hagiangdulich
New Member
Download miễn phí Giáo trình Kiểm nhiệt tự động hóa - Đo áp suất
Phần tử biếndạng có cấu tạo dạng màng mỏng, được chia ra hai loại: màng
đàn hồi và màng dẻo.
Màng đàn hồi có dạng tròn phẳng hay có uốn nếp đượcchế tạo bằng thép.
Khi áp suất tác dụng lên hai mặt của màng khác nhau gây ra lực tác động lên
màng làm cho nó biếndạng. Biếndạng của màng là hàm phi tuyến của áp suất và
khác nhau tuỳ từng trường hợp điểm khảo sát. Với màng phẳng, độ phi tuyến khá lớn khi độ
võng lớn, do đó thường chỉ sửdụng trong một phạm vihẹp của độ dịchchuyểncủa
màng.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Ch−ơng 3Đo áp suất
3.1. áp suất và ph−ơng pháp đo áp suất
Trong công nghiệp luyện kim sử dụng nhiều các thiết bị thủy lực và khí nén,
để hệ thống làm việc bình th−ờng phải đo và kiểm tra áp suất một cách liên tục, nếu
áp suất chất lỏng, khí hay hơi v−ợt quá một giới hạn nhất định có thể ảnh h−ởng
xấu đến hoạt động của thiết bị, thậm chí có thể làm hỏng hay nổ bình chứa, đ−ờng
ống dẫn gây thiệt hại nghiêm trọng. Bởi vậy, việc đo áp suất chất l−u có ý nghĩa rất
lớn trong việc đảm bảo an toàn cho thiết bị cũng nh− giúp cho việc kiểm tra và điều
khiển hoạt động của máy móc thiết bị có sử dụng chất l−u.
3.1.1. áp suất và đơn vị đo
a) Khái niệm
Khi chứa một chất lỏng, chất khí hay hơi (gọi chung là chất l−u) vào trong
một bình chứa nó sẽ gây nên một áp lực tác dụng lên thành bình. áp suất là đại
l−ợng có giá trị bằng lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích thành bình:
dS
dF
p = (3.1)
Trong đó:
dF: lực tác dụng [N] .
dS: diện tích thành bình chịu lực tác dụng [m2].
Trong tr−ờng hợp chất l−u không chuyển động, áp suất chất l−u là áp suất tĩnh
(pt) do trọng l−ợng của cột chất l−u gây nên cộng với tác dụng của áp suất khí quyển
tác dụng lên mặt thoáng của chất l−u.
(3.2) ghpp 0t ρ+=
Trong đó:
po: áp suất khí quyển.
ρ: khối l−ợng riêng của chất l−u.
g: gia tốc trọng tr−ờng.
h: khoảng cách từ điểm khảo sát đến mặt thoáng tiếp xúc với khí quyển.
- 45 -
Trong tr−ờng hợp chất l−u chuyển động, áp suất chất l−u gồm hai thành phần,
gồm suất tĩnh (pt) và áp suất động (pđ):
p+= tpp đ (3.3)
áp suất tĩnh phụ thuộc vào vị trí của điểm khảo sát, trị số xác định theo công
thức (3.2). áp suất động (pt) là thành phần do chuyển động của chất l−u gây nên, trị
số phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của chất l−u, đ−ợc xác định theo công thức:
pđ
2
v 2ρ= (3.4)
Trong đó v là tốc độ chuyển động của chất l−u.
b) Đơn vị đo áp suất
Trong hệ đơn vị quốc tế (SI) đơn vị áp suất là pascal (Pa): 1 Pa là áp suất tạo
bởi một lực có độ lớn bằng 1N phân bố đồng đều trên một diện tích 1m2 theo h−ớng
pháp tuyến. Đơn vị Pa t−ơng đối nhỏ nên trong công nghiệp ng−ời ta còn dùng đơn
vị áp suất là bar (1 bar = 105 Pa) và một số đơn vị khác.
Bảng 3.1 trình bày các đơn vị đo áp suất và hệ số chuyển đổi giữa chúng.
Bảng 3.1 Đơn vị đo áp suất và hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị
Đơn vị
áp suất
pascal
(Pa)
bar
(b)
kg/cm2
atmotsphe
(atm)
mmH2O mmHg mbar
1Pascal 1 10-5 1,02.10-5 0,987.10-5 1,02.10-1 0,75.10-2 10-2
1 bar 105 1 1,02 0,987 1,02.104 750 103
1 kg/cm2 9,8.104 0,980 1 0,986 104 735 9,80.102
1 atm 1,013.105 1,013 1,033 1 1,033.104 760 1,013.103
1mmH2O 9,8 9,8.10
-5 10-3 0,968.10-4 1 0,0735 0,098
1mmHg 133,3 13,33.10-4 1,36.10-3 1,315.10-3 136 1 1,33
1mbar 100 10-3 1,02.10-3 0,987.10-3 1,02 0,750 1
3.1.2. Ph−ơng pháp đo áp suất
Ph−ơng pháp đo áp suấp phụ thuộc vào dạng áp suất.
Đối với áp suất tĩnh có thể tiến hành đo bằng các ph−ơng pháp sau:
- 46 -
+ Đo trực tiếp áp suất chất l−u thông qua một lỗ đ−ợc khoan trên thành bình.
+ Đo gián tiếp thông qua đo biến dạng của thành bình d−ới tác động của áp
suất .
