عملکرد و مانومتر و انواع آن

برخلاف گیج های وزن dead ، این مانومترها از نوع انحراف خود متعادل هستند و نه از نوع تهی. مانومترها بازخوانی مداوم به جای گام به گام را ارائه می دهند.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

• مانومتر ساده ترین ابزاری است که برای اندازه گیری فشار از طریق متعادل کردن فشار در برابر وزن یک ستون مایع استفاده می شود.
• مانومترها معمولاً فقط در آزمایشگاه ها به عنوان شاخص های محلی یافت می شوند.
• بسته به فشار مرجع مورد استفاده، آن ها می توانند فشار گیج مطلق و اختلاف فشار را نشان دهند.
• برای تعیین ارتفاع ستون جیوه با دقت بیشتری می توان از مقیاس ورنیه استفاده کرد.
• مانومترها دقت قابل مقایسه ای با گیج های وزن dead در فشارهای پایین تر دارند.
• اما اندازه گیری فشار بالاتر با مانومتر به دلیل طول ستون های مایع درگیر غیرعملی است.
• سیالات مانومتریک مورد استفاده در عمل عبارتند از: جیوه، آب، بنزن، نفت سفید و غیره.
• در اینجا فقط از آب یا جیوه به عنوان سیال مانومتری استفاده می شود زیرا وزن مخصوص آن ها برای دماهای مختلف مشخص است.
• این مایعات به دیواره های لوله مانومتر نمی چسبند و خیس نمی شوند.
• هنگامی که از مانومتر برای اندازه گیری فشار کم استفاده می شود از آب استفاده می شود.
• هنگامی که از یک مانومتر برای اندازه گیری فشار بالا استفاده می شود از جیوه استفاده می شود
• وزن عطارد تقریبا 14 برابر وزن آب است.
• 

اصل کار مانومتر چیست؟

• اصل کار مانومتر بر اساس فشار هیدرواستاتیکی است که در داخل ستون مایع اعمال می شود.
• تعادل هیدرواستاتیکی تعریف می کند که وقتی یک مایع در حالت سکون است فشار در هر نقطه برابر است.
• اگر هر دو انتهای مانومتر هواگیری شوند یا به سمت اتمسفر باز نگه داشته شوند، فشار در هر طرف برابر خواهد بود.
• به طوری که سطح مایع در سمت چپ، سطح یکسانی را در سمت راست نشان می دهد.
• در صورتی که یک سر مانومتر هواگیری شود یا به اتمسفر باز بماند و سر دیگر به منبع گاز یا مایع اضافی متصل شود، اختلاف فشار ایجاد می شود.
• اگر فشار اعمال شده از منبع گاز یا مایع اضافی بیشتر از فشار اتمسفر باشد، فشار رو به پایین بر روی مایع اندازه گیری وارد می شود به طوری که مایع با فشار بیشتر از یک طرف به سمت پایین رانده می شود و باعث می شود مایع با فشار کمتر از طرف دیگر بالا بیاید. سمت.
• اگر فشار اعمال شده از منبع گاز یا مایع اضافی کمتر از فشار اتمسفر باشد، فشار رو به بالا بر روی مایع اندازه‌گیری اعمال می‌شود، به طوری که مایع در سمت باز لوله می‌افتد و از طرف متصل به منبع گاز یا مایع اضافی بالا می‌آید.
• اگر در هر دو طرف وزن یکسانی وجود داشته باشد و فشار اضافی وارد نشود، کاملاً متعادل می شود.
• با این حال، اگر مقداری وزن یا مقداری فشار به یک طرف وارد شود، سمت سنگین‌تر پایین می‌آید و سمت سبک‌تر بالا می‌آید.

