Технички факултет Битола/Обука за енергетски контролори. Под притисок на флуид се подразбира сила што делува на единица површина.

Transkript

1 Под притисок на флуид се подразбира сила што делува на единица површина. Кога флуидот се наоѓа во состојба на мирување, притисокот се пренесува во сите правци со ист интензитет и истиот се именува како статички или струен притисок. Се означува со р. При струење на флуидот притисокот зависи од орјентацијата на површината. Запирен или тотатлен притисок р t е оној притисок кој одговара на притисокот на флуидот при целосно запирање на неговото струење без загуби на енергија, при што кинетичката енергија во целост се трансформира во притисна. Кинетичката енергија на флуидот изразена во притисни единици често се нарекува динамички притисок.

2 При мерење на притисокот се употребуваат следните термини: вакуум e состојба во која вредноста на притисокот е, а ист термин се користи и кога се мерат притисоци пониски од 1 Pa. апсолутен притисок е притисокот што се мери во однос на притисокот еднаков на нула релетивен притисок е притисокот мерен во однос на притисокот на околината надпритисок е притисок повисок од притисокот на околината подпритисок е притисок понисок од притисокот на околината. Инструменти за мерење на притисок: Манометар е инструмент кој покажува колку вредноста апсолутниот притисок е поголема од атмосферскиот т.е. ја покажува вредноста на надпритисокот-манометарски притисок. Вакуумметарот е инструмент кој покажува колку вредноста на на апсолутниот притисок е помала од вредноста на атосферскиот т.е. ја покажува врдноста на подпритисокот. Според тоа со манометрите и вакууметрите не се мери вредноста на апсолутниот притисок туку надпритисокот и подпритисокот.

3 Мерење на статички-запирен притисок Статичкиот притисок се мери на: на зидот на цевката низ кој струи флиуд, со помош на Prandtl-ова сонда за статички притисок. Мерење на струен притисок Според II Newton-ов закон за распределба на притисокот што дејствува нормално на закривена струјница важи изразот за градијент на притисокот dp/dn = r v 2 /r При праволиниско струење полупречникот на кривината r = и тогаш p = const. Тоа значи дека во права цевка со прави струјници без оглед на попречниот профил на брзината и температурата притисокот во струјата е непроменет. Со тоа е овозможено мерење на притисокот на места каде нема пореметување на струењето. Такво идеално место е а самиот зид од цевката, односно права површина од канал низ кој струи течноста.

4 Мерење на струен притисок на зидот од цевката Приклучни места за мерење на струен притисок во прави цевки При мерење на притисок во струења со закривени струјници се применуваат посебни т.н Prandtl-ова сонда. Всушност тоа е право цевче со мал дијаметар које е затворено и заоблено на врвот, а на определено растојание од врвот (носот) се издупчени 4 до 8 мерни отвори правилоно распеределени по обемот на сондата. Важно е правилно да се определи растојанието на отворите од држачот на сондата како локалните пореметување би биле што помали. Може да се употребува и за мерење на притисок во праволиниско струење.

5 Мерење на струен притисок во струјата на флуидот со помош на Prandtl-ова сонда Мерење на тотален-запирен притисок Наједноставен и најточен начин на мерење на запирниот притисок е со помош на т.н Пито (Pitot) цевка која претставува обично цилиндрично цевче које напред на носот е отворено а се поставува паралелно со струјницата, на места каде што е потребно мерење на брзината. За мерење на запирниот притисок може да послужи и т.н. цилиндрична сонда со еден мерен отвор изведен странично на цевчето кој треба да е биде точно поставен наспроти струењето.

6 Pitot и цилиндрична сонда Начин на поставување на Pitot и цилиндрична сонда

7 Комбиниран начин на мерење на притисок За мерење на струење се применува Prandtl-ова сонда која во комбинација со Prandl-ова сонда за мерење на струјниот притисок.. Комбинација на Prandtl-Pitot сонда

8 Хидростатички манометри Наједноставен хидростатички манометра е т.н. U цевка. Изработена е од стакло и до половина е исполнета со манометарска течност (метил алкохол, вода, толуол, жива, хлорофорум, јаглерод сулфид, тетра бром ацетилен). Алкохол и вода за пониски притисоци Жива за повисоки притисоци Се применува за мерење на притисок во однос на атмосферскиот (надпритисок и подпритисок) доколку едниот крак е отворен p 2 =p a или разлика на притисоци Dp=p 1 -p 2 ако се работи за затворена U цевка. За мерење на големи притисоци треба да се употребуваат течности со голема густина. За мерење на притисоци во среднини со висока температура треба да се употребуваат работни течности со мал степен на испарување.

9 Недостаток непрецизно отчитување на височината на столбот. При точни мерења на притисокот треба да се земе во предвид промената на густината на работната течност како резултат на температурата на околината, како и корекција на земјиното забрзување. Разликата на притисоците се пресметува по равенката Dp = p 1 -p 2 = Dh (r m -r f ) g каде што Dh [m] висинска разлика помеѓу двете нивоа на манометарската течност r m [kg/m 3 ] е густина на манометарската течност r f [kg/m 3 ] е густина на флуидот за кој се мери притисокот

10 Превртена U цевка се користи во случај кога со иста течност е исполнета манометарската цевка и течноста чиј притисок се мери. Над течноста е флиуд со ρ m < ρ f. Овој манометар се користи за мерење на мали разлики во притисоците. U цевка со затворен крак Служи за мерење на апсолутните вредности на притисокот (надпритисок p m > p a -скалата се намалува, и подпритисок p v < p a скалата се зголемува).

