do ap suat_hay

8/8/2019 do ap suat_hay

http://slidepdf.com/reader/full/do-ap-suathay 1/19

Connexions module: m11018 1

Đo a p suâ t va` chân không∗

Hung Hoang Duong

This work is produced by The Connexions Project and licensed under the

Creative Commons Attribution License †

Tình trng làm vic ca các thit b nhit thưng có quan h mt thit vi áp sut làm vic ca các thitb đó. Thit b nhit ngày càng đưc dùng vi nhit đ và áp sut cao nên rt d gây s c n v, trong mt

s trưng hp áp sut (hoc chân không) trc tip quyt đnh tính kinh t ca thit b, vì nhng l đó màcũng như nhit đ vic đo áp sut cũng rt quan trng.

1 ĐNH NGHĨA VÀ THANG ĐO ÁP SUT1.1 Đnh nghĩa

Áp sut là lc tác dng vuông góc lên mt đơn v din tích, ký hiu p.p = F

S[ kG/cm2]

Các đơn v ca áp sut : 1Pa = 1 N/m2

1 mm Hg = 133,322 N/m2

1 mm H2O = 9,8 N/m2

1 bar = 10 5N/m

1 at = 9,8. 104

N/m2

= 1 kG/ cm2

= 10 m H2ONgưi ta đưa ra mt s khái nim như sau :- Khi nói đn áp sut là ngưi ta nói đn áp sut dư là phn ln hơn áp sut khí quyn.

∗Version 1.1: Apr 7, 2010 2:50 am Universal†http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

http://cnx.org/content/m11018/1.1/




Figure 1

- Áp sut chân không : là áp sut nh hơn áp sut khí quyn.- Áp sut khí quyn ( khí áp ) : là áp sut khí quyn tác dng lên các vt p b (at).

- Áp sut dư là hiu áp sut tuyt đi cn đo và khí áp.Pd = Ptd - Pb

- Áp sut chân không là hiu s gia khí áp và áp sut tuyt đi.Pck = Pb - Ptd

- Chân không tuyt đi không th nào to ra đưc

1.2 Thang đo áp sut

Tùy theo đơn v mà ta có các thang đo khác nhau như : kG/ cm2 ; mmH2O .. .- Nu chúng ta s dng các dng c đơn v : mmH2O, mmHg thì H2O và Hg phi điu kin nht đnh .

2 ÁP K CHT LNGTa có th chia các áp k này thành các loi sau :

2.1 Loi dùng trong phòng thí nghim

2.1.1 Áp k loi ch U:

Nguyên lý làm vic da vào đ chênh áp sut ca ct cht lng : áp sut cn đo cân bng đ chênh áp cact cht lng





Figure 2

P1 - P2 = γ .h = γ (h1 +h2). Khi đo mt đu ni áp sut khí quyn mt đu ni áp sut cn đo, ta đo đưc áp sut dư.. Trưng hp này ch dùng công thc trên khi γ ca môi cht cn đo nh hơn γ ca môi cht lng rt

nhiu (cht lng trong ng ch U).Nhưc đim:- Các áp k loi kiu này có sai s ph thuc nhit đ (do γ ph thuc nhit đ) và vic đc 2 ln các

giá tr h nên khó chính xác.

- Môi trưng có áp sut cn đo không phi là hng s mà dao đng theo thi gian mà ta li đc 2 giá trh1, h2 vào hai đim khác nhau ch không đng thi đưc.





2.1.2 Áp k mt ng thng :

Figure 3

Ta thy nu bit : F1 , F2 thì khi đo ta ch cn đc mt nhánh tc là h2 => loi b đưc sai s do đchai giá tr. Nu F1 F2 thì ta có th vit đưc ∆P = γ h2. Sai s ca nó thưng là 1%. Vi môi cht làmbng nưc thì có th đo 160 mm H2O ÷ 1000 mmH2O.

2.1.3 Vi áp k :

Loi này dùng đ đo các áp sut rt nh

Figure 4

Góc α có th thay đi đưc và bng 60o, 30 , 45 ...





