4. Содержание отчета:

- описать назначение, конструкцию приборов и нарисовать их схе­мы (рис. 1.1

и 1.3);

- указать вид, класс и абсолютную погрешность приборов, представленных на

рис. 1.4-1.10;

- дать ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. В чём состоит отличие манометров от напоромеров?

2. Какое различие между напоромерами, тягомерами, тягонапоромерами и дифманометрами?

3. В чем заключается проверка герметичности прибора?

4. Какой принцип действия манометра?

5. Какой принцип действия тягомера?

6. Какой принцип действия дифманометра?

7. Причины неправильных показаний приборов.

Лабораторно-практическая работа №2

Приборы для измерения давления и скорости потока

1. Общие сведения

При исследовании характера протекания технологического процесса в пневматических устройствах, а также испытании вентиляторов измеряют давление, скорость воздушного потока и другие величины, необходимые для построе­ния характеристик объекта или вентилятора.

1 .1.Измерение давления. Измерение статического давления произ­водится в доступных местах при помощи пневмометрической трубки, дроссельного прибора и др. В недоступных местах, где должно определяться распределение статического давления, от­бор давлений производится при помощи штуцера, вставленного в стенку канала (рис. 2.1, б). Чтобы избежать ошибок при измерении статического давления, ось

а б в г

Рис. 2.1. Схема измерения давлений в трубопроводе.

отверстия должна быть перпендику­лярна стенке (рис. 2.1, а); стенку вблизи отверстия после его свер­ления следует зачистить так, чтобы отсутствовали выступающие края, а диаметр отверстия должен быть по возможности малым. Если диаметр отверстия d не превышает 0,5-1 мм, то ошибка при определении Н_с будет не более 1 % динамического давления (в сторону занижения статического давления).

Пневмометрическая трубка (рис. 2.1, в) представляет собой изогнутую под прямым углом трубку, закрытую на одном конце. По поверхности изогнутого короткого конца просверлены отвер­стия малого диаметра. В этих отверстиях возникает статическое давление. Трубка нечувствительна к отклонениям от потока в пре­делах до 5°. При больших отклонениях потока она замеряет пони­женные давления.

Полное давление потока воздуха можно измерять при помощи трубки Пито (рис. 2.1, г), которая представляет собой изогнутую под прямым углом трубку, обращенную отверстием против потока.

Пневмометрическая трубка для измерения динамического дав­ления представляет собой комбинацию трубки Пито и трубки для измерения статического давления. С помощью этих трубок можно одновременно измерить полное и статическое давления потока или динамическое давление.

На рис. 2.2 показана трубка Пито-Прандтля с геометрическими стандартными размерами. Центральное отверстие трубки, будучи направлено навстречу потоку, измеряет полное давление, а боко­вые отверстия — статическое. Если соединить оба отверстия с U-образным манометром, как это показано на рисунке, то последний измерит динамическое давление Н_д. Практически показание манометра Н_пр несколько отличается от динамического давления Н_д вследствие неточности изготовления трубки

H_д = k_т H_пр, (2.1)

где k_т = 0,98-1,12 коэффициент трубки, который определяется опьггным путем.

Точность замера при использовании U-образного манометра не превышает 0,5 мм.

Для повышения точности измерения давлений, создаваемых вентиляторами, применяют микромано­метры. Получили распространение несколько типов микромано­метров. В практике наиболее широкое при­менение получили чашечные микроманометры с наклонной труб­кой. Увеличение чувствительности и точности отсчета в них дости­гается тем, что вертикальный столб жидкости Н, соответствующий измеряемой разности давлений, заменяется наклонным столбом l, причем l = H/sinα (рис. 2.3, а). Обычно sinα называют масштабом микроманометра и обозначают т.

Очевидно, что угол α должен быть тем меньше, чем меньше разность давлений, подлежащая определению. Зависимость между отсчетом на трубке микроманометра l и измеряемым давлением представлена выражением

Н = Н₁ – Н₂ = (l - a)γ_жт, (2.2)

где а — начальный отсчет по трубке; γ_ж - удельного вес жидкости.