11 Определувањето на апсолутната вредност на притисокот е базирано на Boyle-Mariott овит закон pv = const, преку кој се пресметува притисокот што владее во затворениот крак. p' p l l p каде р = p a атмосферски притисок што владее во затворениот со вентил крак пред да настапи промената на притисокот l растојание од нултото(почетно ниво) на манометарската течност до вентилот при атмосферски притисок р p притисок на затворениот крак, после наметнувањето на р m т.е. р v l растојание на нивото на манометарска течност до вентилот при наметнат притисок (l=l -h) при p m и l= l +h при p v ). Па апсолутните вредности на надпритисокот и подпритисокот се p m.aps p' 2hr m g p l h l 2hr m g p l v.aps l h p' 2hr m g p l h l 2hr m g

12 Хидростатички еднокрак манометар Се применува за мерење на помали притисоци. Разликата на притисоци што владее во садот и кракот се определува од врската p 1 -p 2 = r m g(h 1 +h 2 ) еднокрак манометар барометар

13 Кос манометар За да се зголеми осетливоста, манометарскиот крак при еднокрак манометар може да се закоси со што се остварува подолго задвижување на манометарската течност по должината на цевката х при определена вертикална промена h..при дејство на разлика на притисоци нивото на работната течност се спушта за вредност на h 1 во садот, и се покачува за вредност h 2 во цевката. Разликата на притисоците помеѓу садот и кракот се определува како Dp hr h 1 A 1 = x A 2 h 2 = x sin a x = sin a/h 2 m g A1 h h1 h 2 x(sin ) const A па се добива зависноста на разликата на притисоците од отчитувањето вдолж кракот х. Dp hr m g 2

14 Диференцијални манометри за мали притисоци-микроманометри Се применуваат за точно мерење на мали разлики во притисокот. Престенестата вага е дифернцијален манометар кој се применува за мерење на мали разлики во притисокот при струење на флуиди со високи погонски притисоци дури и до повеќе од 2 bar. При некоје дејство на одредена разлика на притисоците работната течност на левата страна од прстенот ќе се спушти а на десниот ќе се покачи. Заради разлика на притисоците прстенот ќе се заврти за некој агол Gr sin RAh r m g

15 а разликата на притисоците е Dp каде што се G позната тежина на мерниот систем со тежиште во точка S агол на задвижување на цевководниот прстен при наметнување на разлика на притисоци A површина на пресекот на манометарската прстенеста цевка r радиус на положбата на тежиштето S h промена на нивото на манометарска течност поради разлика Dp. Манометри со механички-еластични претворувачи p 1 Gr sin RA на притисок Кај овие манометри силата на притисок предизвикува промена во соодветн еластичен сензор (претворач) кој може да има најразлични облици (Бурдонова цевна пружина, мембрана, набрана цевна пружина). Промената на еластичниот сензор се манифестира во задвижување на соодветен покажувач-стрелка на инструментот или пак претворање во електричен сигнал p 2 hr m g

16 Манометар со Бурдонова цевна пружина Како еластичен сензор се користи Бурдонова цевна пружина со различен облик (С тип (7 bar), спирална, засукана, хеликоидна (7 bar). Под дејство на притисокот на флуидот кој навлегува во цевката иста се шири или собира. Оваа промена преку запчест механизам ја задвижува стрелката на инструментот.

17 Манометар со набрана цевна пружина Се применува за мерење на ниски притисоци (помали од 3 bar). Овозможено е созадавње на поголеми сили на покажувачот. Манометар со мембранска пружина Манометрите со мембранска пружина-дијафрагми се применуваат при електрично мерење на притисокот. Рамна мембрана е најчесто во употреба кај електричните сензори за притисок. Наклонот на мембраната е регистриран со помош на сензор за поместување или со мерење на деформацијата на мембраната преку мерни ленти прилепени за неа.

18 Електронски манометри Промената на нивото на манометарската течност може да се следи преку директни и индиректни методи. Директна промена на нивото на манометрска течност влијае на некоја физичка големина електрична која се мери.

19 Капацитативен мерач нивото на манометарската течност се следи преку промена на електричниот капацитет на кондензатор Индуктивен се применува за помали промени на нивото на течност околу 5 cm. Составен е од пловак на кој е поставено феромагнетно јадро и калем намотан околу цевката. Индуктивноста на калемот зависи од положбата на јадрото.. Отпорен потребно е течноста да е добар проводник најчесто жива. Определувањето на промената на нивото на манометарска течност се базира на зависноста од измерениот електричен отпор од линсикиот отпорник поставен над течноста. Ултразвучен - се базира на мерење на растојанието од давачот на ултразвук (пиезоелектрична глава) и нивото на манометарска течност Контактен мерач - потребна е проводлива манометарска течност. Во зидот на цевката се инсталираат контакти со кои се остварува ел.врска при нивно потопување во течноста. За контактите се поврзани отпорници со констнтни отпори.

20 Со мерење на отпорот помеѓу првиот (или последниот контакт) и течноста Се добива податок за нивото на манометарската течност..

21 Индиректни методи Следењето на нивото на манометарска течност се остварува со помош на слаб извор на електрична енергија и фотоќелија или т.н диференцијален трансформатор како составни делови на сервиомоторот. Принципиелна шема на сервомотор 1. манометарска стаклена или челична цевка, 2. манометарска течност, 3. електричен извор, 4. јадро на диференцијален трансформаотор, 5.намотки, 6.назбен каишник, 7.перфорирана челична лента, 8.засилуваш, 9. електро мотор, 1.преносник