Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа)

Все приборы, измеряющие давление, классифицируются по нескольким критериям:

По роду измеряемого давления: манометры, вакууметры, мановакуумметры, напоромеры, микроманометры, тягомеры, тягонапоромеры, барометры, дифманометры.

Манометры — это приборы, служащие для измерения избыточного либо абсолютного давления (разности давлений). «Ноль» манометра избыточного давления находится на уровне атмосферного давления воздуха.

Вакуумметры нашли применение для измерения давления разреженных газов.

Мановакуумметр позволяет определять избыточное давление и разрежение газа.

Напоромерами измеряют небольшое избыточное давление (не более 40кПа), тягомерами — небольшое вакуумметрическое.

Дифманометры определяют разность давлений в двух точках.

Микроманометры — дифманометры для определения малых разностей давлений.

Барометрами определяют атмосферное давление воздуха.

По принципу действия : жидкостные, деформационные (пружинные, сильфонные, мембранные), грузопоршневые, электрические и другие приборы.

Жидкостные манометры состоят из сообщающихся сосудов, давление определяется по одному либо нескольким уровням. У деформационных манометров давление определяется по деформации или упругой силе деформирующегося элемента – пружины, мембраны, сильфона. В грузопоршневых манометрах искомое значение давления определяется путем уравновешивания массы грузов и поршня. Электрические манометры работают на первичных преобразователях давления.

По назначению: общетехнические для измерения давления в технологических процессах и эталонные для поверки.

По классу точности : от 0,4 до 4,0. Этот показатель характеризует погрешность измерения прибора.

По особенностям измеряемой среды : общетехнические, коррозионно-стойкие, виброустойчивые, специальные, кислородные, газовые.

Специальные манометры применяются для вязких и кристаллизующихся веществ, а также таких веществ, которые содержат твердые частицы.

Помимо вышеперечисленного приборы для измерения давления отличаются по пределу (диапазону) измерений, степени защиты от воды (восемь степеней), по виду защиты от внешних предметов (шесть степеней), по степени устойчивости к вибрациям, по степени устойчивости к влажности и температуре (11 групп).

Манометры и мановакуумметры рассчитаны на то, чтобы выдерживать кратковременную перегрузку.

На циферблате прибора маркируется разметка шкалы, единицы измерения давления, знак минуса для вакуумметрического давления, монтажное положение прибора, класс точности, наименование/обозначение среды, знак Госреестра, товарный знак завода-изготовителя.

Примеры использования электроконтактных манометров в электрических схемах смотрите здесь: Автоматизация насосов и насосных станций

Во многих технологических процессах давление является одним из основных параметров, определяющих их протекание. К ним относятся: давление в автоклавах и пропарочных камерах, давление воздуха в технологических трубопроводах и т. п.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Устройство ЭКМ

ЭКМ является устройством, имеющий форму цилиндра и очень похожим на обычный манометр. Но в отличие от него в состав ЭКМ входят две стрелки, задающие значения уставок: Рмакс и Рмин (их перемещение осуществляется по шкале циферблата в ручную). Подвижная стрелка, показывающая реальное значение измеряемого давления коммутирует контактные группы, которые замыкаются или размыкаются при достижении ей выставленного значения. Все стрелки располагаются на одной оси, но места, в которых они закреплены, изолированы и не соприкасаются друг с другом.

Ось индикаторной стрелки изолирована от деталей прибора, его корпуса и шкалы. Она совершает вращения независимо от других.

К подшипникам, с помощью которых крепятся стрелки, подведены специальные токоведущие пластины (ламели), соединенные с соответствующей стрелкой, а с другой стороны эти пластины выведены в контактную группу.

Помимо вышеперечисленных составляющих, ЭКМ как и любой манометр имеет также чувствительный элемент. Почти во всех моделях, этим элементом является трубка Бурдона, которая перемещается вместе со стрелкой, жестко закрепленной на нём, также в роли данного элемента для датчиков, измеряющих давление среды более 6 МПа, используется многовитковая пружина.

Выбор устройства

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

Читайте также: Windows 10 не видит второй монитор

• Тип манометра.
• Рабочий диапазон измерения давления.
• Класс его точности.
• Среду его установки.
• Размеры корпуса.
• Функциональную нагрузку прибора.
• Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
• Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Типы манометров

Современное приборостроение предлагает несколько типов устройств, которые являются измерителями давления в разном диапазоне:

• Манометры, работающие от 0 до любых значений со знаком плюс.
• Мановакуумметры предназначены для измерения избыточных показателей от — до +.
• Вакуумметры работают с показателями ниже атмосферного в интервале от -1 до 0. То есть измеряют разреженные газы.
• Манометры, которые работают с предельно низкими значениями до +40 кПа.
• Видами вакуумметра являются тягомеры и тягонапоромеры.
• Напоромеры измеряют малое избыточное давление в низких показателях.

Чтобы осуществить правильный выбор прибора по допустимому интервалу давления следует знать рабочие значения давления технологического процесса, для чего и совершается покупка измерительного прибора. Не ошибитесь в операциях со знаками плюс и минус и прибавьте 30% к рабочему показателю.

Измерительный прибор выбирается с учетом условий и среды эксплуатации. Это будетспециальный манометр для работы с воздухом, водой, паром, кислородом, аммиаком, ацетоном или газом. Среда может быть разной, в том числе и агрессивной, поэтому материалы приборов рассчитаны на такие условия эксплуатации. Показатели корпуса, в частности, прочность, диаметр, при выборе учитываются, если предстоит его работа в условиях вибрации или повышенной влажности, чтобы исключить повреждение корпуса от коррозии или механического воздействия.

Функциональная нагрузка

Прибор по измерению давления выбирается в зависимости от потребностей производственного процесса, он должен соответствовать функциям и условиям эксплуатации. Манометры подразделяются на следующие виды функциональной нагрузки:

• Показывающие. Направление техническое. Предназначены чтобы измерять давление.
• Сигнализирующие. Нужны для управления внешней электрической цепью.
• Для точного измерения. Класс точности от 0,6/1,0 ед.
• Образцовые. Используются для проверки точности технических манометров.
• Самопишущие. В виде диаграммы на бумаге записывают измеряемое давление.

О назначении сообщает тип корпуса прибора, он может быть:

• Виброустойчивым.
• взрывозащищенным.
• Коррозионностойким.

Применяются манометры в системах котлов, судового и железнодорожного оборудования. Существует группа приборов, способная эксплуатироваться в пищевой отрасли производства. Материал корпуса измерительного прибора позволяет соответствовать условиям службы.

Какими приборами измеряется давление газа?

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.

Манометры для измерения давления: выбор устройства, измеряющего давление газа и других сред, виды и установка

Надежный манометр является гарантом безаварийной работы системы, независимо от того, водопровод — это, газопровод, система отопления или замкнутый цикл любого производства. Существуют разные виды таких приборов и в этой статье мы подробно остановимся на них.

Манометры давления

Существует давление трех основных типов:

1. Атмосферное. Это когда атмосфера воздействует на поверхность земли, а также на все находящееся на ней. Здоровый человек его не ощущает, так как оно обычно компенсируется внутренним давлением организма.
2. Вода в водопроводе может испытывать избыточное давление. Отсюда правило — оно возникает в замкнутом пространстве в различных средах.
3. Абсолютное возникает при взаимодействии первого и второго вида давления, то есть это сумма показателей атмосферного и избыточного.

Манометр — это прибор, который измеряет второй вид давления (избыточный) в различных системах.

Выбор устройства

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

• Тип манометра.
• Рабочий диапазон измерения давления.
• Класс его точности.
• Среду его установки.
• Размеры корпуса.
• Функциональную нагрузку прибора.
• Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
• Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Виды манометров [ править

Читайте также: Зачем дятел стучит по дереву в лесу?

