Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 250

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ра для газовых

сред не превышает

40 кПа,

прибор называется

т я г о м е р о м .

Манометр, служащий одновременно для изме­

рения избыточного

давления и вакуума, называется

м а н о в а-

к у у м м е т р о м .

Если верхний предел измерения мановакуум-

метра не превышает

20 кПа, прибор называется

т я г о н а п о р о -

м е р о м .

Приборы,

предназначенные для

измерения

перепада

давлений

(разности

двух давлений)

называются

д и ф ф е р е н ­

ц и а л ь н ы м и

м а н о м е т р а м и ,

или

д и ф м а н о м е т р а-

м и. Эти приборы очень широко применяются для измерения рас­ ходов жидкостей, паров и газов.

По принципу действия приборы для измерения давления и пе­ репада давлений подразделяются на следующие основные группы:

1.ж и д к о с т н ы е (приборы с видимым уровнем, поплавко­ вые, колокольные и кольцевые), в которых измеряемое давле­ ние или разность давлений уравновешивается давлением столба жидкости. Поплавковые, колокольные и кольцевые приборы при­ меняются для измерения абсолютного давления или вакуума, но чаще используются как дифманометры при определении расхо­ да газов, жидкостей или пара по методу переменного перепада давлений;

2.д е ф о р м а ц и о н н ы е (мембранные, сильфонные и труб- чато-пружинные), в которых измеряемое давление или разность давлений определяется по деформации упругого чувствительно­ го элемента или развиваемой им силе;

3) г р у з о п о р ш н е в ы е ,

в которых измеряемое

давление

или разность давлений уравновешивается давлением,

создавае­

мым массой поршня и грузов;

 

 

4) э л е к т р и ч е с к и е , в

которых давление преобразуется

вэлектрическую величину;

5)приборы, в которых используются специальные принципы

измерения давления

(тепловые, электроразрядные, вязкостные

и некоторые другие).

 

Две последние группы приборов в пищевой промышленности

находят

применение

лишь в тех случаях, если использование

других

приборов затруднительно или невозможно.

§ 2. ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ ПРИБОРЫ С ВИДИМЫМ УРОВНЕМ

Приборы этой группы отличаются простотой устройства, экс­ плуатации и достаточно высокой точностью и используются как лабораторные, поверочные и технические. Для заполнения их применяются различные затворные жидкости, чаще всего ртуть, вода и спирт.

Двухтрубные приборы. Двухтрубные (U-образные) маномет­ ры и мановакуумметры получили широкое распространение и co­

rn

Рис. 61. Схема двухтрубного манометра.

стоят из стеклянной трубки, укрепленной на плате со шкалой (рис. 61). Принцип их действия основан на законе сообщаю­ щихся сосудов. Одно из колен трубки соединяется с объемом, в котором измеряется избыточное давление. Равновесие системы наступает в момент, когда гидростатическое давление столба жидкости уравновесит давление р&ъг. Таким образом, можно записать'.

 

Рабс^ :

hFpg,

(235)

где Рабе — измеряемое абсолютное давление, Па;

 

Ратм —

атмосферное давление, Па;

 

 

F—

площадь трубки, м2 ;

 

 

h — разность уровней

(высота столба) жидкости,

м;

р —

плотность заполняющей жидкости, кг/м3 ;

 

S — ускорение свободного падения,

м/с2 .

 

Из этого выражения

следует

 

 

 

 

Рабе = Ратм

hpg

(236)

ИЛИ

 

 

 

 

 

Ризб = Рабе — Ратм = hP8 •

(237)

Разность уровней определяется как сумма отсчетов по шка­ лам правого и левого колена

h = h1 + h2.

(238)

При измерении разности (перепада) давлений жидкостным дифференциальным двухтрубным манометром большее (плюсо­ вое) давление подается в одно из колен трубки, а меньшее (минусо­ вое) — во второе. Разность уровней жидкости в плюсовом и минусовом коленах пропорциональна измеряе­

мому перепаду давлений:

Ap = P l — р 1 = йр£.

(239)

Двухтрубным приборам присущ ряд погрешностей вследствие неточ­ ности отсчета положения мениска жидкости, изменения температуры окружающей среды, явлений капил­ лярности и т. д. Большинство по­ грешностей может быть учтено вве­ дением соответствующих поправок. Недостатком двухтрубных жидкост­ ных приборов является необходи­ мость производства двух отсчетов,

что приводит к увеличению погрешности измерения. Однотрубные приборы. Однотрубные (чашечные) манометры

представляют собой модификацию двухтрубных, одно из колен которых заменяется широким сосудом (чашечкой) (рис. 62). Под

действием избыточного давления уровень жидкости в сосуде по­ нижается, а в трубке повышается. Для этого случая

Ризб = {h + H)pg.

(240)

Недостатком однотрубных приборов является то, что возни­ кает погрешность в результате понижения уровня жидкости в со­

суде на величину Я .

Очевидно, что

для

 

таких приборов справедливо соотношение

\ратм

h/H =

F/f,

(241)

 

где f — площадь сечения трубки, м2 ;

 

 

F— площадь сечения сосуда, м2 .

 

 

Из уравнений

(240) и (241)

следует

 

 

 

 

 

 

Рюб =

А ( 1 + / / Р ) р в .

 

 

(242)

 

 

 

 

 

Отношение f/F выбирают не более

 

 

 

 

 

1/400, в этом случае величиной

Я

можно

 

 

 

 

 

пренебречь и записать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ризб =

hpg.

 

 

(243)

 

 

 

 

 

Верхний

предел

измерения

жидкост­

Рис.

62.

