Чем дифференциальный жидкостной манометр отличается от простого и как по его показаниям можно определить разность давлений в точках подключения такого манометра.

Негосударственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

«Нефтяной техникум»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Гидравлика »

№ Варианта 16

Выполнил(а) студент(ка) заочного отделения 2 курса группы Б 14 Специальность: Дата выполнения:	Никитин Никита Алексеевич « Бурение нефтяных и газовых скважин» «___ »___________ 2016 г.
Проверил преподаватель: В результате рецензирования получил оценку: __________, имеются замечания:___________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________
	Контрольную работу принял(а) _______________________________ Дата принятия: «___»_______2016 г. Рег. №_________________________

Ижевск

Г.

Содержание

1) Чем дифференциальный жидкостной манометр отличается от простого и как по его показаниям можно определить разность давлений в точках подключения такого манометра……………………………………………………..3

2) Как определяется средняя скорость потока, если известен объемный расход жидкости……………………………………………..………………………..12

3) Задача№1………………………………………………………………………………

4) Задача№2………………………………………………………………………………

5) Задача№3………………………………………………………………………………

6) Задача№4………………………………………………………………………………

7) Задача№5………………………………………………………………………………

8) Задача№6………………………………………………………………………………

9) Список литературы………………………………………………………………….

Чем дифференциальный жидкостной манометр отличается от простого и как по его показаниям можно определить разность давлений в точках подключения такого манометра.

Давление в газообразных и жидких средах относится к важнейшим показателям, измерение которых требуется для обслуживания коммуникационных и технологических систем. К рабочим объектам относятся различные фильтры, трубопроводные комплексы, устройства для кондиционирования и вентиляции. Используя дифференциальный манометр, пользователь выявляет не только характеристики действующего давления, но также получает возможность фиксировать разность между динамическими показателями. Знание этих данных облегчает контроль системы и повышает надежность эксплуатации. Помимо того, дифманометры применяются и для измерения расхода жидкости, газа или сжатого воздуха.

В большинстве манометров технология определения и расчета данных базируется на деформационных процессах в специальных измерительных блоках, например, в сильфонном. Этот элемент выступает индикатором, воспринимающим перепады давления. Блок становится и преобразователем разности в показателях давления – пользователь получает информацию в виде перемещения стрелки указателя на приборе. Кроме того, данные могут быть представлены в Паскалях, охватывая весь измерительный спектр. Такой способ отображения информации, к примеру, обеспечивает дифференциальный манометр Testo 510, который в процессе измерения

избавляет пользователя от необходимости держать его в руке, так как на задней стороне прибора предусмотрены специальные магниты. В механических же устройствах главным индикатором служит расположение стрелки, контролируемое рычажной системой. Движение указателя происходит до момента, пока перепады в системе не перестанут оказывать воздействие определенной силы. Классический пример данной системы показывает дифференциальный манометр ДМ серии 3538М, который обеспечивает пропорциональное преобразование дельты (разности давления) и предоставляет результат оператору в виде унифицированного сигнала. Ввиду сложности процессов измерения давления, характеристик рабочих сред и дальнейшего преобразования существует несколько вариантов дифференциальных манометров для работы в разных условиях. Кстати, дифференциальный манометр, принцип действия которого во многом определяется его конструкцией, по своему устройству ориентируется на возможность применения в конкретных средах – следовательно, из этого производится и классификация. Итак, производители выпускают следующие модели: Группа жидкостных дифференциальных манометров, в которую входят поплавковые, колокольные, трубные и кольцевые модификации. В них измерительный процесс происходит на основе показателей жидкостного столба.

Цифровые дифманометры.

