Что из себя представляет и для чего нужен манометр для измерения давления воды

Что из себя представляет и для чего нужен манометр для измерения давления воды?

Если надо проконтролировать давление воды в трубе, на помощь приходит манометр. Сложно найти гидравлическую систему, в которой бы он не использовался.

Устройство с пружинящей трубкой изобрел в 1845 году швейцарский инженер, и с тех пор оно не сильно изменилось. В этой статье рассмотрим, что такое манометр для измерения давления воды, каких видов он бывает, как и где устанавливается и т.д.

Измерение давления манометром

Рубрики: Опыты , Поделки , физика , Эксперименты | Теги: Измерение давления манометром, Опыты, Поделки, физика, эксперимент | 20 июня 2013 | Svetlana

Для измерения давления воздуха или газа внутри какого-либо сосуда манометром надо его резиновую трубку присоединить к этому сосуду. Следить за уровнем жидкости в обоих коленах манометра.
а) Если в обоих коленах манометра жидкость стоит на одинаковом уровне, считать давление газа внутри сосуда таким же, как и давление окружающего воздуха.
б) Если уровень жидкости в коротком колене манометра ниже, чем в другом, считать давление внутри сосуда большим, чем давление окружающего воздуха.

в) Если в коротком колене манометра жидкость стоит выше, чем в другом колене, считать, что внутри сосуда давление меньше, чем давление окружающего воздуха.

При разности уровней жидкости в трубках манометра расчёт разницы асмосферного давления и давления в сосуде делается по формуле:

Можно проделать следующие опыты с использованием своего манометра.
Насадив крепко конец резиновой трубки манометра на стеклянную воронку, широкое отверстие её затянуть резиновой плёнкой. Когда жидкость в манометре успокоится, опустить воронку в ведро с водой. Следить, как изменяется давление внутри воды с глубиной погружения воронки. Установив воронку на определённой глубине в воде, повёртывать её отверстием в разные стороны, вверх и вниз, следя за показанием манометра.
2. Открыть трубу у вытопленной незадолго до опыта печи. Ввести в печь резиновую трубку манометра. Уровень воды в коротком колене манометра поднимается. Рассчитать давление тёплого воздуха в печи (при тяге).
3. Резиновый мешок медицинской грелки надуть слегка воздухом и соединить его накрепко с резиновой трубкой манометра. Положить мешок горизонтально и класть на него одну за другой толстые книги (груз). Манометр хорошо покажет изменение давления воздуха, замкнутого в мешке.
4. Если достать стеклянную трубку общей длиной около 1,7 м, можно сделать манометр для измерения уже значительно большего избыточного давления, например, наибольшего напора воздуха при дутье ртом. Этим способом контролируется «сила лёгких». Дуть надо не рывками, а плавно увеличивая давление.

5. Этим же прибором можно измерить наибольшее разрежение, создаваемое при всасывании ртом. В этом случае надо ртом тянуть воздух из верхнего конца трубки.
6. Если в приборе 4-го опыта вместо короткого колена трубки вставить оттянутую на сужение трубочку, то при дутье в длинное колено из короткой трубки будет бить фонтан.

Е.Н. Соколова “Юному физику”

Как правильно мерить давление, единицы измерения

Основное правило, которое следует соблюдать при измерении давления в шинах автомобиля, гласит, что замеры перед началом движения проводятся только на холодной резине. Это означает, что перед проверкой машина должна находиться в покое минимум 5, оптимально – 8 часов, а лучше простоять ночь.

Кроме основного существуют еще несколько правил измерения давления в авторезине:

  1. Замеры нужно производить не реже одного раза в месяц, и обязательно – перед каждой дальней дорогой. Давление в покрышках падает не только в случае прокола, но и в результате естественной утечки воздуха через поры резины, а так же технологические зазоры между элементами колеса.
  2. Измерять и корректировать давление необходимо при каждом запланированном изменении качества дорожного полотна или уровня загрузки автомобиля.
  3. Обязательно нужно замерять давление в запаске.

Важно! Главным параметром нормального давления в покрышках является величина, рекомендуемая производителем вашего автомобиля, а не значения, указанные на шинах.