По назначениям манометры можно разделить на технические — общетехнические, электроконтактные, специальные, самопишущие, железнодорожные, виброустойчивые (глицеринозаполненые), судовые и эталонные (аналоговые).

Общетехнические: предназначены для измерения не агрессивных к сплавам меди жидкостей, газов и паров.

Электроконтактные: в конструкции имеют специальные группы электрических контактов (обычно 2). Одна группа контактов соответствует минимальному заданному давлению, вторая группа — максимальному. Величины заданий могут изменяться обслуживающим персоналом. Группа минимального давления может быть включена в электрическую цепь позиционного регулирования или сигнализации минимального давления. Аналогично и группа максимального давления. В некоторых случаях могут быть задействованы обе группы. Как минимальная так и максимальная группы могут быть выведены за минимальное или максимальное (соответственно) значение шкалы манометра и не использоваться. Электроконтактные манометры как правило не должны использоваться в качестве приборов для снятия показаний ввиду того, что показывающая стрелка при механическом взаимодействии с одной из контактных групп может неточно указывать величину давления — возникает заметная погрешность. Особенно популярным прибором этой группы можно назвать ЭКМ 1У, хотя он давно снят с производства. Для работы в условиях возможной загазованности горючими газами необходимо использовать электроконтактные манометры во взрывозащищенном исполнении.

• кислородные — должны быть обезжирены, так как иногда даже незначительное загрязнение механизма при контакте с чистым кислородом может привести к взрыву. Часто выпускаются в корпусах голубого цвета с обозначением на циферблате О2 (кислород);
• ацетиленовые — не допускают в изготовлении измерительного механизма сплавов меди, так как при контакте с ацетиленом существует опасность образования взрывоопасной ацетиленистой меди;
• аммиачные — должны быть коррозионностойкими.

Эталонные: обладая более высоким классом точности (0,15;0,25;0,4), эти приборы служат для проверки и калибровки других манометров. Устанавливаются такие приборы в большинстве случаев на грузопоршневых манометрах или каких-либо других установках, способных развивать нужное давление.

Судовые манометры предназначены для эксплуатации на речном и морском флоте.

Железнодорожные предназначены для эксплуатации на Ж/Д транспорте.

Самопишущие: манометры в корпусе, с механизмом позволяющим воспроизводить на диаграмной бумаге график работы манометра.

Какими приборами измеряется давление газа

В первую очередь, стоит отметить универсальность манометра, который заключается в возможности контролировать давление и поддерживать ее на определенном уровне.

Во-вторых, устройство позволяет получить точные показатели нормы, так и отклонение от них. В-третьих, доступность практически любо человек может себе позволить приобрести данный прибор.

В-четвертых, устройство способно работать стабильно и бесперебойно на протяжении длительного времени, и не требует специальных условий или навыков.

Использование таких устройств в таких областях, как медицина, химическая промышленность, машино- и автомобилестроение, морской транспорт и других требующих точного контроля давления, значительно облегчает работу.

Назначение

Контроль давления горючего важен для инжекторных и дизельных двигателей. Если не будет обеспечено необходимое давление, топливо не справится с сопротивлением форсунок, мотор будет работать с перебоями, увеличится расход горючего.

За состоянием современного автомобиля следит бортовой компьютер, если он установлен. Но отслеживать давление в топливной системе не является его функцией. Ее выполняет манометр для проверки давления топлива.

С его помощью контролируются элементы топливной системы.

Важно, что манометр можно подключать параллельно, не нарушая работу топливной системы (автор видео — Сам себе механик)

Конструкция и принцип действия

При работе манометра используется принцип равновесия. Измеряемое давление уравновешивается силой, которую создает упругая деформация чувствительного элемента, например, трубчатая пружина или мембрана с двумя пластинами и др. Один конец устройства запаян в держатель, а второй с помощью рычага связан с механизмом, который переводит линейные изменения в движение стрелки на циферблате.

Рассмотрим устройство манометра для измерения давления, чувствительным элементом которого является трубчатая пружина. Это наиболее распространенные измерители, так как имеют хорошие технические характеристики, простую конструкцию, надежны в эксплуатации, позволяют выполнять измерения в широком диапазоне.

Широкое применение удалось достичь благодаря простоте конструкции прибора. В его основе используется трубка пустая внутри с сечением в виде овала или эллипсоида. Измеряемая среда действует на трубку, которая под давлением деформируется. С одной стороны трубка с помощью штуцера подключается к системе, а со второй соединена с механизмом, передающим деформационные изменения.

Передаточный механизм состоит из следующих элементов:

• шестеренки;;
• указателя (стрелки);
• зубчатого сектора;
• поводка.

Между зубьями сектора и шестеренкой вставлена пружина в виде пружины для исключения мертвого хода.

Так как трубка имеет разные площади поверхности внутри и извне, под воздействием давления она пытается выпрямиться.

Запаянный свободный конец с помощью рычага передвигает стрелку измерителя относительно шкалы. Если максимальное давление не превышает 25 бар, точность прибора составляет 2,5, свыше 25 бар – 1,5.

Типы манометров для измерения давления различаются по принципу действия:

• жидкостные (трубные);
• мембранные;
• пружинные;
• сильфонные;
• поршневые;
• пьезоэлектрические манометры;
• радиоактивные;
• тензоманометры (проволочные).

Каждый вид приведенных приборов отличается используемым чувствительным элементом и принципом работы.

Различаются измерители назначением:

1. Общетехнические, применяемые для измерений в средах не агрессивных к сплавам из меди.
2. Электроконтактные. Отличительной чертой устройств является возможность регулирования измеряемой среды.
3. Специальные. Они предназначены измерять давление в разных газах, различают кислородные, аммиачные, ацетиленовые, для негорючих и горючих газов. Они отличаются по цвету.
4. Эталонные. Отличаются высоким классом точности, поэтому применяются в качестве образца для проверки, испытаний и регулировки других измерительных приборов.
5. Судовые. Применяются на морском и речном транспорте.
6. Железно-дорожные. Применяются на ж/д транспорте.
7. Самопишушие. Приборы оснащены механизмом, который регистрирует на диаграммной бумаге график работы измерителя.

Манометры используются в промышленности, в быту, в других сферах деятельности в зависимости от целей применения и технических характеристик.

Критерии выбора

Прежде чем покупать прибор, надо точно уяснить, для чего он нужен и в каком месте его будут устанавливать.

Важные критерии выбора:

1. Диапазон измерений. Правило: рабочее давление в трубопроводе должно быть не более 2/3 максимума шкалы измерений, но не менее 1/3. Если в трубе давление 5 атм, то надо покупать манометр со шкалой 0…10 атм.
2. Класс точности изменяется от 0,15 до 3. Чем меньше – тем точнее. Для системы подачи холодной или горячей воды вполне достаточно точности 1,5 %.
3. Расположение штуцера бывает радиальное или торцевое, когда он снизу; и осевое или фронтальное, когда он сзади.
4. Рабочий интервал температур.
5. Температурные условия эксплуатации.
6. Рабочая среда (вода, пар, масло и так далее);
7. Диаметр. Он должен быть таким, чтобы прибор помещался в выбранном месте, а циферблат хорошо просматривался.

Необходимо также обратить внимание на присоединительную резьбу штуцера. Она может быть метрической – ее параметры измеряются в мм, обозначается буквой М, например М20/1,5, что означает внешний диаметр 19,9 мм, внутренний – 18,7 мм, шаг 1,5

Отечественные производители по умолчанию используют ее.

Трубная резьба обозначается литерой G. G1/2» означает наружный диаметр 20,9 мм, внутренний – 18,6, шаг – 1,8 мм или 14 ниток на дюйм.

В техническом паспорте нового прибора обязательно должна стаять отметка о заводской поверке. Давность поверки менее года подтверждает, что прибор дает правильные показания.