Схема

одно­

ных манометров

ограничивается

прием­

лемыми габаритными размерами. На

трубного

манометра.

 

 

 

 

 

практике применяются приборы для из­

 

 

 

 

 

мерения давления не свыше 20 кПа.

 

 

 

 

 

 

Микроманометры. Для измерения очень малых давлений при­

меняются

микроманометры

с

наклонной трубкой

(рис. 63).

 

 

 

 

 

 

Вследствие

 

наклонного

 

 

 

 

 

 

положения

трубки

высо­

 

 

 

 

 

 

та

столба жидкости, урав­

 

 

 

 

 

 

новешивающей

измеряе­

 

 

 

 

 

 

мое давление,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h=t

sin

а,

(244)

 

 

 

 

 

 

где

/ — перемещение

мениска

Рис. 63. Схема микроманометра с наклонной

жидкости по шкале, м.

 

 

Такие

приборы

изго­

трубкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

товляются

на

пределы

давления от 160 Па до 2 кПа. Широко распространены приборы с переменным углом наклонной трубки, что значительно рас­ ширяет возможности их применения. Описанные выше жидкост­ ные приборы широко применяются в лабораторной и в произ­ водственной практике, особенно в наладочных работах при пус­ ке вентиляционных и аспирационных сетей производственных помещений, элеваторов, складов, хранилищ и т. д.

ПОПЛАВКОВЫЕ ДИФМАНОМЕТРЫ

Поплавковые дифманометры (рис. 64) по принципу действия подобны чашечным, но для измерения давления в них исполь­ зуется перемещение в чашке поплавка с изменением уровня

жидкости. Посредством передаточного устройства перемещение поплавка преобразуется в перемещение показывающей стрелки, а также может быть использовано для регистрации или переда­ чи показаний на расстояние.

Сосуд, в который подается большее давление, называется плюсовым; сосуд, в который подается меньшее давление — ми-

Рис. 64. Схема поплавкового дифманометра.

нусовым. При подводе к плюсовому сосуду давление р і > р 2 , уро­ вень в нем понижается, а в минусовом повышается. Разность уровней в обоих сосудах

h = h1 + h2.

(245)

 

Условие равновесия

системы

может быть записано в виде:

 

Лр =

Рі — р 2 =

/г(р — pj)g,

(246)

где

Д р— перепад давлений, Па;

 

 

 

 

р— плотность жидкости в дифманометре, кг/м3 ;

 

 

Pi—плотность среды, находящейся над жидкостью

в дифманометре,

 

кг/м3 .

 

 

 

 

 

Для сосудов цилиндрической формы это условие может быть

выражено равенством

 

 

 

 

 

 

Ffa^FJi,.

 

(247)

или

 

 

 

 

 

hx

(nd*/4)

=

h2 ( я О г / 4 ) ,

(248)

где

d и D — соответственно

диаметры минусового и плюсового сосудов, м.

 

Из уравнения (248) следует

 

 

 

 

 

A1 =

/ i 2 D V d 2 .

(249)

 

Подставив уравнение

(249)

в уравнение (245)

получим

Л = Л 2 ( 1 + D a / d 2 ) .

(250)

Подставив уравнение (250) в уравнение (246)

получим

Ар = Pi - Р2 = ft* (1 + £>Vd2) (Р - Pi) g-

(251)

Так как для конкретного прибора величины

(1-f-£>2/d2) и

(Р—Pi) постоянны, уравнение (251) принимает вид:

Ap = Pi — pi = KK1h2.

(252)

Таким образом, разность давлений в сосудах дифманометра характеризуется величиной перемещения поплавка. Расчетная формула для определения диаметра сосудов поплавкового диф­ манометра, по которой устанавливаются параметры прибора, имеет вид:

d = D

( 2 5 3 )

| / ^ '

Выпускается большая номенклатура поплавковых дифманометров, предназначенных для разных целей (показание, запись, интегрирование расхода во времени, сигнализация и т. п.) и ус­ ловий применения. Д л я дифманометров с ртутным заполнением пределы измерения перепадов давлений от 6,3 до 25 кПа, а из­ быточного давления от 4 до 40 МПа. Для дифманометров с за­

полнением маслом

пределы измерения перепадов давлений от

40 Па до 4 кПа, а

статическое избыточное давление измеряе­

мой среды — до 0,25

МПа.

Передаточная функция, характеризующая динамику поплав­

ковых

приборов,

имеет вид:

 

 

 

 

 

 

, 2

К

ж*)

 

 

 

 

Т22р2+

Ttf+l

*

где К

= (

1 + 3 ) Ю - 3

В-м2 /Н;

 

 

Т{

=

0,8-ьЗ

с;

 

 

 

Т2

=

0,2 -М

с.

 

 

 

До последнего времени в поплавковых дифманометрах в ка­ честве заполнителя применялась ртуть, обеспечивающая измере­ ние больших перепадов давлений и значительные перестановоч­ ные усилия, а также вазелиновое или трансформаторное масло. Однако в настоящее время особенно в пищевой промышленности из-за токсичности применение ртути резко ограничено и поплав­ ковые приборы все более вытесняются деформационными.

КОЛОКОЛЬНЫЕ ДИФМАНОМЕТРЫ

Колокольные дифманометры широко используются для изме­ рения перепадов давлений, малых давлений и разрежений. Схе­ ма одного из типов прибора с ферродинамическим датчиком при­ ведена на рис. 65. Чувствительным элементом прибора является колокол 4, частично погруженный открытой частью в масло. К прибору подведены две трубки; большее давление подается над колоколом, а меньшее — под колокол. Колокол подвешива-

Смотрите также файлы