Для измерения давления в шинах принято несколько единиц. На территории России в основном используется Атмосфера (1 атм. = 1 кгc/кв. см.) Атмосфера практически равна европейскому Бару (1 bar = 0.98 atm). В США принята единица PSI (1 psi = 1 фунт/кв. дюйм или pound/square inch). Производители автопокрышек применяют Килопаскаль (1 kPa = 6.895 psi).

Для перевода единиц измерения друг в друга существуют формулы:

  • 1 psi = 0.068 atm
  • 1 atm = 14.696 psi
  • 1 atm = 101.348 kPa
  • 1 bar = 0.98 atm

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления
  • Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
  • Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
  • Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
  • Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).
Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Читайте также  Как клеить бумажные обои без пузырей

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:
  • Пружинные.
  • Сильфонные.
  • Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности
Измерительные манометры разделяют на два класса:
  1. Образцовые.
  2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Выбор устройства

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

  • Тип манометра.
  • Рабочий диапазон измерения давления.
  • Класс его точности.
  • Среду его установки.
  • Размеры корпуса.
  • Функциональную нагрузку прибора.
  • Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
  • Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Типы манометров

Современное приборостроение предлагает несколько типов устройств, которые являются измерителями давления в разном диапазоне:

  • Манометры, работающие от 0 до любых значений со знаком плюс.
  • Мановакуумметры предназначены для измерения избыточных показателей от — до +.
  • Вакуумметры работают с показателями ниже атмосферного в интервале от -1 до 0. То есть измеряют разреженные газы.
  • Манометры, которые работают с предельно низкими значениями до +40 кПа.
  • Видами вакуумметра являются тягомеры и тягонапоромеры.
  • Напоромеры измеряют малое избыточное давление в низких показателях.

Чтобы осуществить правильный выбор прибора по допустимому интервалу давления следует знать рабочие значения давления технологического процесса, для чего и совершается покупка измерительного прибора. Не ошибитесь в операциях со знаками плюс и минус и прибавьте 30% к рабочему показателю.

Измерительный прибор выбирается с учетом условий и среды эксплуатации. Это будет специальный манометр для работы с воздухом, водой, паром, кислородом, аммиаком, ацетоном или газом. Среда может быть разной, в том числе и агрессивной, поэтому материалы приборов рассчитаны на такие условия эксплуатации. Показатели корпуса, в частности, прочность, диаметр, при выборе учитываются, если предстоит его работа в условиях вибрации или повышенной влажности, чтобы исключить повреждение корпуса от коррозии или механического воздействия.

Функциональная нагрузка

Прибор по измерению давления выбирается в зависимости от потребностей производственного процесса, он должен соответствовать функциям и условиям эксплуатации. Манометры подразделяются на следующие виды функциональной нагрузки:

  • Показывающие. Направление техническое. Предназначены чтобы измерять давление.
  • Сигнализирующие. Нужны для управления внешней электрической цепью.
  • Для точного измерения. Класс точности от 0,6/1,0 ед.
  • Образцовые. Используются для проверки точности технических манометров.
  • Самопишущие. В виде диаграммы на бумаге записывают измеряемое давление.

О назначении сообщает тип корпуса прибора, он может быть:

  • Виброустойчивым.
  • взрывозащищенным.
  • Коррозионностойким.
Читайте также  Мебельный степлер как вставить скобы

Применяются манометры в системах котлов, судового и железнодорожного оборудования. Существует группа приборов, способная эксплуатироваться в пищевой отрасли производства. Материал корпуса измерительного прибора позволяет соответствовать условиям службы.

Замеры

Прибор для измерения давления воды в водопроводе, как мы знаем, именуется манометром. Цена наиболее доступных манометров начинается приблизительно от 150-200 рублей; но, цифровые устройства смогут обходиться в единицы а также десятки тысяч.

Метод измерения интересующего нас параметра своими руками несложен донельзя:

  1. Подмотанный льном либо другим герметизирующим материалом прибор вкручивается в контрольный вентиль.
  2. Вентиль раскрывается, по окончании чего снимается замер.

Контрольные вентиля для снятия замеров постоянно присутствуют в элеваторном узле (подача, обратка и смесь по окончании элеватора) и в водомере (в большинстве случаев, до и по окончании счетчика). При необходимости снять замер в произвольной точке системы водоснабжения это несложно сделать, вкрутив манометр вместо заглушки в один из стояков и запустив его.