Принцип действия

В деформационном (пружинном) манометре вода попадает в изогнутую трубку, сделанную из медного сплава. Давление воды приводит к деформации трубки, соединенной с механизмом, который заставляет поворачиваться стрелку.

Манометры с одновитковой пружиной рассчитаны на давление до 100 атм. Для измерения более высокого давления применяют пружины с несколькими витками, закрученными в спираль или винт.

Есть устройства, в которых вместо трубки установлена тонкая двухпластинчатая мембрана. Они подходят для вязких или загрязненных растворов, выдерживают сильные вибрации, но чувствительны к колебаниям температуры.

Особенности настройки манометра

Регулировка манометра давления выполняется с помощью эталонного пружинного измерителя. В системе меняют давление и соответственно выставляют стрелку на измерительной шкале, добиваясь точности результатов.

Регулировка выполняется вращением маховика винтового пресса для изменения давления. С помощью винта и передвижения тяги регулируется положение стрелки.

Начинается настройка с первоначального значения, а затем регулировку осуществляют по всей шкале.

Для контроля топливной системы автомобиля может использоваться регулятор давления топлива с манометром, имеющий ручную настройку. Его можно устанавливать вместо штатного регулятора на авто с инжектором. Благодаря устройству повышается производительность форсунок, что дает возможность закачать в цилиндры больше горючего. Таким образом, увеличивается мощность силового агрегата.

Классификация манометров по принципу работы

В наши дни работающие в условиях давления устройства используются практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Следовательно, вместе с ними применяются и манометры, дающие точную информацию о показателях давления. При этом измерительные приборы могут отличаться между собой по конструкции и принципу действия. Имеющиеся на рынке устройства делятся на такие виды:

Современные манометры также делятся между собой на механические и электронные устройства. Механический манометр для насоса или системы водоснабжения имеет простую конструкцию, однако не может достаточно точно измерить давление. В конструкцию электронного прибора входит контактный узел, который более точно измеряет давление рабочей среды.

Эталонные устройства для измерения давления

Этот тип манометров предназначен для проверки, калибровки и настройки других приборов в целях обеспечения максимально высокой точности измерений. Такие устройства отличаются более высоким классом точности в сравнении с общетехническими. Рабочие эталоны делятся на три разряда.

Контрольные манометры, используемые в целях контроля достоверности показаний измерительных приборов по месту установки, также называют манометрами повышенной точности. Рабочий диапазон измерения от 0-0,6 до 0-1600 бар для газообразных сред.

Манометры для обычных и композитных газовых баллонов должны проходить процедуру поверки не реже одного раза в год, если иные сроки не указываются в документах к прибору. Поверку осуществляют аккредитованные метрологические организации, обладающие статусом юридических лиц. После поверки выдается свидетельство и ставится клеймо.

Прибор необходимо снять с баллона и отнести в метрологическую службу. Там поверители и калибровщики с помощью набора эталонов и вспомогательных приборов на протяжении примерно 10 дней проведут поверку

Передаточные механизмы в эталонных манометрах обрабатываются с повышенной частотой зубчатого зацепления. Они характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме, а также высокой чувствительностью внутренних элементов.

Образцовые манометры, с классом точности 0,4 имеют шкалу из 250 единиц, с классом точности 0,15 или 0,25 имеют шкалу из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Эксплуатация устройства возможна при различной температуре в зависимости от наполнителя корпуса. Идеальная рабочая температура составляет 20 °С.

Со спецификой проведения заправки газовых баллонов ознакомит следующая статья. Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

Типы определяемых давлений

Из школьного курса физики известно, что для расчетов пользуются тремя видами давлений. Среди них следующие:

• Атмосферное. Оно давно рассчитано и является постоянным для определенной точки земной поверхности. Атмосферное давление оказывает воздействие на все окружающие предметы в том числе и на человека. Но здоровый человек его не чувствует из-за уравновешивания внутренним давлением.
• Избыточное. Создается посредством нагнетательных установок при условии замкнутого пространства. Повышенное давление в основном используется для приведения силовых механизмов в движение от слабосильного двигателя.
• Пониженное (вакуумическое). Использование вакуумического давления обусловлено технологическими условиями. Созданное разряжение помогает втягивать рабочую среду в какую-либо емкость.

При обучении в институте появляется дополнительное понятие — абсолютное давление. Это сумма атмосферного и повышенного давлений.

Для снятия показаний должен выбираться соответствующий тип прибора.

Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

1 — шкала; 2 — стрелка; 3 — ось; 4 — зубчатое колесо; 5 — сектор; 6 — трубка; 7 — тяга; 8 — пружинный волосок; 9 — штуцер

Самопишущий манометр с многовитковой пружиной (рисунок ниже). Пружина выполнена в виде сплюснутой окружности диаметром 30 мм с шестью витками. Вследствие большой длины пружины ее свободный конец может перемещаться на 15 мм (у одновитковых манометров — только на 5-7 мм), угол раскручивания пружины достигает 50-60°. Такое конструктивное исполнение позволяет применять простейшие рычажные передаточные механизмы и осуществлять автоматическую запись показаний с дистанционной передачей. При подключении манометра к измеряемой среде свободный конец пружины рычага будет поворачивать ось, при этом перемещение рычагов и тяги будет передаваться оси. На оси закреплен мостик, который соединен со стрелкой. Изменение давления и перемещение пружины через рычажный механизм передаются стрелке, на конце которой установлено перо для записи измеряемой величины давления. Диаграмма вращается с помощью часового механизма.

Задачи

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м2. Определите давление бензина на дно канистры.

Решение:

Нам известно:

h = 0,6 м;

ρ = 710 кг/м2.

Ускорение g равно 9,8 H/кг.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

Р = ρgh;

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Критерии выбора приборов

Оптимальный вариант — регулятор со шкалой от 0 до 10 атм

При подборе устройства нужно учитывать все требования к манометрам, применяемым в газовом хозяйстве. Основным критерием считается измерительный диапазон, в процессе выбора необходимо помнить, что стандартное давление должно укладываться в промежуток от 1/3 до 2/3 по шкале измерения. Идеальным вариантом станет регулятор со шкалой до 0-10 атм. На втором месте по степени важности находится показатель класса точности, показывающий нормальную погрешность результатов замеров во время функционирования прибора.

При желании этот показатель можно рассчитать индивидуально, к примеру если устройство рассчитано на 10 атм, а его класс равен 1.5, показатель погрешности такого газомера составляет 1.5% от общей шкалы. По типу монтирования штуцера манометры бывают радиальными или торцевыми, помимо этого регуляторы дополняются резьбой метрического или трубного типа. Выбирая устройство, нужно учитывать его межповерочный интервал, будет лучше, если он составляет два года.

Приборы бытового назначения могут не проходить поверочную процедуру, но она обязательна для устройств, используемых на заводах, газопроводах, пунктах теплового либо топочного типа, а также аналогичных объектах.

Поверка

осуществляется по документу МРБ МП.2136-2011 «Методика поверки. Измеритель давления газа ФД-09», утвержденному РУП «БелГИМ» 8 апреля 2011 г.

Основные средства поверки:

1 Калибратор давления DPI 705, диапазон измерений от 0 до 20 кПа, погрешность ±0,1 % ВПИ.

2 Манометр избыточного давления, показывающий МП2-УУ2, диапазон измерений от 0 до 100 кПа, класс точности 2,5.

4 Шланг соединительный полихлорвиниловый ПХВ-3,5х0,8.

5 Устройство коммутации ПР 11-02.00.000.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на измеритель давления газа ФД-09 в соответствии с рисунком 2.