Считаются наиболее функциональными, поскольку дают возможность измерять не только характеристики перепадов давления, но и скорость потоков сжатого воздушного, показатели влажности и температуры. Ярким представителем этой группы является дифференциальный манометр Testo, который также применяется в системах мониторинга окружающих сред, в аэродинамических и экологических исследованиях. Категория механических устройств. Это сильфонные и мембранные версии, обеспечивающие измерение посредством отслеживания характеристик чувствительного к давлению элемента. Двухтрубные модели Данные приборы используются для измерения показателей давления и определения разностей между ними. Это устройства с видимым уровнем, который обычно представлен в U-образной форме. По конструкции такой дифференциальный манометр представляет собой установку из двух вертикальных сообщающихся трубок, которые фиксируются на деревянной или металлической основе. Обязательным компонентом устройства является и пластинка со шкалой. В ходе подготовки к измерению трубы заполняют рабочей средой. Далее в одну из труб начинается подача измеряемого давления. Одновременно с этим вторая труба взаимодействует с атмосферой. В процессе измерения дельты обе трубки испытывают измеряемое давление. Двухтрубный дифференциальный манометр с жидкостным заполнением используется для измерения показателей разрежения, давления неагрессивных газов и воздушных конденсатов. Однотрубные дифманометры обычно используются, если необходимо получить результат высокой точности. В таких устройствах применяется и широкий сосуд, на который действует давление с наибольшим коэффициентом. Единственная же трубка фиксируется к пластинке со шкалой, демонстрирующей данные разности, и сообщается с атмосферной средой. В процессе измерения перепадов давления с ней взаимодействует наименьшее из давлений. Рабочая среда заливается в манометр дифференциального давления до того момента, пока не будет достигнут нулевой уровень. Под воздействием давления определенная доля жидкости перетекает в трубку из сосуда. Так как объем рабочей среды, которая переместилась в измерительную трубку, соответствует объему, вышедшему из сосуда, однотрубный дифманометр предусматривает измерение высоты лишь одного жидкостного столба. Иными словами, сокращается погрешность измерения. Тем не менее, и приборы этого типа не избавлены от недостатков. Отклонения от оптимальных значений могут быть обусловлены температурным расширением в измерительных компонентах прибора, плотностью рабочей среды и другими погрешностями, которые, впрочем, характерны для всех разновидностей дифманометров. Например, дифференциальный манометр цифровой даже с учетом поправок на показатели плотности и температурные коэффициенты также имеет определенный порог погрешности.

Мембранные дифманометры

Главный подтип механических дифференциальных манометров, который также разделяется на устройства с металлическими и неметаллическими измерительными элементами. В приборах с плоской мембраной из металла расчеты происходят на основе фиксации характеристик прогибов в измерительном компоненте. Распространен и дифференциальный манометр, в котором мембрана выступает разделительной перегородкой для камер. В момент деформации противодействующая сила формируется цилиндрической спиральной пружиной, разгружающей измерительный элемент. Так происходит сопоставление двух разных величин давления.

Также некоторые модификации мембранных устройств снабжаются защитой от одностороннего воздействия – эта особенность конструкции позволяет их применять в измерении показателей избыточного давления. Несмотря на активное внедрение электроники в метрологическую отрасль в целом, мембранные средства измерения остаются востребованными и даже незаменимыми в некоторых областях. Например, высокотехнологичный дифференциальный манометр ДМЦ-01м цифрового типа, несмотря на эргономичность и высокую точность, имеет ряд ограничений по использованию в условиях, где возможна эксплуатация мембранных устройств. Сильфонные версии В таких моделях измерительных элементом выступает гофрированный короб из металла, дополненный спиральной пружиной. Плоскость прибора разделяется сильфоном на две части. Наибольшее воздействие давления приходится на камеру вне сильфона, а наименьшее – во внутреннюю полость. В результате воздействия давлений с разными силами чувствительный элемент деформируется в соответствии с величиной, пропорциональной искомому показателю. Это классические манометры дифференциальные, показывающие результаты измерений стрелкой на циферблате. Но есть и другие представители этого семейства. Другие механические версии. Менее распространены кольцевые, поплавковые и колокольные устройства измерения разности давлений. Хотя среди них встречаются относительно точные бесшкальные и самопишущие модели, а также приборы с контактными электрическими устройствами. Передача данных в них обеспечивается дистанционно опять же, посредством электрической связи или за счет пневматики. Для определения расходных показателей на основе переменных разностей также выпускают механические приборы с суммирующими и интегрирующими дополнениями.

