Қысымды өлшеу бірліктері. Сұйық аспаптар

Қысымды өлшеу  бірліктері. Сұйық аспаптар

 

Сыртты ауырлық және үстінгі  қабаттық күштердің әрекетінің ықпалындағы  сұйық қауырт жағдайда болады. Мұның әрбір нүктесінен

                                  

                                             (1.1.1)

 

тең болатын р қысым байқалады, мұндағы Р - күш модулі, бұл F-ке тең болатын аумағы бар. Қолданыстағы кейбір аймақтарға әсер етеді. Бұл қысым гидростатикалық қысым деп аталады. 

Қысым аймақтың бірлігіне қатысты күштер бірлігінемен өлшенеді. CИ жүйесінде қысым бірлігі ретінде Н/м² = Па қолданылады. Осы қысыммен қатар берілген сұйық болғанының ұзындығын бірлікпен өлшеуге болады. Сұйық болғанының ұзындығы қысыммен тұлғалау кезінде көбнесе су болғанынын қолданады (1ат = 10 м су бағанасы, 1мм су бағанасы = 9,81 Па).

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.1Сурет - Қысымдар сүлбесі

 

Егер сұйық кернеу күйде болмаса, яғни мұнда қысымшылық кернеуі болмаса, онда р=о болады. р мағынасы нөлден алынған, абсолюттік (толық) қысым деп аталады. Қысым сондықтан 1.1.1 суретке сәйкес р_ат  атмосфералық қысымынан есептелмеуі  мүмкін.

Атмосфералық қысымнан артылғаң абсолюттік қысым артық қысым деп аталады

 

                                                                          (1.1.2)

 

Атмосфералық қысымға дейінгі абсолюттік қысымның жетіспеушілігі вакуум немесе бөлшектік деп аталады.

 

                                                                              (1.1.3)

 

Техникалық сұйықтарда ең көп мөлшерде мүмкін болатын вакуум, берілген температурада сұйық буына жеткілікті болған қысымға сәйкес мөлшермен шектеледі.   Калыпты жағдайдағы сұйық көлеміндегі қысымды орналастыру гидростатиканың негізгі заңымен анықталады

 

                               (1.1.4)

 

1.1.2 суретке сәйкес, мұндағы р_А - А нүктесіндегі абсолюттік қысым, ол сұйықтың еркін үстінгі қабатынан алынған Һ тереңдігінде орналасқан; ρ - сұйықтың тығыздылығы; g- еркін құлаудың жылдамдығы. Егер 1.1.1 көрсеткіштердің барлық мүшелерін ρg-ге бөлетін болсақ, онда  олар нарықтық қалыпқа ие болады

 

                                                                          (1.1.5)

 

Бұдан біз, әрбір р қысымға су негізінде берілген қысымды пайда қылатын сұйық бағананың үлкендігін көрсететін р/ρg, жазық көлеміне сәйкес қылуға болатынын көреміз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.2 сурет - А нүктесіндегі абсолюттік қысым

 

Қысымды өлшеу үшін әр түрлі құрал-жабдықтар пайдаланылады. Қысымды өлшеуге пайдаланылатын барлық құрал-жабдықтарды шартты түрде келесі белгілеріне қарай топтастыруға болады:

а) өлшенетін көлемінің негізіне орай;

б) әрекет қағидасына орай;

в) дәлдік класына орай.

Өлшенетін көлемнің негізіне орай атмосфералық, абсолюттік, артық қысымдарды немесе вакуумды өлшеу қажеттілігіне сәйкес, құрал-жабдықтардың бірнеше түрлері бар.

Атмосфералық қысымды  өлшеуге арналған құрал  барометр деп аталады, артық қысымды өлшеу құралы  манометр,  ал вакуумды өлшейтін – вакуумметр деп аталады. Артық қысыммен вакуумды да өлшеуге болатын құрал мановакуумметр деп аталады. Абсолюттік қысымды өлшеуге екі құралдың, яғни барометр мен манометрдың болғаны жөн,  мұндай жағдайда, егер абсолюттік қысым атмосфералықтан, барометрден және вакуумметрден көп  болса, егер абсолюттік қысым атмосфералықтан кем болса қысымның әр түрлілігін өлшеуге арналған құрал дифференциалды манометр деп аталады. Кіші қысымды өлшеуге микроманометр пайдаланылады.

Әрекет қағидасына орай барлық құралдарды сұйықтың, механикалық, жүк бөлшектік, электрлік және құрастырылған деп бөлуге болады.

Сұйықтық құралға өлшенетін қысым биіктігіне қысым мөлшері болатын, сұйық бағананың салмағын құрайтын қысымға тепе-тең келетін құрал жатады.