Разновидности систем для измерения давления

Есть много разных манометров для измерения низкого и высокого давления. Но технические характеристики у них разные. Основным отличительным параметром является класс точности. Манометр будет показывать точнее, если значение будет меньше. Самые точные — цифровые устройства.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

1. Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
2. Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
3. Судовые. Используются на морском и речном судне.
4. Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
5. Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
6. Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
7. Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

• Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
• Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
• Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
• Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

Точные науки

Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra). Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый – аммиак, голубой – кислород, черный – негорючие, красный – горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

Любые повреждения, например, деформации корпуса или разбитое стекло, указывают на то, что регулятор нужно менять, поскольку они напрямую влияют на точность работы измерителя.

На что важно обратить внимание при покупке манометра?

• манометр должен быть новый. Многие продавцы приборов под словом новый понимают, что манометр не был в эксплуатации. Но манометру может быть 15 лет, а Вам будут рассказывать что он новый. Уточняйте год выпуска прибора или Вас может ждать неприятный сюрприз в виде покупки неликвида.
• на манометре или в паспорте должна быть отметка о первичной поверке. Есть продавцы неликвидов, которые затирают клеймо поверителя, чтобы нельзя их было обвинить в продаже старых приборов.
• поверка на манометр должна быть 2 года, если Вы купите прибор с первичной поверкой на 1 год — уже через год экономия улетучится и начнутся не нужные сложности.
• на манометр должен быть паспорт и действующий сертификат на средства измерения.
• если прибор новый и поверка на 2 года выбирайте самый дешевый вариант.
• обратите внимание на диапазон измерения, диаметр шкалы, тип расположения штуцера, тип резьбы и исполнение прибора — если Вы купите не тот прибор, то замена его может быть сопряжена со сложностями, т. к. если прибор имеет нестандартные параметры и изготовлен под Вас, то скорее всего его придётся оставлять себе на память.
• отзывы о манометрах в интернете можно поискать, но большая часть из них носят заказной характер и лучше опираться на советы людей, имеющих опыт реальной эксплуатации приборов.
• манометры стоит покупать в организации, которая вызывает у Вас доверие, т. к. продажа неликвидов времен СССР до сих пор существует и потом старые приборы будет довольно сложно возвращать или обменивать на нормальные приборы.

В этой статье мы постарались рассмотреть самые популярные вопросы о всем разнообразии манометров. Если Вы хотите, чтобы бы рассмотрены другие вопросы или с какими то ответами Вы не согласны — напишите нам и мы постараемся расширить статью исходя из Вашего опыта. В письме не забудьте указать Ваши данные, место, условия и регион установки.

Источник

Давление газа в газопроводе дома

Газопроводом называют движение газа по трубам с места его хранения до пользователя. Газопроводы могут быть наземного, подземного, наводного или подводного вида. Газопровод подразделяется на различные категории, которые определяются давление газа. Чтобы обеспечить поселки, и города, давление может быть невысоким до 0,05 кгс/см2, средним – до 3 кгс/см2 или высоким до 6 кгс/см2. Очень высокий показатель считается до 12 кгс/см2 Уровень давления зависит от предназначения данного участка газопровода, самое большое давление в главной магистрали, а наименьшее – внутри жилого помещения. Для газопровода есть специальный ГОСТ, которому необходимо соответствовать. Участки с высоким давлением предназначаются для предприятий промышленного вида или подачи газа между городами. Давление низкого или среднего показателя предназначено для обычного пользователя, для жилого дома подается обычно 0,05 кгс/см2.

Общая информация о давлении

Поддерживаемое давление газа зависит от назначения трубопровода

По определению давление – физическая величина, равная силе, которая действует на единицу площади под 90° к поверхности. Так как голубое топливо передается по трубопроводам, здесь условной поверхностью выступает площадь сечения трубы, а напор определяет скорость перемещения вещества.

Давление на разных участках газопровода от месторождения до форсунки в газовом котле поддерживается разное.

Виды давления

Напор в трубах жестко нормируется. Если в магистральной трубе величина слишком мала, переместить газ к другой станции попросту не удастся. Если давление в домовой сети будет слишком велико, на конечном пункте – горелке, газовую смесь не удастся смешать с кислородом в нужной пропорции, чтобы поддерживать горение, а не спровоцировать взрыв.

По величине напора классифицируют газопроводы. А так как он поддерживается постоянно, газ «связывают» с этой величиной.

Различают магистральные и распределительные газопроводы.

Магистральные – по такому трубопроводу газовую смесь передают на большие расстояния. С определенной частотой здесь установлены газокомпрессорные станции, которые поддерживают необходимый уровень. Конечным пунктом для магистрали служит местная распределительная станция. По уровню напора различают 2 вида:

• магистральные сети 1 класса – с рабочим давлением от 2,5 до 11,8 МПа включительно;
• 2 класса – поддерживается по нормативу 1,2–2,5 МПа.

Распределительные – по трубопроводу газ доставляют от станций к конечному потребителю – внутридомовым сетям. Различают:

• 1 категория – бытовой газ передается под давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
• категория 1а – более 1,2 МПа;
• 2 категория – 0,3–0,6 МПа.

Жилые дома традиционно оборудуются сетями самого низкого давления. Однако с появлением газовых котлов ситуация несколько изменилась. Чтобы удовлетворить потребность в газе, к жилым многоэтажным домам подводят газопровод со средними показателями.

Единицы измерения

• 1 мм. рт. ст – эта единица очень наглядна, особенно когда используют для измерения жидкостный манометр.
• 1 атм – единица измерения более традиционная. Первой величиной, которую можно было с чем-то сравнивать, было атмосферное давление. Величина, высчитываемая от абсолютного нуля, носит название абсолютная. Отсюда, избыточное давление равно разнице между абсолютной и атмосферной величиной. При изменении разряжения определяют, насколько уровень в некотором ограниченном объеме – трубопроводе – меньше атмосферного. Эту величину называют вакуумметрическим давлением. При ремонте или обследовании внутридомовых сетей измеряют вакуумметрическое в системе удаления дыма, и избыточное давление – в газопроводе.
• 1 бар – единица, более распространенная в Европе. 1 бар равен 100000 Па.
• 1 Па – единица измерения принятая в системе СИ. Неудобна тем, что слишком мала – всего 1 ньютон на 1 м². При обследовании газопроводов используют большую единицу – 1 МПа, равный 1000000 Па(паскалей).

Добыча газа

Подготовка и транспортировка

Газ не сразу пускают по трубопроводу, сначала его особым образом подготавливают в котельнях, ТЭЦ и на химических заводах. Осушают от водяного пара и очищают от примесей: сероводорода (вызывает коррозию труб), водяного пара (вызывает конденсат, мешает движению газа). Подготавливают и трубопровод: с помощью азота в нем создают инертную среду. Далее газ движется по большим трубам диаметром 1,5 м (под давлением 75 атмосфер). Так как при транспортировании потенциальная энергия газа тратится на силы трения между частицами самого газа и на трение между трубой и метаном, существуют компрессорные станции, поднимающие давление внутри трубы до 120 атмосфер. Подземные газопроводы укладывают на глубине 1,5 м, чтобы конструкция не замерзала.

Правила установки прибора

Манометр нельзя устанавливать, если:

• Отсутствует пломба или отметка о проведении проверки.
• Срок действия поверки истёк.

• Есть видимые повреждения, например, трещины.
• Стрелка не возвращается к нулю при отключении.
• Монтаж на высоте более 3 м от площадки запрещён.

Устройство устанавливают таким образом, чтобы показания было хорошо видно. Шкала должна быть вертикальна или иметь наклон 30°.

Диаметр манометра должен быть не менее 100 мм, на высоте 2—3 м — не менее 160 мм.

Прибор необходимо достаточно осветить, но защитить от прямых солнечных лучей и воздействий окружающей среды.

Манометр нужно затянуть на тройнике, но недотягивать при этом сам прибор, чтобы весь воздух беспрепятственно вышел.

