Chương 3 - Đo áp suất

Áp suất và phương 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 hoặc 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 hoặc nổ bình chứa, đ-ờng ống dẫn gây thiệt hại nghiêm trọng. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 3 - Đo áp suất Ch−¬ng 3 §o ¸p suÊt 3.1. ¸p suÊt vµ ph−¬ng ph¸p ®o ¸p suÊt Trong c«ng nghiÖp luyÖn kim sö dông nhiÒu c¸c thiÕt bÞ thñy lùc vµ khÝ nÐn, ®Ó hÖ thèng lµm viÖc b×nh th−êng ph¶i ®o vµ kiÓm tra ¸p suÊt mét c¸ch liªn tôc, nÕu ¸p suÊt chÊt láng, khÝ hoÆc h¬i v−ît qu¸ mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh cã thÓ ¶nh h−ëng xÊu ®Õn ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ, thËm chÝ cã thÓ lµm háng hoÆc næ b×nh chøa, ®−êng èng dÉn g©y thiÖt h¹i nghiªm träng. Bëi vËy, viÖc ®o ¸p suÊt chÊt l−u cã ý nghÜa rÊt lín trong viÖc ®¶m b¶o an toµn cho thiÕt bÞ còng nh− gióp cho viÖc kiÓm tra vµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña m¸y mãc thiÕt bÞ cã sö dông chÊt l−u. 3.1.1. ¸p suÊt vµ ®¬n vÞ ®o a) Kh¸i niÖm Khi chøa mét chÊt láng, chÊt khÝ hoÆc h¬i (gäi chung lµ chÊt l−u) vµo trong mét b×nh chøa nã sÏ g©y nªn mét ¸p lùc t¸c dông lªn thµnh b×nh. ¸p suÊt lµ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng lùc t¸c dông vu«ng gãc lªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch thµnh b×nh: dF p= (3.1) dS Trong ®ã: dF: lùc t¸c dông [N] . dS: diÖn tÝch thµnh b×nh chÞu lùc t¸c dông [m2]. Trong tr−êng hîp chÊt l−u kh«ng chuyÓn ®éng, ¸p suÊt chÊt l−u lµ ¸p suÊt tÜnh (pt) do träng l−îng cña cét chÊt l−u g©y nªn céng víi t¸c dông cña ¸p suÊt khÝ quyÓn t¸c dông lªn mÆt tho¸ng cña chÊt l−u. p t = p 0 + ρgh (3.2) Trong ®ã: po: ¸p suÊt khÝ quyÓn. ρ: khèi l−îng riªng cña chÊt l−u. g: gia tèc träng tr−êng. h: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm kh¶o s¸t ®Õn mÆt tho¸ng tiÕp xóc víi khÝ quyÓn. - 45 - Trong tr−êng hîp chÊt l−u chuyÓn ®éng, ¸p suÊt chÊt l−u gåm hai thµnh phÇn, gåm suÊt tÜnh (pt) vµ ¸p suÊt ®éng (p®): p = p t + p® (3.3) ¸p suÊt tÜnh phô thuéc vµo vÞ trÝ cña ®iÓm kh¶o s¸t, trÞ sè x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3.2). ¸p suÊt ®éng (pt) lµ thµnh phÇn do chuyÓn ®éng cña chÊt l−u g©y nªn, trÞ sè phô thuéc vµo tèc ®é chuyÓn ®éng cña chÊt l−u, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ρv 2 p® = (3.4) 2 Trong ®ã v lµ tèc ®é chuyÓn ®éng cña chÊt l−u. b) §¬n vÞ ®o ¸p suÊt Trong hÖ ®¬n vÞ quèc tÕ (SI) ®¬n vÞ ¸p suÊt lµ pascal (Pa): 1 Pa lµ ¸p suÊt t¹o bëi mét lùc cã ®é lín b»ng 1N ph©n bè ®ång ®Òu trªn mét diÖn tÝch 1m2 theo h−íng ph¸p tuyÕn. §¬n vÞ Pa t−¬ng ®èi nhá nªn trong c«ng nghiÖp ng−êi ta cßn dïng ®¬n vÞ ¸p suÊt lµ bar (1 bar = 105 Pa) vµ mét sè ®¬n vÞ kh¸c. B¶ng 3.1 tr×nh bµy c¸c ®¬n vÞ ®o ¸p suÊt vµ hÖ sè chuyÓn ®æi gi÷a chóng. B¶ng 3.1 §¬n vÞ ®o ¸p suÊt vµ hÖ sè chuyÓn ®æi gi÷a c¸c ®¬n vÞ §¬n vÞ pascal bar atmotsphe kg/cm2 mmH2O mmHg mbar ¸p suÊt (Pa) (b) (atm) 10-5 1,02.10-5 0,987.10-5 1,02.10-1 0,75.10-2 10-2 1 1Pascal 105 1,02.104 103 1 1,02 0,987 750 1 bar 1 kg/cm2 9,8.104 104 9,80.102 0,980 1 0,986 735 1,013.105 1,033.104 1,013.103 1,013 1,033 1 760 1 atm 9,8.10-5 10-3 0,968.10-4 9,8 1 0,0735 0,098 1mmH2O 13,33.10-4 1,36.10-3 1,315.10-3 133,3 136 1 1,33 1mmHg 10-3 1,02.10-3 0,987.10-3 100 1,02 0,750 1 1mbar 3.1.2. Ph−¬ng ph¸p ®o ¸p suÊt Ph−¬ng ph¸p ®o ¸p suÊp phô thuéc vµo d¹ng ¸p suÊt. §èi víi ¸p suÊt tÜnh cã thÓ tiÕn hµnh ®o b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p sau: - 46 - + §o trùc tiÕp ¸p suÊt chÊt l−u th«ng qua mét lç ®−îc khoan trªn thµnh b×nh. + §o gi¸n tiÕp th«ng qua ®o biÕn d¹ng cña thµnh b×nh d−íi t¸c ®éng cña ¸p suÊt . Trong c¸ch ®o thø nhÊt, ph¶i sö dông mét ®Çu ®o ®Æt s¸t thµnh b×nh. Trong tr−êng hîp nµy, ¸p suÊt cÇn ®o ®−îc c©n b»ng víi ¸p suÊt thuû tØnh do cét chÊt láng lµm viÖc t¹o nªn hoÆc t¸c ®éng lªn mét vËt trung gian cã phÇn tö nh¹y c¶m víi lùc do ¸p suÊt g©y ra. Khi sö dông vËt trung gian ®Ó ®o ¸p suÊt, thiÕt bÞ ®o th−êng trang bÞ thªm bé phËn chuyÓn ®æi ®iÖn. §Ó sai sè ®o nhá, thÓ tÝch chÕt cña kªnh dÉn vµ ®Çu ®o ph¶i kh«ng ®¸ng kÓ so víi thÓ tÝch tæng céng cña chÊt l−u cÇn ®o ¸p suÊt. Trong c¸ch ®o thø hai, ng−êi ta g¾n lªn thµnh b×nh c¸c c¶m biÕn ®o øng suÊt ®Ó ®o biÕn d¹ng cña thµnh b×nh. BiÕn d¹ng nµy lµ hµm cña ¸p suÊt. Ph−¬ng ph¸p ®o ¸p suÊt ®éng dùa nguyªn t¾c chung lµ ®o hiÖu ¸p suÊt tæng vµ ¸p suÊt tÜnh. Khi dßng ch¶y va ®Ëp vu«ng gãc víi mét mÆt ph¼ng, ¸p suÊt ®éng chuyÓn thµnh ¸p suÊt tÜnh, ¸p suÊt t¸c dông lªn mÆt ph¼ng lµ ¸p suÊt tæng. Th«ng th−êng viÖc ®o hiÖu (p - pt) thùc hiÖn nhê hai ®Çu ®o nèi víi hai ®Çu ra cña mét èng Pitot, trong ®ã ®Çu ®o thø nhÊt ®o ¸p suÊt tæng cßn ®Çu ®o thø hai ®o ¸p suÊt tÜnh. P®=p-pt H×nh 3.1 §o ¸p suÊt ®éng ...