Пьезометр бөлшектену мен артық қысымды өлшеуге пайдаланылады және ол жоғарғы бөлшекте ауаға қарай ашылған мына түтік тәрізді болады. Пьезометрдің төменгі ұшы қысым өлшейтін жерімен жалғасып жатады. 1.1.3 суретте артық қысымды өлшеуге арналған пьезометр бейнеленген. Артық қысымның әрекетінің ықпалынан пьезометр ыдысындағы сұйық Һ биіктегінен  көтеріледі, бұл көлденең орнатылған шкала жазығы бойынша өлшенеді. р_и   артық қысым сұйықтың А нүктесінде

 

                                                                               (1.1.6)

болады,  ал абсолюттік қысым бүл нүктеде

 

                                                               (1.1.7)

болады.

h=р_и/ρg сұйық бағананың биіктігімен көрсетілген қысым пьезометриялық  биіктік деп аталады.

 

 

 

 

 

 
1.1.3 сурет - Пьезометр

Өлшеу дәлдігі тығыздылықты анықтау  қателігімен, құрал шкаласының градустылығы және орнатудың дәлсіздігімен, үстіңгі  тарту күшінің әрекетіне шарттыланған шыны түтіктегі сұйықтың қосымша  көтерілу биіктігімен және есептеу  негізінде көрсеткіштердің қателігімен  анықталады.

1.1.4 суретке сәйкес U - түріндегі  манометр, U- пішінді шыны түтік  түрінде болады, ол бір деңгейде  жұмыс сұйығымен толтырылады  (спирт, сынап, және тағы басқалар). Манометрдың бір тармағының ұшы  өлшеу жерімен жалғасады, ал  екінші тармағының ұшы ауа  атмосфераға шығады.  Тармақтардағы  жұмыс сұйықтарының биіктік деңгейінің  әр түрлігі құралдың көрсеткіші  болып табылады. Сол нақ тармақтағы  жұмыс сұйығының деңгейінің бөлшектенуі р_в= ρgh, мұндағы ρ-жұмыс сұйықтығының тығыздылығы. Өлшеу дәлдігі пьезометрдегі факторлардан көрінеді. U-пішінді манометрдегі капиллярлықтың түзетуге әдетте жол берілмейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.4 сурет - U - түріндегі  манометр

 

1.1.5 суретке сәйкес шара  тәрізді манометр тармақтарының  бірі шара мен ауыстырылған U–пішінді манометр іспеттес болады.  Қысым  р_и әрекетінің ықпалымен құралдың шыны түтігіндегі жұмыс сұйықтығы Һ биіктігіне көтеріледі. Құралдың нуль шкаласы шарадағы жұмыс сұйықтығының үстінгі жағындағы атмосфералық қысым кезінде түтіктегі жұмыс сұйықтының менискқа деңгейіне орналасқан, нөльді орнатудың мұндай әдісі капиллярлықтағы түзетуді бірден аңғаруға мүмкіндік береді.

Құралдың шарасындағы  жұмыс сұйықтығының деңгейіндегі артық  қысым 

                             

                                   (1.1.8)

 

мұндағы:

Һ - құрал биіктігі көрсеткіш;

ΔҺ = Һd²/D² - түтіктегі сұйықтың Һ биіктігіне көтерілу кезінде құрал  шарасындағы  жұмыс сұйықтығының қалпына түзету енгізу;

d - құралдың диаметрі;

D - шаманың диаметрі.

Әдетте D >> d  және ΔҺ түзету шарадағы деңгейін қалпында сақтауға болады.

 

1.1.5 сурет – Шаралы  манометр

 

Шаралы манометрдің U-пішіндіден артықшылығы, онда үнемі нөль болады және ол қысымды өлшеу үшін бірнеше биіктікті өлшеуді талап етпейді.

Серіппе манометрде қысымның ықпалынан  болған серпінді элементтің деформациясы болады (тұтас трубка, мембрана). Гук заңы бойынша пропорционалды қысымға оның өлшенуі ықпал етеді. Бір тармақты түтікшелі пружинасы  бар манометрінде негізгі деталь ұшы сопақ пішінді болатын  жан-жағынан доға бойынша майыстырылған  тұтас түтік. Сопақшаның үлкен осьі трубка осьтеріне перпендикуляр. Түтіктің бір ұшы дәнекерленген. Өлшенген қысым трубканың ішіне оның екінші анық ұшы арқылы өтеді.

Қысым әрекетінің ықпалынан  түтіктің сопақ қиылысқан жерлері  деформацияланады: сопақшаның үлкен  осі кішірейіп, кішіи - үлкейеді. Мұндағы, түтіктің қилысқан әрбір деформациясы кезінде осы түтікті майыстыратын М пайда болады. Тасымалды механизм арқылы түтіктің еркін ұштарымен  байланысты құралдың тілі өлшенген қысымға  пропорционал кейбір бұрышқа бұрылады.

Сұйықты құралмен салыстырғандағы  құралдың артықшылығы бұл оның икемділігі, ыңғайлығы және өлшенетін қысымның үлкен диапазоны. Ал оның кемшілігі бұл мына себептерден болатын көрсеткіштердің тұрақсыздығы деформацияланған элементтің серпінділігінің өзгеруі,  тасымал механизмнің ескеруі оларға байланысты оны кезең сайын түзету қажеттілігі туындап отырады.