Как неизменно, имеется последовательность тонкостей.

  • Дабы составить детальную картину работы водопровода, измерения необходимо проводить в пик водоразбора, приходящийся на вечерние часы.
  • Неизменно подключенный к водопроводу прибор частенько «залипает»: стрелка застревает в одном положении. Дабы этого не случилось, вместо контрольного вентиля ставится трехходовой кран с дренажным отверстием, разрешающий скинуть воду из его корпуса по окончании замера.

  • Латунная трубная резьба неизменно снимаемого прибора быстро изнашивается. Решить проблему окажет помощь несложная инструкция: снабдите манометр металлическим удлинителем.

Жидкостные манометры

Жидкостные манометры имеют достаточно простой принцип работы. Давление в них будет измеряться именно по высоте жидкости в столбе. Обычно такие приборы выполняются в виде двух сообщающихся сосудов, в которых присутствует рабочая жидкость.

Один конец сосуда в обязательном порядке должен соединяться со средой, где будет происходить измерение давления. Второй конец должен оставаться открытым. Под воздействием давления измеряемой среды жидкость постепенно начнет перемещаться из одного колена в другое. Когда уровень жидкости в колене уровняется можно проводить измерения и записывать показатели. Разность жидкости будет пропорциональна избыточному давлению (PH). Его расчет проводится по формуле:

  • H – высота столба жидкости.
  • P – плотность жидкости.
  • G – ускорение силы тяжести.

Благодаря такому манометру у вас также появится замечательная возможность измерять разрежение и разность давлений.

Конечно, подобный манометр активно используется, но он может иметь и определенные недостатки. Основной недостаток заключается в том, что практически невозможно измерить пульсирующее давление.

Какое давление должно быть в шинах

    Рабочий объем. На автомобилях некоторых модификаций применяются стандартные и баллоны низкого давления. От типа конструкции зависит рекомендуемый порог накачки.

  • Нагрузка на колесо. Немаловажный параметр – часть массы автомобиля, давящая на шину. Здесь имеется прямая зависимость: большое давление требует увеличенного сопротивления.
  • Конструкция протектора. Известно, что слики (лысые покрышки) требуют более плотной накачки, чем грунтовые варианты. Наиболее ярко разницу можно наблюдать на велосипедах – колеса горных моделей накачиваются в пределах от 3 до 4 кг, а шоссейные модификации выделяются номинальным показателем в 9-12 кг. такая разница аргументирована увеличением нагрузки (веса велосипедиста) распределяемой на см2 пятна контакта. Таким образом, узкие или гладкие шины требуют жесткой накачки.
  • Рекомендации завода. 90% производителей автомобильной резины указывает на какое давление рассчитана каждая модель шины. Такой подход уберегает изделия от неправильной накачки, способной навредить продукту или негативно сказаться на управлении.
  • Дорожное покрытие. Для цепких дорог (асфальт, бетон) нет необходимости в увеличенном пятне контакта резины и материала трассы – изделие изначально рассчитывается под такую эксплуатацию. Однако на грунтовках, грязи, песке или снегу, рекомендуется использовать баллоны низкого давления. Малое количество воздуха внутри емкости делает резину более мягкой, что помогает лучше цепляться за рыхлые покрытия, покрывать больше неровностей.
    • ВАЗ 2101/15 – 1,8-2,2 кгс/см2;
    • КАМАЗ/МАЗ – 5,5-12 кгс/см2;
    • Daewo Lanos – 2,3 кгс/см2.

    Важно! Соблюдение оптимального давления внутри колес автомобиля и аналогичной техники критически необходимо для поддержания заданного пятна контакта покрышки с поверхностью дороги. При нарушении эталонных параметров снижается срок эксплуатации и зацепистость продукта.

    Как правильно мерить давление единицы измерения

    Стоит учитывать тот момент, что давление может измеряться в самых различных единицах измерения. Довольно большое распространение получили нижеприведенные понятия:

    1. Атмосферы.
    2. Паскали.
    3. Бары.

    Для перевода одного показателя в другой можно использовать специальные таблицы соответствия.

    В заключение отметим, что покупные цифровые манометры предназначены для постоянного или временного измерения основных показателей. На момент эксплуатации устройство должно быть защищено от воздействия окружающей среды, так как при повреждении весьма велика вероятность появления течи.