Микроманометры такого типа выполняются самых разнооб­разных конструкций. На рис. 3, б представлен один из наиболее распространенных микроманометров марки ММН. Он состоит из плиты 10, на кото­рой укреплен резервуар, герметически закрытый крышкой 11. С резервуаром при помощи поворотного кронштейна 2 соединена стеклянная измерительная трубка 1. Шкала, нанесенная на стек­лянной измерительной трубке, имеет длину 250 мм; наименьшее деление шкалы 1 мм.

Измерительная трубка может устанавливаться под различными углами к плите. Геометрическая ось вращения кронштейна 2 проходит через нуль шкалы.

Правый конец кронштейна 2 резиновой трубкой 8 соединен с трехходовым краном 4, укрепленным на крышке резервуара. На крышке резервуара имеется пробка 3, закрывающая отверстие для заливки спирта, и регулятор 12 нулевого положения мениска, служащий для подгонки мениска спирта в измерительной трубке к нулевой риске шкалы. Для выпуска спирта из резервуара слу­жит кран 5.

Для установки кронштейна с измерительной трубкой на тре­буемый угол наклона к плите прикреплена дуга 13 с пятью от­верстиями, соответствующими определенным коэффициентам от­счета k = γ_жт, величина которого обозначена на дуге против каждого отверстия (k = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 и 0,8).

Для установки микроманометра в горизонтальное положение на плите закреплены два уровня 6 и 7 с цилиндрическими ампу­лами. Прибор приводится в горизонтальное положение двумя регулировочными ножками 9.

Прибор заполняется спиртом-ректификатом удельного веса γ_ж = 0,8095 ±

Рис. 2.2. Трубка Пито-Прандтля.

Рис. 2.3. Чашечный микроманометр с наклонной измерительной трубкой:

а — схема микроманометра; б — микроманометр марки

ММН; в — схема включения трехходового крана

Рис. 2.4. Общий вид чашечного микроманометра с наклонной измерительной трубкой.

0,005 г/см³. Если спирт, заливаемый в резервуар, имеет другую плотность, то для получения истинного значения измеряемой величины вводят поправку п, численное значение которой берут из соот­ветствующих опытных таблиц. Тогда Н = (l - a) kп.

Прибор присоединяется к местам замера резиновыми трубками, надеваемыми на штуцеры трехходового крана 4. Трехходовой кран имеет три штуцера А, Б и В и отверстие О (рис. 2.3, в) для сообщения с атмосферой. Штуцер А используется для постоянного соединения крана со стеклянной измерительной трубкой.

При измерении давления резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер В, а при измерении разрежения — на штуцер Б. При измерении динамического давления резиновой трубкой соединяют плюсовый конец (рис. 2.2) трубки Пито-Прандтля со штуцером В (рис. 2.3), а минусовый (статическое давление) — со штуцером Б.

Чтобы лучше видеть мениск, спирт, заливаемый в микромано­метр, подкрашивают красным красите­лем (метилрот). На схеме I (рис. 2.3, в) показано положение трехходового крана при контроле нуля, а на схеме II — при измерении.

Для одновременного измерения давления в нескольких точках применяются батарейные микроманометры. На рис. 2.5 показана конструкция батарейного микроманометра марки ММБ-10 ВИМ, имеющего десять измерительных трубок. Чашечные микромано­метры с наклонной трубкой не являются приборами абсолютными (трубки не строго прямолинейны, сечение трубок по длине не по­стоянно, отверстие в дуге просверлено не всегда точно), а поэтому нуждаются в тарировке.

Наиболее распространенным методом тарирования микромано­метров является метод сравнения показаний тарируемого микро­манометра и эталонного при параллельном их присоединении к общему источнику разности давления. На рис. 2.6 приведена схема сравнительной тарировки микроманометра.