Khi cân bng : ∆P = ( h1 + h2 ) γ => h1 . F1 = h’2 . F2 ⇒ h1 = h’2 . F 2F 1

Mà h2 = h’2. Sinα => ∆P = γh’2 ( F 2F 1

+Sinα )Thay đi (có th thay đi thang đo có th đn 30mmH2O do h’2 > h2 nên d đc hơn do đó sai s gim.

2.1.4 Khí áp k thy ngân:

Là dng c dùng đo áp sut khí quyn, đây là dng c do khí áp chính xác nht.

Figure 5

Pb = h . γ Hg

Sai s đc 0,1mmNu s dng loi này làm áp k chun thì phi xét đn môi trưng xung quanh, do đó thưng có kèmtheo 1 nhit k đ đo nhit đ môi trưng xung quanh đ hiu chnh.

2.1.5 Chân không k Mcleod:

Đi vi môi trưng có đ chân không cao, áp sut tuyt đi nh ngưi ta có th ch to dng c đo áp suttuyt đi da trên đnh lut nén ép đon nhit ca khí lý tưng.





Figure 6

Nguyên lý : Khi nhit đ không đi thì áp sut và th tích t l nghch vi nhau.

P1 V1 = P2 . V2Loi này dùng ta đ đo chân không.Đu tiên gi bình Hg sao cho mc Hg ngay nhánh ngã 3. Ni P1(áp sut cn đo) vào ri nâng bình lênđn khi đưc đ lch áp là h => trong nhánh kín có áp sut P2 và th tích V2.⇒ P2 = P1 + γ h ⇒ V2 ( P1 + γ h) = P1 . ⇒ P1 = h.g.V 2

V 1−V 2

• Nu V2 V1 thì ta b qua V2 mu ⇒ P1 = h.g.V 2V 1

• Nu gi V 2V 1

là hng s thì dng c s có thang chia đ đu.• Khong đo đn 10-5 mm Hg.

Ngưi ta thưng dùng vi V1max = 500 cm3 , đưng kính ng d = 1 ÷ 2,5 mm

2.1.6 Áp k Pitston :

Ch yu dùng trong phòng thí nghim có đ chính xác cao, dùng căn chnh đng h.





Figure 7

Khe h gia pít tông và xi lanh S phi thích hp. Nu S nh thì ma sát ln => đ nhy kém. Nu S ln=> du lt ra ngoài nhiu => không chính xác.

Spt = 0,5 cm2

môi cht dùng là du bin áp hay du ha hoc du tua bin hoc du khoáng.Tùy thuc vào khong áp sut cn đo mà chn đ nht du thích hp. Khi np du thưng np vàokhong 2/3 xi lanh. Thưng dùng loi này làm áp k chun đ kim tra các loi khác.

Hn đo trên thưng : 2,5 ; 6,0 ; 250 ; 600 ; 2 500 ; 10 000 ; 25 000 kG/cm2

CCX = 0,2 ÷ 0,02.Đc đim ca loi áp k pít-tông thì trưc khi s dng phi kim tra li các qu cân.

2.2 Loi dùng trong công nghip

Trong công nghip ngưi ta thưng dùng đ đo hiu áp sut gi là hiu áp k

Áp k và hiu áp k đàn hi.





Figure 8

B phn nhy cm các loi áp k này thưng là ng đàn hi hay hp có màng đàn hi, khong đo t 0÷ 10 000 kG/ cm2 và đo chân không t 0,01 ÷ 760 mm Hg.

Đc đim ca loi này là kt cu đơn gin, có th chuyn tín hiu bng cơ khí, có th s dng trongphòng thí nghim hay trong công nghip, s dng thun tin và r tin.

+ Nguyên lý làm vic: Da trên s ph thuc đ bin dng ca b phn nhy cm hoc lc do nó sinhra và áp sut cn đo, t đ bin dng này qua cơ cu khuch đi và làm chuyn dch kim ch (kiu cơ khí).