Цифровые дифманометры.

Устройства этого типа кроме основных функций измерения разницы в давлении способны определять динамические показатели рабочих сред. Такие приборы обозначаются маркировкой ДМЦ-01м. Дифференциальный манометр цифровой, в частности, используется в системах контроля вентиляции производственных объектов, позволяет рассчитывать показатели потребления газа, учитывая температурные корректировки, а также вести учет средних расходов по измеренным позициям. Устройство снабжено микропроцессором, который автоматически ведет учет измерений и накопления информации по газоходу. Все получаемые сведения о результатах работы отображаются на дисплее.

Рекомендации по выбору

Расчетные операции с показателями давления требуют использования надежного прибора, максимально соответствующего условиям эксплуатации. В связи с этим важно определиться с перечнем функций, которые будет выполнять прибор. К примеру, дифференциальный манометр Testo 510 способен обеспечивать точные показания с температурной компенсацией и предоставлять данные на цифровом дисплее. В некоторых случаях требуется сигнализирующая модель, поэтому следует учитывать наличие данной опции. Для максимально корректных данных заранее нужно сопоставить характеристики устройства с возможностью эксплуатации в конкретной рабочей среде. Не все приборы могут применяться в кислородных, аммиачных и фреоновых средах. По крайней мере, их точность может быть низкой.

Жидкостные манометры

Вопросы водоснабжения для человечества всегда были очень важными, а особую актуальность приобрели с развитием городов и появлением в них различного вида производств. При этом все более актуальной становилась проблема измерения давления воды, т. е. напора, необходимого не только для обеспечения подачи воды через систему водоснабжения, но и для приведения в действие различных механизмов. Честь первооткрывателя принадлежит крупнейшему итальянскому художнику и ученому Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.), который впервые применил пьезометрическую трубку для измерения давления воды в трубопроводах.

Дальнейшее развитие науки и техники привело к появлению большого количества жидкостных манометров различных типов, применяемых до настоящего времени во многих отраслях: метеорологии, авиационной и электровакуумной технике, геодезии и геологоразведке, физике и метрологии и пр. Однако, в силу ряда специфических особенностей принципа действия жидкостных манометров их удельный вес по сравнению с манометрами других типов относительно невелик и, вероятно, будет уменьшаться и в дальнейшем. Тем не менее при измерениях особо высокой точности в области давлений, близких к атмосферному давлению, они пока незаменимы. Не потеряли своего значения жидкостные манометры и в ряде других областей (микроманометрии, барометрии, метеорологии, при физико-технических исследованиях).

Основные типы жидкостных манометров и принципы их действия

В соответствии с законами гидростатики при равенстве давлений р1 и р2 свободные поверхности жидкости (мениски) в обеих трубках установятся на уровне I-I. Если одно из давлений превышает другое (р1 >р2), то разность давлений вызовет опускание уровня жидкости в трубке 1 и, соответственно, подъем в трубке 2, вплоть до достижения состояния равновесия. При этом на уровне II-II уравнение равновесия примет вид:

Δр=р1 -р2 = Н - р • g ,

т. е. разность давлений определяется давлением столба жидкости высотой Н с плотностью р.