Внимание! Если была обнаружена поломка прибора, то его необходимо сдать в сервисный центр, предварительно очистив

Инструменты и материалы

Для монтажа нужен минимальный набор инструментов, который есть в каждом доме. Понадобится: слесарный набор, штуцер и гаечный ключ, сам манометр, трехходовой кран и импульсная трубка в случаях, если был выбран такой способ крепления, где та потребуются. В некоторых случаях нужен переходник.

Монтаж прямым путём

Манометр прикручивается сразу же на предварительно вваренный адаптер со специальными уплотнениями. Этот метод самый простой, он применяется там, где нет постоянных скачков давления, и не требуется частая замена.

На трехходовой кран

На вваренный заранее адаптер устанавливается трехходовой кран, а уже на него — манометр.

Фото 3. Манометр для газового котла, установленный на трехходовом кране. При такой установке облегчена эксплуатация прибора, его несложно заменить.

Таким способом пользуются, если при проверке нужно переводить оборудование на атмосферное давление при помощи этого крана. При этом способе монтажа манометр можно заменить, не прерывая работу системы.

При помощи импульсной трубки

Прибор также устанавливают через импульсную трубку, которая будет защищать его от повреждений. Для этого на заранее вваренный адаптер присоединяют трубку, на неё трехходовой кран, а к нему прикручивают манометр.

Таким образом, монтаж производят там, где возможен контакт измерительного прибора с горячим паром. Этот метод защищает манометр от повреждений.

Виды измерительных приборов

Приборы для измерения давления подразделяются на такие разновидности:

• Тягонапоромеры — это мановакуумметр, который имеет крайние пределы измерения не выше 40 кПа.
• Тягомеры — вакуумметр, который имеет предел измерения равный (-40) кПа.
• Напорометр — это манометр малого избыточного давления (+40) кПа.
• Мановакуумметры — это устройства, которые способны измерять как вакуумметрическое, так и избыточное давление в пределах 60−240000 кПа.
• Вакуумметр — устройство, измеряющее разрежение (давление, которое ниже атмосферного).
• Манометр — устройство, которое способно измерять избыточное давление, то есть разность между абсолютным давлением и барометрическим. Его пределы колеблются от 0,06 до 1000 МПа.

Большинство импортных и отечественных манометров изготавливаются по всем общепринятым стандартам. Именно по этой причине существует возможность замены одной марки на другую.

При выборе прибора необходимо опираться на такие показатели:

• Расположение штуцера — осевое или радиальное.
• Диаметр резьбы штуцера.
• Класс точности прибора.
• Диаметр корпуса.
• Предел измеряемых значений.

Технические характеристики

Классификация по функционалу

Калибровка аналоговых манометров

По своему назначению манометр для газа высокого либо низкого давления бывает общетехническим, эталонным или специальным.

Общетехнические

Подобные приборы помогают измерять показатели максимального и вакуумметрического давления и применяются чаще всего на производстве, в том числе в процессе технологических работ. Они подходят для проведения измерений в газообразных средах, причем они должны быть неагрессивными для сплавов из меди при температурном режиме до 150 градусов. Эти устройства выдерживают вибрационные колебания с пределами от 10 до 55 Гц, амплитуду до 0,15 мм, класс точности у них варьируется от 1 до 2,5.

Эталонные

Приборы этого типа разработаны с целью тестирования, настраивания и калибровки прочих устройств для обеспечения максимально точных замеров. Подобные манометры для измерения давления газа разделяют на три категории, их перечень включает контрольные и образцовые регуляторы, а также их аналоги, предназначенные для обыкновенных и композитных баллонов. Газомеры первого типа применяются чаще всего и помогают контролировать достоверность данных приборов в местах установки, их рабочий предел колеблется в промежутке от 0,06 до 1600 бар.

Специальные

Специальные регуляторы создают под конкретный тип газа, а также среду, образуемую им. Корпусы таких устройств красят в разнообразные цвета с учетом типа вещества, для которых они предназначены. Манометры такого назначения делают из прочных материалов, способных выдерживать воздействие газообразных сред. Они считаются наиболее распространенными и отличаются простой конструкцией.

Классификация манометров по виду измеряемого давления

Классификация регуляторов с учетом типа давления:

• вакуумметры и мановакуумметры;
• барометры;
• напоромеры;
• дифманометры;
• тягомеры.

Принцип работы любого из них зависит от строения, помимо этого нужно учитывать, что измерители разделяются на категории в пределах единого класса с учетом уровня точности.

Приборы, работающие по вакуумному принципу, предназначены для разреженного газа. Напоромеры способны определить параметры предельного давления с показателями до 40 кПа, тягомеры до -40 кПа. Другие дифференциальные устройства помогают узнавать разность показателей в любых двух точках.

Что такое манометр, для чего используется

Манометр – это профессиональное устройство, которое создано для того, чтобы была возможность точного измерения давления газа и жидкости. Манометры бывают самых различных видов, в частности, они бывают низкого давления и высокого. Обычно это устройство помещено в небольшой корпус для того, чтобы было удобно им пользоваться. Наука пошла вперед, и уже сейчас имеются и сложные манометры, которые имеют в своем составе еще и температурную шкалу – термометры, вакуумметры – имеют вакуумные манометры. Которые предназначены для того, чтобы измерять давление тех газов, которые разряжены. Самое чем оснащено это устройство – это датчики давления, они и помогают измерить его.

Такие устройства необходимы в самых разных научных областях и технических. Их применяют при изучении процессов физики, которые наблюдаются в природе, или для измерения технологических процессов, которые созданы человеком. Стоит иметь в виду, что эти устройства отличаются по классу точности. Так, например, есть класс точности 0,2, 0,6, 1,0, 2,5, 4,0. При этом, чем цифра меньше, тем и точность устройства, следовательно, меньше.

Важно отметить, что манометр находит свое применение и в теплоэнергетике, а также же на химических организациях, и тех, которые связаны с нефтехимией. Интересно, что его применяют и в пищевой отрасли, ведь именно здесь очень важно знать давление и регулировать его состояние.

Конечно, такое распространенное и нужное устройство делится на разные виды. Итак, существуют манометры:

• технические;
• специальные;
• электроконтактные;
• общетехнические.

Устройства также делятся исходя из назначения. Бывают манометры:

• специальные;
• судовые;
• самопишущие;
• виброустойчивые;
• электроконтактные и другие.

Итак, рассмотри каждый по отдельности, чтобы детальнее разобраться какой манометр, где удобнее и лучше применять. Первый вид – общетехнические. Такие устройства могут измерять в разных сферах, даже избыточных и вакуумных. Такие устройства используют в частности для того, чтобы мерять давление в ходе процесса производства в промышленных оборудованиях непосредственно в их рабочих точках. Такие манометры устойчивы к вибрациям. Их применяют в газоснабжении, в механизмах и машинах, в теплоснабжении, в технологических системах.

Например, электроконтактные манометры могут регулировать измеряемую среду, и делают они это за счет наличия электроконтактного организма. Ими можно измерять давление жидкости, пара, газа и другое. Еще один вид – специальные манометры – для того, чтобы ими измеряли различные газы, такие как аммиак, кислород, водород, ацетилет. Важно знать, что для каждого газа – свой манометр, об этом свидетельствует специальный цвет на корпусе устройства.

Образцовые манометры созданы для испытаний, калибровки давления и для того, чтобы точно измерять избыток давления газа и жидкости. А вот судовые манометры эксплуатируют на речном и морском флоте.

По типам манометры тоже различаются на несколько видов. Так, например, жидкостные устройства применяют в лабораторных условиях. Давление здесь измеряется с помощью уравновешивания веса жидкости его столба, а мера давления здесь – измерения количества жидкости в сосудах сообщающихся. Также существуют поршневые манометры, деформационные, пружинные, трубчатые, мембранные и сильфонные. Все они отличаются способом применения. У нас Вы сможете найти различные манометры, которые помогут Вам измерять и контролировать давление воды и газа.

