Manometru

Formați manometrul. Scara în kgf / cm² .

Manometrul este un instrument pentru măsurarea presiunii relative a fluidelor . Înțelesul corect al lemei se referă la instrumentele dedicate măsurării presiunilor mai mari decât atmosferice; pentru valori mai mici decât cele atmosferice, termenul adecvat este vacuum gauge sau vacuum gauge (gauge vacuum ).

Inițial cuvântul manometru se referea doar la instrumente hidrostatice cu coloană de lichid , numite astăzi manometre U , apoi a fost extins pentru a include și instrumente cu cadran sau digitale.

Clasificare

Există numeroase tipuri de manometre potrivite pentru utilizări diferite. ^[1] ^[2] Majoritatea acestor tipuri măsoară de fapt o presiune relativă, care este diferența dintre presiunea atmosferică la punctul de măsurare și presiunea ambientală pe care doriți să o măsurați. Acestea includ manometre în formă de U, diafragmă, Bourdon.

Manometre U

Același subiect în detaliu: Tub de măsurare .

Manometru în formă de U

Acestea constau dintr-un tub îndoit în U (de obicei transparent) umplut cu un lichid de densitate cunoscută. Un capăt al tubului este lăsat deschis către atmosferă, în timp ce celălalt este în legătură directă cu mediul de măsurare. Lichidul conținut în tub se va deplasa în sus într-una din cele două ramuri ale U cu o valoare astfel încât diferența de greutate dintre cele două coloane de lichid echilibrează exact presiunea (sau depresiunea) prezentă în mediul de măsurare. Pentru rezervoarele de apă, mercurul este adesea utilizat cu $\gamma _{m}$ ${\ displaystyle \ gamma _ {m}}$ ${\ displaystyle \ gamma _ {m}}$ = 133000 N / m³. Vedeți Figura 1 pentru o schemă. Dacă valorile sunt exprimate în unități coerente, vom avea: ^[3] ^[4] ^[5]

$|\rho \cdot g\cdot H|=|P_{0}-P_{a}|$ ${\ displaystyle | \ rho \ cdot g \ cdot H | = | P_ {0} -P_ {a} |}$ ${\ displaystyle | \ rho \ cdot g \ cdot H | = | P_ {0} -P_ {a} |}$

unde este:

ρ este densitatea fluidului utilizat pentru măsurare
g este accelerația datorată gravitației.
H este scufundarea

Datorită simplității sale extreme, acest manometru nu este supus defecțiunilor. Cu toate acestea, rezoluția sa nu este foarte mare, din cauza fenomenului inevitabil al meniscului .

Manometru în formă de U

Pe planul orizontal care trece prin meniscul A, presiunea va fi aceeași în cele două ramuri:

$P_{0}=P_{a}=\gamma _{m}\cdot H$ ${\ displaystyle P_ {0} = P_ {a} = \ gamma _ {m} \ cdot H}$ ${\ displaystyle P_ {0} = P_ {a} = \ gamma _ {m} \ cdot H}$

Când recipientul conectat este umplut cu un lichid, vom avea:

$h={P_{0} \over \gamma }={\mathbb {H} \gamma _{m} \over \gamma }$ ${\ displaystyle h = {P_ {0} \ over \ gamma} = {\ mathbb {H} \ gamma _ {m} \ over \ gamma}}$ ${\ displaystyle h = {P_ {0} \ over \ gamma} = {\ mathbb {H} \ gamma _ {m} \ over \ gamma}}$

unde este:

h este scufundarea meniscului A sub planul sarcinilor hidrostatice ale lichidului din vas
$\gamma$ ${\ displaystyle \ gamma}$ $\gamă$ este greutatea specifică referită la lichidul din recipient
$\gamma _{m}$ ${\ displaystyle \ gamma _ {m}}$ ${\ displaystyle \ gamma _ {m}}$ este greutatea specifică referită la lichidul din manometru, m reprezintă mercur

Acordați atenție că, dacă presiunea relativă din A este negativă, meniscul B ' din ramura deschisă s-ar muta la un nivel mai mic decât A în sine.

Calibre Bourdon

Izvorul Bourdon

Acestea constau dintr-un tub de obicei cu o secțiune eliptică și a cărui axă este dispusă de-a lungul unei circumferințe (dar poate fi, de asemenea, înfășurată mai mult de 360 ° și, prin urmare, ia forma unei spirale), numită tub Bourdon . S-a observat că un tub de această formă tinde să-și mărească raza de curbură pe măsură ce crește presiunea din interiorul tubului; măsurarea razei dă măsurarea presiunii. În practică, tubul este conectat la un capăt cu un punct fix, plasat în legătură cu mediul de măsurare; celălalt capăt este conectat la un mecanism cu pârghie care îi amplifică mișcarea și îl traduce în mișcarea circulară a unui index de-a lungul unei scale gradate. Vezi Figura 2. Manometrele Bourdon alcătuiesc marea majoritate a manometrelor utilizate astăzi.

Manometre cu membrană

Separator de diafragmă

Numită și membrană ca element deformabil este o membrană de obicei ondulată pentru a-i crește flexibilitatea. Membrana separă mediul de măsurare de exterior și se va umfla dacă presiunea de măsurat este mai mare decât cea atmosferică și invers. Pârghia, nu foarte diferită de cea a indicatoarelor Bourdon, amplifică această umflare și o transmite unui indice, ca și pentru indicatoarele Bourdon. Există multe variații ale manometrului diafragmei, utilizat în general ca manometre diferențiale (a se vedea mai jos).

Manometre piezoelectrice

Acestea exploatează proprietatea unor materiale, numite piezoelectrice, pentru a genera sarcină electrică sau diferențe de potențial atunci când se aplică presiune asupra materialului însuși.

Indicatoare de vid

Același subiect în detaliu: Manometru de vid .

Barometru Torricelli

Manometrele măsoară o diferență față de presiunea atmosferică la punctul de măsurare, adică o presiune relativă . Prin urmare, aceste instrumente pot fi utilizate ca indicatoare de vid (numite și indicatoare de vid , un termen foarte necorespunzător, dar de uz comun), adică pot indica o presiune negativă (mai precis, o diferență de presiune negativă față de presiunea atmosferică). Cu toate acestea, în unele cazuri este necesar să se măsoare presiunea absolută , care este utilizată pe scară largă în aplicații tehnice și fizice. Datorită limitărilor noastre de mediu, vidul absolut nu poate fi presupus ca originea practică a unei măsurători; această limită este înlăturată prin crearea artificială a condițiilor de vid absolut.

Prima aplicare a acestui principiu se datorează lui Evangelista Torricelli , care a măsurat presiunea atmosferică asigurându-se că a creat o cameră de vid (zona de curent alternativ din figura opusă). În realitate, un vid absolut nu a fost creat în cameră, ci doar un vid foarte profund, deoarece mercurul conținut în tub, având o presiune de vapori (foarte mică), s-a vaporizat ușor - eroarea a fost totuși complet neglijabilă.

Astăzi, cel mai utilizat instrument pentru măsurarea precisă a presiunii absolute este celula Barton , o evoluție a barometrului aneroid .

Celula Barton s-a născut ca un contor de presiune diferențială; presupunând vidul absolut ca referință (ca în experimentul lui Torricelli) devine un manometru absolut.

Indicatoarele de vid sunt împărțite în trei grupe: pentru vid mic, pentru vid înalt, pentru ultra vid; prin combinarea acestor grupuri într-o singură scară gradată este posibilă măsurarea presiunilor de la 10 mBar până la 10e-11 mBar. Manometrele pentru lichide sunt constructiv diferite de cele pentru gaz .

Exemple

Manometru McLeod vechi pentru măsurarea precisă a vidului
Cadranul unui indicator
Funcționarea unui manometru cu tub Bourdon
Barograf cu burduf
Regulator de presiune și manometre pe cilindrul de heliu
Manometru de probă pentru presiuni ridicate (rețineți scala oglinzii)
Tensiometrul tensiunii arteriale
Manometru antic pentru măsurători diferențiale

Notă

^ chimicando.it - Cele mai bune resurse și informații despre subiectul: chemicando
^ itgcosenza.it ( PDF ). Adus la 27 aprilie 2009 (arhivat din original la 13 mai 2006) .
^ Calculul presiunii pentru manometre
^ Manometre
^ Principal de manometru Arhivat 7 februarie 2009 la Internet Archive .

Bibliografie

Carlo Torresan, "Controlul proceselor chimice și termice. Instrumentare de la manometru la microprocesor", UTET editore, 2000. ISBN 88-7933-171-X
Sandro Longo, Marco Petti, „Măsurători și controale hidraulice”, McGraw-Hill Italia, Seria de educație științifică, seria Mediu și teritoriu, 2006. ISBN 88-386-6137-5
( EN ) „Standarde și practici pentru instrumentare: tabele de manometru (standarde și practici pentru instrumentare și control)”, Instrument Society of America, ediția a 5-a, decembrie 1977, ISBN 0-87664-325-X
( EN ) Joseph B Meriam, "Manometrul și utilizările sale", The Meriam Co., ediția a II-a, 1938. ASIN B0008CICBO
( EN ) SNA Margerson, H Robinson, "Piezoelectric Recording Manometer", Safety in Mines (1953). ISBN 0-7215-0164-8