انواع مانومترهای مورد استفاده برای اندازه گیری فشار

چندین نوع مانومتر برای اندازه گیری فشار به عنوان تجهیزات نشانگر آزمایشگاهی یا محلی استفاده می شود :

1. مانومتر U-Tube:

• مانومتر U-Tube یک دستگاه سنتی است.
• این مانومتر U-tube یک لوله شیشه ای شفاف است که به شکل U کشیده تا حدی پر از مایع مانومتری مانند جیوه یا آب ساخته شده است.
• یک سر مانومتر Utube به شیر فشار و یک سر دیگر مانومتر به شیر فشار دیگری متصل است یا ممکن است به اتمسفر تخلیه شود.
• هنگامی که بین دو انتهای لوله اختلاف فشار وجود دارد، سطوح مایع با یکدیگر مطابقت ندارند.
• با اندازه گیری ارتفاع مایع هم در سمت چپ و هم در سمت راست لوله U می توان فشار را نسبت به فشار اتمسفر محاسبه کرد.
• این سطح نشان دهنده اختلاف فشار ∂P=P1-P2 است.
• سپس این اختلاف فشار ∂P= P1- P2 به دست می آید :

P₁-P₂ = (ρ-ρ₁)*(h₁-h₂)*g

        به طور کلی

P₁-P₂=ρ*h*g

• جایی که
• = ρ چگالی سیال
• = h ارتفاع
• g= ثابت گرانشی = 9.8 ms-2

اگر سیال روی مایع مانومتر چگالی قابل ملاحظه ای داشته باشد، معادله تعادل ایستا توسط معادله داده می شود.

P2-P1 = h*(Pm-Pt)*g

2. مانومتر Well Type:

• مخزن این مانومتر از Well Type است که به این نام نامیده می شود.
• این با جایگزینی یک پایه با یک چاه با قطر بزرگ معمولاً 300 برابر بزرگتر از سطح لوله اصلاح می شود.
• با توجه به این تغییر در مساحت و تغییر فشار P2 تأثیر ناچیزی بر سیال مانومتری دارد ممکن است جیوه یا آب باشد.
• مهمترین مزیت یک مانومتر Well Type این است که خواندن یک پایه یک مقدار فشار مورد نظر را می دهد.
• هنگامی که P1 و P2 اعمال می شوند، ارتفاع سیال از خط صفر اندازه گیری می شود.

P2- P1 = ρ*h*[1+(A1/A2)]

• جایی که
• = ρ چگالی سیال
• = h ارتفاع نشان دهنده اختلاف فشار است (P2-P1)
• = A1مساحت لوله
• A2= مساحت چاه

3. مانومتر Enlarged Leg:

• در این نوع هر دو پایه مانومتر بزرگ شده و توسط لوله جداگانه به هم متصل شده و شناور در یکی از محفظه ها قرار می گیرد.
• هنگامی که P1 و P2 اعمال می شوند، شناور جابه جا می شود، این جابجایی شناور اندازه گیری شده از خط صفر نشان دهنده اختلاف فشار (P1-P2) است.
• مانومتر را می توان با اتصال مکانیسم اشاره گر به شناور که باعث انحراف نشانگر می شود، نوع ضبط را ایجاد کرد. معادله تعادل ایستا را می توان به صورت نوشتاری :

P1-P2 = ρ.d [1= (A1/A2)]

• جایی که A1>A2

4. مانومتر Inclined Leg:

• یک مانومتر شیبدار از یک لوله با شیب تدریجی در طراحی تشکیل شده است.
• این امکان اندازه گیری فشار را برای سطوح بالایی از دقت فراهم می کند.
• این نوع برای مایعاتی با خواص مانومتری مشابه استفاده می شود.
• اگر یک پا یا اندام مانومتر مایل باشد، حساسیت آن افزایش می یابد.
• در چنین مواردی، بدون اختلاف فشار، DP بین اندام های مانومتر اعمال می شود، منیسک در هر پا در یک سطح است.
• هنگامی که P1 و P2 اعمال می شود، مایع در لوله بالا می رود.
• سطح مایع مانومتریک داخل لوله از سطح صفر اندازه گیری می شود که نشان دهنده اختلاف فشار (P1-P2) است.
• معادله تعادل ایستا است :

P2-P1 = ρ*d*sinα*[1+ (A1/A2)]

• جایی که
• = α زاویه شیب
• = d اختلاف ارتفاع در طول لوله اندازه گیری می شود.