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.

Интересный факт! Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

Деление по функциональному назначению

По назначению выделяют следующие виды манометров, используемых для измерения давления газа:

Рассмотрим особенности каждого вида.

Манометры общетехнического назначения

Этот вид манометров производят с целью измерения значений вакуумметрического и избыточного давления в общетехнических целях. Различные модификации устройств позволяют использовать их в самых разнообразных средах. Применяются для измерения давления на производстве прямо во время технологических процессов.

Такими манометрами можно измерять давление газообразных сред, которые являются неагрессивными по отношению к медным сплавам при рабочей температуре до 150 °C. Обычно корпус изделия изготавливается из стали, а детали механизма из латунного сплава.

Общетехнические манометры для газа низкого или высокого давления производятся устойчивыми к вибрациям с частотой в интервале от 10 до 55 Гц, а также амплитудой смещения максимум 0,15 миллиметра. Имеют несколько классов точности от 1 до 2,5.

Набирают популярность газовые манометры общетехнического назначения с электронной платой, на которой отображаются данные проведенных измерений. Они нередко оснащаются преобразователями, что автоматизирует технологические процессы. Значения давления отображаются на электронном циферблате.

Группа специальных манометров

Такие приборы изготавливаются под конкретный вид газа и создаваемую им среду. Для систем с повышенным давлением изготавливают манометры для газа высокого давления. Некоторые газы агрессивны по отношению к определенным сплавам, поэтому для работы с ними требуется использовать устойчивые материалы.

Специальные манометры окрашивают в краски различных цветов в зависимости от типа газа.

Пропановые манометры окрашиваются в красный цвет, имеют стальной корпус и характеристики общетехнических манометров. Рабочее давление таких приборов от 0 до 0,6 МПа. Это стандартное давление пропана. Возможна эксплуатация в диапазоне температур от – 50 до + 60 °С. Температура рабочей среды до + 150 °С. Нередко входят в комплектацию с баллонными редукторами.

Измерители давления аммиака в баллонах и прочих резервуарах окрашиваются в желтый цвет. Агрегаты с многоступенчатым сжатием оснащаются температурной шкалой. Компоненты манометра изготавливаются из материалов, устойчивых к воздействию паров аммиака.

Ацетиленовый манометр окрашивается в белый цвет. Изготавливается как манометр систем безопасности из обезжиренных материалов. Используется для измерения избыточного давления в различных распределяющих и генерирующих ацетилен системах. Корпус изготавливается из стали, внутренние компоненты из латунного сплава. Диапазон допустимых температур от – 40 до + 70 °С.

Водородный манометр окрашивается в темно-зеленый цвет. Манометр для иных горючих газов красится в красный цвет. Измерительный прибор для негорючих смесей красят в черный цвет. Кислородный манометр окрашивают в голубой цвет.

Эталонные устройства для измерения давления

Этот тип манометров предназначен для проверки, калибровки и настройки других приборов в целях обеспечения максимально высокой точности измерений. Такие устройства отличаются более высоким классом точности в сравнении с общетехническими. Рабочие эталоны делятся на три разряда.

Контрольные манометры, используемые в целях контроля достоверности показаний измерительных приборов по месту установки, также называют манометрами повышенной точности. Рабочий диапазон измерения от 0-0,6 до 0-1600 бар для газообразных сред.

Манометры для обычных и композитных газовых баллонов должны проходить процедуру поверки не реже одного раза в год, если иные сроки не указываются в документах к прибору. Поверку осуществляют аккредитованные метрологические организации, обладающие статусом юридических лиц. После поверки выдается свидетельство и ставится клеймо.

Передаточные механизмы в эталонных манометрах обрабатываются с повышенной частотой зубчатого зацепления. Они характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме, а также высокой чувствительностью внутренних элементов.

Образцовые манометры, с классом точности 0,4 имеют шкалу из 250 единиц, с классом точности 0,15 или 0,25 имеют шкалу из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Эксплуатация устройства возможна при различной температуре в зависимости от наполнителя корпуса. Идеальная рабочая температура составляет 20 °С.

Со спецификой проведения заправки газовых баллонов ознакомит следующая статья. Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

Виды и работа

Приборы для измерения давления, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Источник

Теги

Давление вИзмерение давления газа Давление визмерения давления Манометры давления измеряется давление газаизмерить давление газаконтроля давления газадатчика давления котлаизмерять давление газа. Измерение давлениядля измерения давлениядля измерения давлениядля измерения давлениядля измерения давлениядля измерения дифференциальногодля измерения толькодля измерения давлениядля измерения давленияЕдиницы измерения давления Приборы дляКакими приборами измерить Прибор контролякакими приборами мы Приборы дляв приборе дляКакими приборами измерить Прибор контроля

барометрыртутидействиявысотариспринцип

Парциальное давление

Парциальное давление — это такое давление, которое оказывал бы газ, если бы в сосуде находился он один.

На рисунке изображены три колбы емкостью 1 л

при 25° С. В первой колбе содержится 0,0050 моля воздуха. Манометр показывает, что давление равно 93
мм рт. ст.
Во второй колбе находится 0,0011 моля паров воды. Давление в этой колбе равно 20 мм рт. ст.

В третьей колбе содержится смесь 0,0050 моля воздуха и 0,0011 моля паров воды.

Третий манометр показывает, что давление в этой колбе равно 113 мм рт. ст.

Этот опыт показывает, что давление смеси газов точно равно сумме давления воздуха и давления паров воды:

113 мм рт. ст.

= 93
мм рт. ст. +
20
мм рт. ст.
(4)

Общее давление можно рассматривать как сумму давлений, создаваемых каждым компонентом смеси.

Давление, оказываемое каждым газом газовой смеси, называется парциальным давлением

этого газа.

В примере, приведенном на рис. 2 -3, общее давление в третьей колбе равно 113 мм рт. ст.

Парциальное давление паров воды равно 20
мм рт. ст.,
парциальное давление воздуха — 93
мм рт. ст.

Упражнение для самообразования

Предположим, что в 0,0050 моля воздуха содержится 0,0040 моля азота N2 и 0,0010 моля кислорода О2.Каково парциальное давление кислорода в первой колбе, показанной на рис. 2-3? Каково парциальное давление кислорода в третьей колбе?

Результаты опыта, иллюстрированного рис. 2-3, легко объяснить с помощью кинетической теории газов.

Молекулы газа находятся на таком большом расстоянии друг от друга, что каждая из них ведет себя независимо, внося свою долю в общее давление в результате столкновений со стенками сосуда Молекулы воды в третьей колбе редко сталкиваются друг с другом или с молекулами воздуха.

Поэтому они оказывают точно такое же давление, как и во второй колбе, — давление, которое существовало бы в третьей колбе в отсутствие воздуха.

Давление, создаваемое 0,0011 моля паров воды, будет равно 20 мм рт. ст.

независимо от того, имеется ли в колбе воздух. 0,0050 моля воздуха создают давление 93
мм рт, ст.
независимо от того, имеются ли в колбе пары воды.

Сумма парциальных давлений 93 и 20 мм рт. ст.

определяет общее давление в колбе.

Закон Авогадро и кинетическая теория

Кинетическая теория основана на предположении, что если два газа находятся при одной и той же температуре, то молекулы этих газов имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию.

То, что с помощью этой теории можно объяснить закон Авогадро, является одним из наиболее важных ее успехов.

Мы можем представить закон Авогадро в такой форме: если два газа при одной и той же температуре имеют одинаковое число частиц в данном объеме, то они должны оказывать одинаковое давление. Масса молекулы, а также скорость ее движения должны влиять на давление.

Если молекулы двух газов имеют различные массы, то у них должны быть и разные скорости, чтобы кинетическая энергия оставалась постоянной. Более легкие молекулы должны двигаться быстрее, поэтому они будут сталкиваться со стенками сосуда за 1 сек

большее число раз.

Более частые столкновения се стенками сосуда молекул с меньшей массой как раз и компенсируют более слабый «удар» этих молекул при каждом столкновении.

Все это очень хорошо согласуется с законом Авогадро: два газа, занимающие одинаковый объем и находящиеся при одной и той же температуре, оказывают на стенки сосуда одинаковое давление, несмотря на то что массы их молекул различны.

Объяснение закона Авогадро

Закон Авогадро легко можно доказать. Кинетическая энергия движущейся частицы выражается уравнением

КЭ

= 1/2
m
υ2
(5)
где т

— масса частицы; υ— скорость движения частицы. Таким образом, для газов
А
и
Б
с одинаковой температурой мы имеем

(КЭ)А = (КЭ)Б(6)

или

mА

υ2
А=тБ
υ2
Б(7)
Теперь предположим, что мы поместили п

молекул в кубический сосуд со стороной
d.
Давление определяется числом столкновений молекул со стенками в 1
сек
на 1
см2,
умноженным на импульс, передаваемый за одно столкновение:

Давление = (число столкновений / секунда)(1/площадь)(импульс / столкновение)

Импульс зависит от массы и скорости частицы. Частица приближается к стенке с импульсом mv

и после удара отскакивает от нее с тем же по величине импульсом, но с противоположным знаком. Поэтому импульс, переданный стенке, равен

Импульс = 2m

υ
(9)
С другой стороны, число столкновений со стенкой в 1 сек

зависит от размеров сосуда и скорости частицы (так как молекула отскакивает от одной стенки к другой и обратно). Мы можем предположить, что треть молекул движется взад и вперед в данном направлении между двумя противоположными стенками.

Поэтому если в сосуде находится п

молекул, то
п
/3 молекул ударяются в эти две стенки. Столкновение с одной из стенок происходит тогда, когда молекула пройдет расстояние между стенками
d
и обратно, т. е. общий путь равен
2d.
Число столкновений/секунда = число частиц в обоих направлениях/время за которое проходит путь 2d

Число столкновений/секунда

= (
n/3
)/(
2d/
υ) = (n/3)(υ/2d) = nυ/6d (10)

Комбинируя уравнение находим, что

Давление = (Число столкновений/секунда)(1/Площадь)(Импульс/столкновение

) = (
1n
υ/6
d
)(1/
d
2)2mυ = 1/3(n/d3)(mυ2) (11)

Применив уравнение к каждому из двух газов получим

PA =

1/3(
nA/d3
)(
mA
υ2A) (12)

PБ =

1/3(
nБ/d3
)(
mБ
υ2
Б
)(13)

Если газы имеют одинаковое давление (РА= РБ

),мы можем приравнять уравнения (12) и (13):

1/3(nA/d3

)(
mA
υ2A) =
PБ =
1/3(
nБ/d3
)(
mБ
υ2
Б
) (14)

Если температура обоих газов одинакова, то справедливо уравнение (7). Тогда уравнение (14) принимает вид

nA

/
d
3 =
nБd
3

Таким образом, мы видим, что при одинаковых температуре и давлении два газа имеют равное число молекул в единице объема. А это и есть закон Авогадро.

Температура и кинетическая энергия

Если кинетическая теория применима к газам, то можно ожидать, что давление зависит не только от числа молей в единице объема. Например, масса молекул и скорость их движения также имеют большое значение.

Как известно, волейбольный мяч ударяется в руку игрока с большей силой, чем мяч для настольного тенниса, летящий с той же скоростью. Быстро летящий мяч ударяет сильнее, чем мяч, летящий медленно.

Для того чтобы выяснить, какое значение в кинетической теории имеют масса и скорость молекул, рассмотрим понятие о температуре.

Чтобы измерить температуру газа, мы погружаем в него термометр. Если термометр холоднее, чем система, то определенное количество тепла передается термометру до тех пор, пока газ и термометр не будут иметь одинаковую температуру.

При этом термометр показывает числовое значение температуры. Если термометр нагрет сильнее, чем газ, то определенное количество тепла передается от него системе Если же передачи тепла не происходит, то говорят, что термометр находится в тепловом равновесии

с газом.

Типы термометров

Существует несколько типов термометров. В термометрах можно использовать любое вещество, которое обладает легко измеряемым свойством, чувствительным к изменению температуры. Действие обычного ртутного термометра основано на том, что при повышении температуры жидкость расширяется.

Объем твердых веществ и газов также изменяется в зависимости от температуры. Поэтому и эти вещества можно использовать в термометрах. Если газ поддерживать при постоянном объеме, то с увеличением температуры возрастает давление.

Такой метод наиболее часто используется для измерения температуры: объем газа поддерживают постоянным, при этом давление изменяется в зависимости от температуры.

Измерение температуры газа термометром

Измерим температуру газа А,

приведя его в контакт с газом
Б
(наш термометр). Если эти два газа в начальный момент имеют различные температуры, то произойдет передача тепла.

Тепло от более нагретого газа будет передаваться менее нагретому. Когда передача тепла прекратится, газы достигнут теплового равновесия. Теперь оба газа имеют одинаковую температуру.

То, что при этом происходит, можно представить с помощью кинетической теории газов. Предположим, что температура газа А

выше, чем газа
Б.
Мы объясняем тем, что молекулы газа
А
обладают большей энергией движения по сравнению с энергией движения молекул газа
Б —
молекулы газа
А
имеют более высокую кинетическую энергию (в среднем).

Когда газы соприкасаются, быстро движущиеся молекулы газа А

при соударении могут передавать кинетическую энергию медленно движущимся молекулам
Б.
В результате этого переноса кинетической энергии от газа
А
к газу
Б
повышается температура газа
Б
и понижается температура газа
А.
Когда переход кинетической энергии от одного газа к другому в результате теплового контакта между молекулами газов А

и
Б
заканчивается, эти газы находятся в тепловом равновесии; они имеют одинаковую температуру.

Таким образом, теплообмен между двумя газами мы представляем как переход кинетической энергии. Этот процесс длится до тех пор, пока молекулы обоих газов не приобретут одинаковую

среднюю кинетическую энергию.

Результатом этого является достижение обоими газами одинаковой температуры. Это и есть основная предпосылка кинетической теории: если газы находятся при одной и той же температуре, их молекулы имеют одинаковую среднюю кинетическую энергию.

Абсолютная температура

Количественные соотношения между температурой и объемом газов впервые изучал французский ученый Жак Шарль в 1787 г. Он нашел, что первоначальные объемы всех газов при их нагревании в одном и том же интервале температур увеличиваются в одинаковой степени.

(В этих опытах давление сохранялось постоянным.) Эти соотношения выводятся на основании простого опыта. В узкую стеклянную трубку длиной 0,5 м,

запаянную с одного конца, помещают каплю ртути.

Эта капля удерживается воздухом на некоторой высоте. Поскольку трубка имеет равномерное сечение, мы можем принять высоту слоя воздуха до капли ртути за меру его объема.

Ртутная пробка может перемещаться вверх или вниз, благодаря чему в трубке сохраняется постоянное давление.

Мы можем поместить трубку в ледяную воду (0° С) и измерить относительный объем воздуха. Если трубку перенести в кипящую воду (100° С при 1 атм),

то относительный объем увеличится.

По результатам этих измерений и результатам аналогичных измерений, полученным для других температур, можно составить приведенную ниже таблицу 1.

Если мы отложим значения относительного объема на оси ординат (вертикальная ось), а температуру на оси абсцисс (горизонтальная ось), то получим график, изображенный на рис. 3.

Через экспериментальные точки проходит прямая линия. Если продолжить прямую линию вверх, то можно видеть, что объем воздуха при 273° С вдвое больше, чем при 0° С.

Если продолжить эту линию вниз, то получается, что объем становится равным нулю при.—273°С. Изменение объема при изменении температуры на 1°С составляет 1/273 объема при 0° С. В действительности все газы сжижаются еще до того, как их температура достигнет —273° С.

Если газ нагревать или охлаждать при постоянном объеме, то его давление тоже изменяется на 1/273 давления при 0° С. Давление газа становится равным нулю при —273° С. Согласно кинетической теории, при этой температуре движение молекул прекращается. Кинетическая энергия становится равной нулю.

Абсолютная шкала температур

Абсолютная шкала

температур обладает тем преимуществом, что ее нуль соответствует —273° С. В то время как «нуль» стоградусной шкалы выбран произвольно (температура плавления льда), нулевая точка абсолютной шкалы имеет определенный смысл в кинетической теории.

Если мы выражаем температуры в абсолютных градусах, то при этом объем определенного количества газа (при постоянном давлении) прямо пропорционален температуре.

В соответствии с кинетической теорией кинетическая энергия молекул прямо пропорциональна абсолютной температуре. По этой причине мы часто выражаем температуру по абсолютной шкале.

Эта шкала температур, имеющая такую же единицу измерения (градус), что и стоградусная шкала, называется шкалой Кельвина.

Температура по этой шкале выражается в градусах Кельвина (° К). На рис. 4-5 приведены значения температуры, выраженные в градусах Кельвина и по стоградусной шкале — в градусах Цельсия.

Все числовые значения по шкале Кельвина на 273 градуса выше, чем соответствующие температуры, выраженные в градусах Цельсия.

Упражнение для самообразования

а) Выразите следующие температуры в градусах Кельвина:

Температура кипения воды 100°С Температура замерзания ртути 38,9°С Температура кипения жидкого, азота —196°С

б) Выразите следующие температуры в градусах Цельсия:

Температура плавления свинца 600 °К Комнатная температура 298 °К Температура кипения жидкого гелия 4°К.

2) При реакции 2,0 • 10-3 моля металлического магния Mg с соляной кислотой НСl выделяется газообразный водород, который при 25° С и давлении 1 атм

занимает объем 49,0
мл.
а) При реакции 1 моля магния с соляной кислотой выделяется 1 моль водорода. Вычислите объем 1 моля водорода при 25° С (298° К) и давлении 1 атм.

б) Вычислите объем 1 моля водорода при 0° С (273° К) и давлении 1 атм.

Как указывалось выше, при температуре 0° К всякое движение молекул прекращается. Кинетическая энергия становится равной нулю.

При температурах, близких к 0° К, наблюдаются очень интересные явления (например, сверхпроводимость многих металлов и сверхтекучесть жидкого гелия). В связи с этим ученые весьма заинтересованы в достижении температур, как можно более близких к абсолютному нулю.

Для охлаждения очень часто используют жидкий водород (кипящий при 20° К) и жидкий гелий (кипящий при 4° К). При пониженном давлении гелий кипит при еще более низкой температуре, и это обеспечивает достижение температур, близких к 1° К.

Разработаны другие более сложные методы, с помощью которых может быть достигнута температура до 0,001° К. Однако в этих условиях термометрия становится такой же трудной, как и сам метод достижения низких температур.

Идеальный газ

Это газ, который ведет себя так, как будто между его молекулами не существует никакого взаимодействия, называется идеальным газом.

Экспериментальные данные о давлении и объеме длякислорода, аммиака и хлористого водорода. В каждом случае в пределах ошибки опыта наблюдается определенная закономерность: PV =

const.

Многочисленные опыты подтвердили, что большинство газов подчиняется этой простой закономерности. Из этого общего правила есть и исключения, как и в случае других научных утверждений.

Любое правило выводится на основании ряда измерений, каждое из которых допускает некоторую неточность, поэтому постоянство PV

установлено только в определенных пределах ошибки. Более того, существуют пределы давления, в которых можно изучать поведение газов.

Пример идеального газа

Например, рассмотрим данные для 17,0 г

аммиака при 0° С, . По этим данным
PV
= 24,5, но для этой величины должны быть учтены ошибки измерения и пределы применимости этих данных. В этом случае ошибка равна ±0,7, а пределы давления составляют 0,2—2
атм.
На основании этих данных можно сделать вывод, что произведение объема и давления — постоянная величина, выраженная четырьмя цифрами: PV

= 24,50. Однако нельзя сказать с полной уверенностью, что это произведение будет постоянным за пределами 0,2—2
атм,
установленными для давления.

Напомним, что правило справедливо лишь в тех пределах, в которых проводились опыты.

Если требуется более высокая точность измерений давления и объема при более высоком давлении, то необходимо проводить дополнительные опыты. В приведены результаты таких более точных измерений давления и объема.

Наиболее поразительным в табл. 2 является значительное отклонение от PV

= 24,5, наблюдаемое при давлении выше 9,800
атм.
Соотношение
PV
= const больше не соблюдается. Это показывает, насколько осторожно нужно производить экстраполяцию полученных данных за установленные пределы.

Даже при более низком давлении, чем давление, при котором происходит конденсация, произведение давления и объема не совсем постоянно.

Проводя измерения с достаточной тщательностью и точностью, мы убеждаемся, что произведение PV

для аммиака при 25° С не является постоянным. Оно изменяется от 24,45 при 0,1000
атм
до 23,10 при 9,800
атм,
когда уже начинается конденсация.

Подобные измерения с 28,0 г

окиси углерода при 0° С показывают, что произведение
PV
равно 22,410 при 0,2500
апгм,
но при давлении 4,000
атм
это произведение становится равным 22,308. Такой тип отклонения от постоянной величины является общим для всех газов.

В результате тщательных измерений установлено, что ни для одного газа

не соблюдается идеально соотношение
PV
= const при всех давлениях. С другой стороны,
все газы
подчиняются этому правилу приблизительно, и соответствие улучшается при уменьшении давления.

Таким образом, мы нашли, что при понижении давления каждый газ приближается

к идеальному газу, для которого
PV =
const.

Объяснение образования идеального газа

Для отклонения от правила имеется разумное объяснение. Кинетическая теория, «объясняющая» поведение газа, основана на предположении, что между частицами газа не существует взаимодействия. Но реальные молекулы взаимодействуют

друг с другом!

Конденсация любого газа при охлаждении показывает, что между частицами действуют силы притяжения. Эти силы не имеют существенного значения, когда молекулы находятся далеко друг от друга (т. е. при низких давлениях), но они становятся заметными при более высоких давлениях.

Теперь мы убедились, что кинетическая теория справедлива для «идеализированного» газа, т. е. для газа, в котором отсутствует взаимодействие между молекулами.

Каждый реальный газ приближается к такому идеальному поведению при достаточно низком давлении. В этих условиях молекулы в среднем настолько удалены друг от друга, что силы притяжения незначительны.

Давление и объем аммиака

Результаты точных измерений давления и объема для 17.0 г аммиака при 25°С Таблица

2

а Начинается конденсация.

б Газа не остается, только жидкость.

в Жидкость.

Молярные объемы газов

Молярные объемы некоторых газов при температуре 0°С и давлении 1 атм Таблица 3

Закон Авогадро согласуется с кинетической теорией. Следовательно, идеальный газ подчиняется закону Авогадро. При 0° С и давлении 1 апгм

1 моль (6,02•1023 молекул) идеального газа занимает объем 22,414
л.
Насколько близко реальные газы приближаются к идеальному газу при 0° С и 1 атм,

показывают измерения
молярного объема — объема, занимаемого 1 молем этого газа.
В табл. 3 приведены молярные объемы некоторых газов.

Реальные газы при 0° С и 1 атм

близки к идеальному газу (до трех значащих цифр). Каждый газ становится идеальным при уменьшении давления до нуля.