+ Các loi b phn nhy cm:





Figure 9

+ Cu to và phm vi ng dng:* Màng phng :

- Nu làm bng kim loi thì dùng đ đo áp sut cao.- Nu làm bng cao su vi tng hp, tm nha thì đo áp sut nh hơn (loi này thưng có hai ming kim

loi ép gia).- Còn loi có np nhăn nhm tăng đ chuyn dch nên phm vi đo tăng.- Có th có lò xo đàn hi phía sau màng.* Hp đèn xp : có 2 loi- Loi có lò xo phn tác dng, loi này màng đóng vai trò cách ly vi môi trưng. Mun tăng đ xê dch

ta tăng s np gp thưng dùng đo áp sut nh và đo chân không.- Loi không có lò xo phn tác dng.* ng buc đông: Là loi ng có tit din là elíp hay ô van un thành cung trònng thưng làm bng đng hoc thép, nu bng đng chu áp lc < 100 kG/cm2

khi làm bng thép (2000 ÷ 5000 kG/cm2). Và loi này có th đo chân không đn 760 mm Hg.

. Khi chn ta thưng chn đng h sao cho áp sut làm vic nm khong 2/3 s đo ca đng h.. Nu áp lc ít thay đi thì có khi chn 3/4 thang đo.Chú ý: - Khi lp đng h cn có ng xi phông đ cn lc tác dng lên đng h và phi có van ba ng

đ kim tra đng h.





Figure 10

- Khi đo áp sut bình cht lng cn chú ý đn áp sut thy tĩnh.- Khi đo áp sut các môi trưng có tác dng hóa hc cn phi có hp màng ngăn.- Khi đo áp sut môi trưng có nhit đ cao thì ng phi dài 30 ÷ 50 mm và không bc cách nhit.- Các đng h dùng chuyên dng đ đo mt cht nào có tác dng ăn mòn hóa hc thì trên mt ngưi ta

ghi cht đó.

- Thưng có các lò xo đ gi cho kim v trí 0 khi không đo.

3 MT S LOI ÁP K ĐC BITTrong phm vi chân không cao và áp sut siêu cao hin nay ngưi ta đu dùng phương pháp đin đ tinhành đo lưng, các dng c đo kiu đin cho phép đt ti nhng hn đo cao hơn và có th đo đưc áp sutbin đi rt nhanh.

Chân không k kiu dn nhit : H s dn nhit ca cht khí áp sut bình thưng thì không cóquan h vi áp sut nhưng điu kin áp sut tương đi nh thì ngưi ta thy tn ti quan h trên. Nhitđ dây dn khi đã cân bng nhit s thay đi tùy theo h s dn nhit ca khí và dùng cu đin không cânbng đ xác đnh đin tr dây dn ta s bit đưc đ chân không tương ng.

Chân không k Ion : Nh hin tưng ion hóa to nên dòng ion trong khí loãng có quan h vi áp sutnên t tr s ca dòng ion ngưi ta xác đnh đưc đ chân không ca môi trưng. Có nhiu cách thc hin

vic ion hóa như : dùng tác dng ca t trưng và đin trưng, s d phát x ca catt đưc đt nóng khicó đin áp trên anôt, dùng s phóng x ... và tùy theo các cách đó mà ta có các chân không k khác nhau.

Áp k kiu áp t : Áp sut to ra ng lc cơ hc trong vt liu st t bin đi s làm bin đi h sdn t ca vt liu đó. Li dng hiu ng áp t ta có th ch to đưc b nhy cm kiu áp t.

Áp k áp sut đin tr : Mun đo nhng áp sut ln hơn 10.000 kG/cm2 hin nay hu như ch có 1cách duy nht là dùng b phn nhy cm áp sut đin tr làm áp k.





4 CÁC CÁCH TRUYN TÍN HIU ĐI XATrong đo lưng thưng s dng các thit b đ truyn tín hiu đi xa, các tín hiu đó là :

- Góc quay trong ng buc đông P => α- S chuyn dch thng (màng) P => h , x- Góc quay kt hp vi đo tng giá tr góc và vn tc quay tc thi.- Đ nén, ép và mômen quay trong ca sơ đ bù.Đ truyn tín hiu đi xa ngưi ta thưng dùng các h thng đin và khí nén.

4.1 H thng dùng bin tr

Trong h thng truyn tín hiu này dùng máy to nên đ chuyn dch cơ gia tip đim trưt vi bin trnh đó có th da vào s bin đi ca đin tr đ tìm ra giá tr ca lưng cn đo. Và nh cu đin đ xácđnh đ bin đi ca đin tr. Ngoài ra ta còn có th dùng đin th k đ xác đnh đ bin đi ca đin tr.