ویژگی های سیال مانومتریک

• این مایعات نباید گاز را جذب کنند یا با آن واکنش شیمیایی نشان دهند.
• باید چگالی بالایی داشته باشد تا ستون متعادل کننده فشار در حد مطلوب باقی بماند.
• در دمای کارکرد باید فشار بخار پایینی داشته باشد.
• باید آزادانه در بخش های مانومتر حرکت کند.
• نباید تراکم پذیر باشد.

خواص سیال مانومتری خوب

• نقطه انجماد پایین -38 درجه فارنهایت برای جیوه
• نقطه جوش بالا 675 درجه فارنهایت برای جیوه
• ماهیت غیر چسبنده دارد
• کشش سطحی کم
• رابط کاربری به وضوح قابل مشاهده است.

منابع خطا برای مانومتر:

• چگالی سیال با افزایش دما کاهش می یابد که ممکن است بر کالیبراسیون تأثیر بگذارد و منجر به خطا شود.
• انبساط حرارتی سیال و مقیاس بازخوانی ممکن است باعث خطا شود.
• سیال قابل تراکم ممکن است کالیبراسیون را تغییر دهد
• سیال تبخیر شده در فشار کم و دمای بالا می تواند در اندازه گیری ها اختلال ایجاد کند.
• برای کاهش اثر بالا آمدن مویرگی از لوله های سوراخ بزرگ با قطر بیش از 10 میلی متر استفاده می شود.
• اثر منیسک متغیر
• کشش سطحی بالای جیوه، مینیسک را کمی محدب می کند
• کشش سطحی کم آب، منیسک را کمی مقعر می کند.

مزایای مانومتر:

• ساخت و ساز ساده است
• دقت بالا
• بسیار حساس
• برای اندازه گیری فشار پایین استفاده می شود
• دهانه را می توان با استفاده از لوله های با اندازه های مختلف به دلخواه تغییر داد.
• محدوده فشار 3KPa تا 100KPa است
• کاهش حساسیت زاویه و طول مقیاس را می توان به راحتی افزایش داد.

معایب مانومتر:

• بدون حفاظت بیش از حد
• نیاز به فضای بزرگ دارد
• غیر قابل حمل
• تراز کردن لازم است.
• خطا به دلیل عدم نقص لوله ایجاد می شود
• سطح صفر برای به دست آوردن دقت بالا تنظیم شده است.

چند سوال مفید در رابطه با مانومتر

1. مانومتر برای چه مواردی استفاده می شود؟

مانومتر وسیله ای است که برای اندازه گیری فشار گاز یا مایع استفاده می شود. این شامل یک لوله یا لوله شیشه ای U شکل است که با مایعی مانند جیوه یا آب و یک مقیاس اندازه گیری پر شده است.

فشار گاز یا مایع اندازه گیری شده با ارتفاع مایع در لوله نشان داده می شود.

مانومترها معمولاً در آزمایشگاه و در صنایع مختلف برای اندازه گیری فشار گازها و مایعات در مخازن، لوله ها و سایر ظروف استفاده می شوند.

همچنین در زمینه پزشکی برای اندازه گیری فشار گازها در ریه ها و در صنعت خودروسازی برای اندازه گیری فشار گازهای لاستیک استفاده می شود.

2. آیا مانومتر گیج فشار است؟

بله، مانومتر نوعی فشار سنج است. دستگاهی است که برای اندازه گیری فشار گاز یا مایع استفاده می شود.

مانومترها با اندازه گیری نیرویی که گاز یا مایع بر ستون مایع موجود در یک لوله یا لوله شیشه ای U شکل وارد می کند کار می کنند. فشار گاز یا مایع اندازه گیری شده با ارتفاع مایع در لوله نشان داده می شود.

از مانومترها می توان برای اندازه گیری فشار مطلق و فشار گیج استفاده کرد. فشار مطلق فشار گاز یا مایع نسبت به خلاء کامل است، در حالی که فشار گیج فشار گاز یا مایع نسبت به فشار اتمسفر است.

مانومترها معمولاً در صنایع مختلف برای اندازه گیری فشار گازها و مایعات در مخازن، لوله ها و سایر ظروف استفاده می شوند.

برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع:

automationforum.co