С точки зрения измерения давления является фундаментальным, так как давление, в конечном итоге, определяется основными физическими величинами - массой, длиной и временем. Это уравнение справедливо для всех без исключения типов жидкостных манометров. Отсюда следует определение, что жидкостный манометр - манометр, в котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, образующегося под действием этого давления. Важно подчеркнуть, что мерой давления в жидкостных манометрах является высота столба жидкости. Именно это обстоятельство привело к появлению единиц измерений давления мм вод. ст., мм рт. ст. и других которые естественным образом вытекают из принципа действия жидкостных манометров. Отсюда высота столба жидкости, уравновешивающей измеряемое давление

Н = Н1 + Н2 = Н2 (1 + f/F),

а измеряемая разность давлений р1-p2=Н2•g(1+f/ F),

Поэтому при известном коэффициенте k = 1 + f/F разность давлений может быть определена по изменению уровня жидкости в одной трубке, что упрощает процесс измерений. Двухчашечный манометр состоит из двух соединенных при помощи гибкого шланга чашек 1 и 2, одна из которых жестко закреплена, а вторая может перемещаться в вертикальном направлении. При равенстве давлений pl и р2 чашки, а следовательно, свободные поверхности жидкости находятся на одном уровне I-I. Если р1 > р2, то чашка 2 поднимается вплоть до достижения равновесия в соответствии с уравнением.

Δр=р1 -р2 = Н - р • g

Единство принципа действия жидкостных манометров всех типов обусловливает их универсальность с точки зрения возможности измерения давления любого вида — абсолютного и избыточного и разности давлений. Для манометрических приборов под чувствительностью понимается отношение изменения показаний прибора к вызвавшему его изменению давления (п =ΔН/Δр).

Диапазоны измерений жидкостных манометров в соответствии определяются высотой столба жидкости, т. е. размерами манометра и плотностью жидкости. Наиболее тяжелой жидкостью в настоящее время является ртуть, плотность, которой р = 1,35951 • 104 кг/м . Столб ртути высотой 1 м развивает давление около 136 кПа, т. е. давление, не из много превышающее атмосферное давление. Поэтому при измерении давлений порядка 1 МПа размеры манометра по высоте соизмеримы с высотой трехэтажного дома, что представляет существенные эксплуатационные неудобства, не говоря о чрезмерной громоздкости конструкции. Тем не менее, попытки создания сверхвысоких ртутных манометров предпринимались. Мировой рекорд был установлен в Париже, где на базе конструкций знаменитой Эйфелевой башни был смонтирован манометр высотой ртутного столба около 250 м, что соответствует 34 МПа. В настоящее время этот манометр разобран в связи с его бесперспективностью.

Жидкостно-поршневые манометры

Очень часто к жидкостным манометрам относят приборы, измерительная система которых хотя и содержит в качестве одного из элементов жидкость, но по принципу действия в корне отличается от жидкостных манометров. К таким приборам относится дифференциальный манометр типа „кольцевые весы", состоящий из тороидального корпуса, внутренняя полость которого в верхней части разделена перегородкой, а нижняя часть до половины заполнена жидкостью. Таким образом, корпус имеет две измерительные камеры А и Б, в которые через гибкие шланги подаются измеряемые давления pl и р2. Корпус может поворачиваться относительно опоры, расположенной в его геометрическом центре. К нижней части корпуса прикреплен противовес.

Если одно из давлений больше другого, например, р1 > р2 то под действием разности давлений Δр = p1 – р2, воздействующей на перегородку, корпус повернется на определенный угол α.

Таким образом, давление определяется массой противовеса, геометрическими параметрами прибора и углом поворота корпуса, а роль заполняющей измерительную систему жидкости сводится к созданию жидкостного затвора между камерами А и Б. Поэтому по виду первичного преобразования - давления в силу, действующую на перегородку, - прибор аналогичен поршневым манометрам.

Еще в большей мере сказанное относится к колокольным манометрам, применяемым в качестве образцовых и эталонных приборов. Основные элементы измерительной системы манометра: наполовину заполненный водой сосуд, цилиндрический колокол, подвеска с чашкой для наложения грузов, рычаг весового компаратора с указателем положения равновесия и подвески с тарировочным грузом . Измеряемое давление подводится под колокол трубкой .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: