения давления используют манометры, а для измерения разно­сти двух давлений — дифференциальные манометры.

По принципу действия основные типы приборов для измерения давлений делят на: деформационные и грузопоршневые.

Деформационные манометры. В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т. п.), деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, посредством рычагов передается на стрелку или перо прибора. При снятии давления чувствительный элемент возвращается в пер­воначальное положение вследствие упругой деформации. Бла­годаря простоте и надежности конструкции, наглядности пока­заний, малым габаритам, высокой точности и широким преде­лам измерения деформационные манометры нашли широкое применение для измерения и регистрации давления и разре­жения.

Грузопоршневые манометры. В этих приборах измеряемое давление определяется по величине нагрузки, действующей на поршень определенной площади. Грузопоршневые манометры имеют высокие классы точности: 0, 02; 0, 05 и 0, 2 и широкий ди­апазон измерения: 0, 1—250 МПа (1—2500 кгс/см2). Обычно они применяются для поверки манометров других видов.

В настоящее время наибольшее распространение получили деформацион­ные манометры.

Измерение уровня жидкостей. Устройства для измерения уровня жидкости подразделяют на указательные стекла и по­плавковые, гидростатические, электрические и радиоактивные уровнемеры.

Указательные стекла выполняют в виде стеклянной трубки, либо одной или нескольких камер с плоскими стеклами, со­единенных с аппаратом. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах, работающих при ат­мосферном или избыточном давлениях.

Поплавковые уровнемеры. В этих приборах чувствительным элементом является плавающий поплавок, плотность которого меньше плотности жидкости, или погружной поплавок, плот­ность которого больше, чем плотность жидкости. В первом из них поплавок следит за уровнем жидкости; второй работает по принципу изменения выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на поплавок. В уровнемерах с погружным поплав­ком последний удерживается в подвешенном состоянии посредством пружинного элемента. Такие уровнемеры применяются для измерения уровня до 9 м

Гидростатические уровнемеры. Их действие основано на изменении гидростатического давления столба жидкости при изменении измеряемого уровня.

Радиоактивные уровнемеры. Измерение уровня жидкости эти­ми приборами основано на изменении интенсивности радиоак­тивного излучения при прохождении его через слой жидкости. Источник и приемник излучения располагаются снаружи, с про­тивоположных сторон аппарата, уровень жидкости в которых измеряется. Если уровень жидкости находится ниже линии, со­единяющей источник и приемник излучения, то последний фик­сирует большую интенсивность излучения, и наоборот.

Измерение расхода и количества вещества. Количество жид­кости, газа или пара, проходящее через данное сечение канала в единицу времени называют расходом этого вещества. В за­висимости от того, в каких единицах его измеряют, различают объемный и массовый расходы. Количество вещества измеряют счетчиками количества, а расход — расходомерами.

Наиболее часто применяют расходомеры переменного перепада давле­ния с сужающим устройством.

Расходомер с сужающим устройством. Его действие базируется на том, что расход зависит от перепада дав­ления, образующегося в сужающем устройстве в результате частичного перехода потенциальной энергии потока в кинетиче­скую. Такой расходомер состоит из установленного в трубопро­воде сужающего устройства, перепад давления на котором по­средством импульсных соединительных трубок передается на дифманометр и далее на вторичный прибор. Расходомеры этого типа позволяют измерять расходы жидкости, газа и пара в ши­роких пределах при различных температурах и давлениях, а также обеспечивают относительно высокую точность измерения, регистрацию показаний и их передачу на расстояние.

Химические газоанализаторы. Действие этих приборов основано на измерении изменения объема в результате поглощения одного или нескольких компонентов газовой смеси каким-либо веществом, вступающим с ними в химическое соединение. Химические газоанализаторы различают на хроматографы, физические газоанализаторы и масс-спектометры.