Тарировка производится следующим образом: действуя кра­нами 2 и 4, оператор создает в сосуде 3 общее для обоих микрома­нометров (эталонного 1 и тарируемого 5) разрежение и в нужном положении закрывает краны. Когда уровни жидкости в трубах микроманометров устанавливаются, записывают показания обоих приборов. Так как при такой схеме в приборах образуются небольшие замкнутые объемы воздуха, то даже незначительные из­менения температуры воздуха, случайные изменения давления из-за сквозняка, открывания дверей и т. д. могут изменять пока­зания микроманометров.

1.2. Измерение скорости потока. Для измерения скорости потока применяют анемометры различного устройства. Наибольшее рас­пространение получили механические анемометры: крыльчатые и чашечные.

На рис. 2.7 показан чашечный анемометр МС-13 для измерения скорости в

Р ис. 2.5. Батарейный микроманометр ММБ-10 ВИМ.

Р

Рис. 2.7. Чашечный анемометр МС-13

ис. 2.6. Схема тарировки микроманометров.

пределах от 1 до 20 м/сек. В нем на оси имеются четыре полых полушария, вращающихся под влиянием набегающего потока. От оси движение передается счетчику, отмечающему обо­роты: единицы, сотни и тысячи. Счетчик включается и выклю­чается рычажком, к которому можно привязать шнурок для включения счетчика на некотором расстоянии.

Скорость потока определяется следующей зависимостью:

(2.3)

где l_к и l_н — конечное и начальное показания счетчика; t — длительность измерения, с; k — тарировочный коэффициент. Погрешность измерения анемометром средней скорости опре­деляется по формуле

∆v₁ = ± 0,06∙v₁ + 0,3 м/с. (2.4)

Скорость v воздушного потока в трубопроводах и в малодоступных местах определяется по динамическому давлению в данной точке по формуле

, м/с , (2.5)

где g - ускорение свободного падения, м/с²;  - плотность воздуха, при t = 20º С и р = 760 мм рт.ст.,  = 1,207 кг/м³. В расчетах величину Н_д подставляют в кг/м², учитывая что 1 мм вод.ст. = 1 кг/м².

2. Содержание работы. Изучить назначение, устройство и эксплуатацию приборов для измерения давления и скорости.

3. Порядок выполнения работы: ознакомиться с п. 1; используя формулы (2.3) и (2.5) определить скорости воздушного потока по начальным условиям (табл. 2.1), по формуле (2.4) вычислить погрешность измерения анемометром скорости v₁.

Таблица 2.1. Исходные данные для выполнения работы

№ варианта	lн	lк	t,с	k	kт	Нпр, мм	№ варианта	lн	lк	t,с	k	kт	Нпр, мм
1	10	50	2,0	0,94	0,98	30	16	140	215	5,5	1,00	1,10	180
2	12	55	2,5	0,95	0,99	40	17	160	275	7,5	0,96	1,11	190
3	5	48	2,3	0,99	1,10	50	18	180	377	9,5	098	1,12	200
4	13	51	1,8	0,97	1,12	60	19	205	315	6,0	1,03	1,00	210
5	22	68	3,0	1,05	1,00	70	20	220	295	4,0	1,06	0,98	220
6	25	71	3,2	1,00	0,98	80	21	240	390	8,0	1,08	0,99	230
7	33	67	1,8	0,96	0,99	90	22	265	310	9,0	1,09	1,11	240
8	42	75	2,0	0,98	1,10	100	23	273	325	8,5	1,04	1,12	250
9	55	100	3,0	1,03	1,11	110	24	280	390	6,5	1,07	1,10	50
10	68	145	4,5	1,06	1,12	120	25	296	455	7,0	0,95	0,98	70
11	75	170	5,0	1,08	1,00	130	26	310	405	4,5	0,99	0,99	90
12	87	205	6,5	1,09	0,98	140	27	330	405	3,5	0,97	1,10	110
13	93	220	7,0	1,04	0,99	150	28	345	385	2,5	1,05	1,12	130
14	110	255	8,5	1,07	1,11	160	29	354	385	2,0	1,00	1,00	150
15	120	305	10,0	0,95	1,12	170	30	370	405	1,5	0,96	0,98	120