Trong cách đo thứ nhất, phải sử dụng một đầu đo đặt sát thành bình. Trong
tr−ờng hợp này, áp suất cần đo đ−ợc cân bằng với áp suất thuỷ tỉnh do cột chất lỏng
làm việc tạo nên hay tác động lên một vật trung gian có phần tử nhạy cảm với lực
do áp suất gây ra. Khi sử dụng vật trung gian để đo áp suất, thiết bị đo th−ờng trang
bị thêm bộ phận chuyển đổi điện. Để sai số đo nhỏ, thể tích chết của kênh dẫn và
đầu đo phải không đáng kể so với thể tích tổng cộng của chất l−u cần đo áp suất.
Trong cách đo thứ hai, ng−ời ta gắn lên thành bình các cảm biến đo ứng suất
để đo biến dạng của thành bình. Biến dạng này là hàm của áp suất.
Ph−ơng pháp đo áp suất động dựa nguyên tắc chung là đo hiệu áp suất tổng và
áp suất tĩnh. Khi dòng chảy va đập vuông góc với một mặt phẳng, áp suất động
chuyển thành áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt phẳng là áp suất tổng. Thông
th−ờng việc đo hiệu (p - pt) thực hiện nhờ hai đầu đo nối với hai đầu ra của một ống
Pitot, trong đó đầu đo thứ nhất đo áp suất tổng còn đầu đo thứ hai đo áp suất tĩnh.
Pđ=p-pt
Hình 3.1 Đo áp suất động bằng ống Pitot
Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên mặt tr−ớc và áp suất tĩnh
lên mặt sau của một màng đo (hình 3.2), nh− vậy tín hiệu do đầu đo cung cấp chính
là chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh.
2
ptp
1
Hình 3.2 Đo áp suất động bằng màng
1) Màng đo 2) Phần tử áp điện
- 47 -
3.2. áp kế dùng dịch thể
Nguyên lý chung của ph−ơng pháp dựa trên nguyên tắc cân bằng áp suất chất
l−u với áp suất thuỷ tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp kế.
3.2.1. Vi áp kế kiểu phao
Vi áp kế kiểu phao gồm hai bình thông nhau, bình (1) có tiết diện lớn F và
bình nhỏ có tiết diện f (hình 3.3). Chất lỏng làm việc là thuỷ ngân hay dầu biến áp.
Khi đo, áp suất lớn (p1) đ−ợc đ−a vào bình lớn, áp suất bé (p2) đ−ợc đ−a vào bình
nhỏ. Để tránh chất lỏng làm việc phun ra ngoài khi cho áp suất tác động về một
phía, ng−ời ta mở van (4) và khi áp suất hai bên cân bằng, van (4) đ−ợc khoá lại.
Khi đạt sự cân bằng áp suất, ta có:
( )( )21m21 hhgpp +ρ−ρ=−
3 2
4
5 6
7
1
h2
p2p1
h1
Hình 3.3. Vi áp kế kiểu phao
1) Bình lớn 2) Phao 3) Kim chỉ thị 4, 5, 6) Van 7) Bình nhỏ
Trong đó:
g - gia tốc trọng tr−ờng.
ρm - trọng l−ợng riêng của chất lỏng làm việc.
ρ - trọng l−ợng riêng của chất lỏng hay khí cần đo.
Mặt khác từ cân bằng thể tích ta có:
21 h.fh.F =
Suy ra:
( )( ) ( 21m1 pp.gf/F1
1
h −ρ−ρ+= ) (3.5)
- 48 -
Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay đổi (h1 thay đổi), phao của áp kế dịch
chuyển và qua cơ cấu truyền động làm quay kim chỉ thị trên đồng hồ đo.
Biểu thức (3.5) là ph−ơng trình đặc tính tĩnh của áp kế vi sai kiểu phao.
áp kế vi sai kiểu phao dùng để đo áp suất tĩnh không lớn hơn 25MPa. Khi thay
đổi tỉ số F/f (bằng cách thay ống nhỏ) ta có thể thay đổi đ−ợc phạm vi đo.
Cấp chính xác của áp suất kế loại này cao (1; 1,5) nh−ng chứa chất lỏng độc
hại mà khi áp suất thay đổi đột ngột có thể tràn ra ngoài ảnh h−ởng đến đối t−ợng đo
và môi tr−ờng.
3.2.2. Vi áp kế kiểu chuông
Cấu tạo của vi áp kế kiểu chuông (hình 3.4), gồm chuông (1) nhúng trong chất
lỏng làm việc chứa trong bình (2).
Khi áp suất trong buồng (A) và (B) bằng nhau thì nắp chuông (1) ở vị trí cân
bằng (hình 3.4a), khi có biến thiên độ chênh áp d(p1-p2) >0 thì chuông đ−ợc nâng
lên (hình 3.4b). Khi đạt cân bằng ta có:
( ) ( ) ( )ρ−ρ∆+=− m21 g.fdydHF.ppd (3.6)
dx
p1
p2
dy
p1
p2
A
B
1
2
dH
3 3
a b)
Hình 3.4 Vi áp kế kiểu chuông
1) Chuông 2) Bình chứa 3) Chỉ thị
Với:
dydxdh +=
( ) ( )gdhppd m21 ρ−ρ=−
( )dxFdH.ffdy −Φ+∆=
Trong đó:
F - tiết diện ngoài của chuông.
dH - độ di chuyển của chuông.
- 49 -
dy - độ dịch chuyển của mức chất lỏng ...