Figure 11

4.2 H thng truyn xa kiu cm ng

Nguyên lý làm vic:Nu đưa vào trong cun dây có dòng đin đi qua lõi st thì đin cm ca dây s tăng lên và ph thuc

vào v trí ca lõi st, bin đi đ xê dch ca lõi st và làm thay đi ca đin cm qua các cun. Mà s thay

đi đin cm này dn đn làm thay đi v trí ca lõi st kia. Khi X = 0 thì lõi st nm gia các cun dây.Khi X = 0 thì có dòng I = 0, dòng đin cun th cp thay đi tương ng vi dòng sơ cp. Thưng dùngmi cun dây có 3100 vòng làm bng Cu

φ= 0,64 mmn => Z= 20,8 ÷ 21,8 Ω.





Figure 12

4.3 Máy bin áp sai đng

Figure 13

Khi có đin áp U xoay chiu thì trong cun th cp xut hin sđđ cm ng e1 và e2. Tr s lch pha ca 2sđđ này ph thuc vào v trí và chiu chuyn đng ca lõi st.

Cu to : thưng mi cun sơ cp 2700 vòng, mi cun th cp 4000 vòng.Dây đng φ0,27 mm U = 2,5 ÷ 6,3 vĐu tiên chnh sao cho : X = 0 eT = 5mv





Dòng do eT sinh ra I = M 1U −M 2U 2Z+Zft vi M1 và M2 là h s h cm ca cuc dây s1 và s2 , Z - tr kháng

ca cun th cp, Zft - tr kháng ca ph ti.Trong mt s trưng hp đ thun tin cho vic chnh đnh thì các lõi st đưc gn trên mt thanh d

dàng xê dch đưc.H thng truyn đi xa dùng máy bin áp sai đng

Figure 14

Các cun sơ cp đưc mc ni tip nhau đ tránh đ lch pha ca dòng đin th cp trong đó.Nguyên lý hot đng : khi v trí lõi st trong MBA phía sơ cp và phía th cp không như nhau thì

eT = eT’ => xut hin ∆e = 0 và tín hiu này đưc đưa vào BKĐĐT góc pha ca ∆e s quyt đnh chiuquay ca ĐCTN (Pg) => cam quay, đưa lõi st phía th cp v v trí tương ng vi lõi st phía sơ cp chođn khi ∆e = 0 thì đng cơ dng li.

Thc t góc lch pha gia cun sơ và th cp = 0 (do nhit đ khác nhau) => trong mch th cp ssinh ra đin áp không th nào cân bng đưc. Nu đ chênh nhit đ phía sơ cp và phía th cp là 10 oCthì sai s khi dùng MBA này là 0,1 ÷ 0,15%.

Ngưi ta s dng h thng này đ truyn xa cho các áp k, dùng màng đàn hi...





4.4 B chuyn đi st đng

Figure 15

Nguyên lý : Cun dây kích thích Wk qun quanh cht 1 và nuôi bi dòng xoay chiu UK 50Hz 12 hoc60V.





Figure 16

Gi s khung dây lnh hưng N - N mt góc α thì trong khung xut hin sđđE p =

w√ 2

. φ => E p =w√ 2

.Bc.l.Rcα

l - chiu dài khungRc - bán kính khungφ - s t thông mc vòng ca khung dâyBC - tr s biên đ cm ng gia khung dâyTrưng hp nu BC có quan h tuyn tính : Suy ra Ep = C .α

Thưng α = ( -20o ÷ + 20o ), Ep = -1v ÷ 1vKhi điu chnh cun chuyn dch Wc thì Ep thay đi đn khi α = - 20o lúc đó Ep = 0 và ta có khong

chia 0 ÷ 40o

.- a là đưng khi không có cun dây chuyn dch.- b là đưng khi có cun dây chuyn dch.- c là đưng khi có cun dây chuyn dch gp 2 ln.Đ thay đi đ dc ca đưng đc tính ta thay đi bng cht di đng 2.Sơ đ nguyên lý:





Figure 17

B chuyn đi phía sơ cp và phía th cp hoàn toàn như nhau. Hai cun dây kích thích ca chúng mcni tip và dùng chung mt ngun đin vi b khuch đi đin t, 2 khung dây mc ni tip ngưc đ sosánh sut đin đng cm ng ca 2 b chuyn đi vi nhau, đ chênh lch ∆e gia 2 sut đin đng cm

ng đưc đt và BKĐĐT => chuyn đng ca đng cơ thun nghch (Pg). Đng cơ này s đưa khung dâyca b chuyn đi phía đng h th cp v v trí tương ng đ ∆e = 0 lúc đó đng cơ dng li và kt qu đocũng đưc th hin trên đng h th cp. H thng truyn xa st đng thưng hay dùng trong công nghipluyn kim, đưc dùng nhiu trong đo áp sut đo lưu lưng và đo mc cao ca cht nưc.

4.5 B chuyn đi dùng cho cp nhit

Sơ đ nguyên lý:





Figure 18

Nguyên lý : Khi lưng cn đo (nhit đ) bin đi dn đn xut hin hiu đin th gia sđđ Ex ca cpnhit hoc gia đin áp không cân bng ca cu đin. Vi đin áp phn hi U1 trên đin tr Rph đưa vàob điu ch ri qua BKĐ và b điu ch nghch. Dòng đin đi ra t BĐCN qua đng h đo qua Rpt và quaRph đng h s cho bit tr s ca lc cn đo khi U 1 có tr s đ bù Ex (U = 0).

4.6 B chuyn đi dùng khí nén

Tùy theo ng phun đt ngoài hay đt trong bung trung gian mà ta gi là BCĐ ng phun trong ngoài.

Figure 19





a- Khí nén dùng cho b chuyn đi là không khí có áp sut P1 = const (P1 = 0,4 ÷ 1 kG/ cm2 ) ly tngun cp khí nén đã làm sch bi bn, không khí nén đi qua ca tit lưu 1 có tr lc không đi và vàobung trung gian 2, ri qua ca tit lưu tr lc bin đi 3 và thoát ra ngoài. Khi lưng cn đo (X) bin đi

thì tín hiu tác đng lên tm chn 4 s bin đi => h bin đi => P2 s đc trưng cho lưng cn đo. Nhđưng dn t bung 2 ti bung đo 5 ca đng h th cp to nên s ch , b chuyn đi trên có tín hiuvào là X mà X thưng nh (0,02 ÷0,05mm) => khó chính xác.

b- sơ đ b (b chuyn đi trong) khi tín hiu vào X thay đi áp sut (ch huy) P2 s bin đi cho tikhi lc do P2 tác dng lên màng 6 cân bng vi lc tác dng ca tín hiu vào, đây nh phương pháp bùlc nên áp sut không khí P1 có th bin đi trong phm vi ± 10% mà vn không nh hưng ti đ chínhxác ca tín hiu ra P2.

Figure 20

Hu như tt c các dng c khí nén kiu hin đi đu dùng b chuyn đi kiu ng phun tm chn.Trong các thit b h < 0,1mm thì ta xây dng đưc quan hP2 = f(h) (khi P1 = 1)

4.7 B chuyn đi kiu Đin - Khí nén

Nguyên lý : To nên mt lc t l vi dòng đin 1 chiu ri đo lc đó bng cách bù lc to bi h thngkhí nén (đã bin tín hiu mt chiu thành tín hiu khí nén có áp sut t l dòng mt chiu).

Tín hiu vào là dòng 1 chiu Iv và tùy theo chiu dòng đin mà nam châm hút hay đy => 3 b tác đnglàm bi 7 xê dch so vi ng phun 5 => áp sut trong nhánh phn t "ng phun - bi" s thay đi đng thiáp sut đu ra Pra ca BKĐKN 9 thay đi và lc phn hi do khí nén tác dng lên bi 8 đt vào đòn by s

bin đi ti khi cân bng lc do cun 2 gây nên.Lò xo 4 dùng xác đnh tr s ban đu khi tín hiu vào Iv = 0 thì P2 = 0,2 kG/cm2

.

P là ngun không khí có áp sut 0,4 kG/cm2 dòng đin 1 chiu Iv = 0 ÷ 5 mA ⇒ P2 = 0,2 ÷ 1 kG/cm2

.





Figure 21

http://cnx org/content/m11018/1 1/

Documents

do ap suat_hay