مقاله اندازه گیری فشار

[HaMiD.CFD 20,379]

با سلام

پیرور مبحث ابزار دقیق قصد دارم مختصری از روش های اندازه گیری فشار براتون قرار بدم.

مطالب جهت آشنایی هستند و برای مطالعه میتونید به مراجع مراجعه کنید.تمام مطالب تالیفی از خود من هست و فقط عکس ها از سایتهای خارجی به دست می آیند

امیدوارم مفید باشد

اولین روش در اندازه گیری فشار با این عنوان هست

اعمال فشار مجهول بر سطح و اندازه گیری آن

مشهور ترین ابزار ها که در این زمینه موجود هستند و تقریبا باهاشون آشنا هستیداین موارد هست:

1-بارومتر:

برای بدست آوردن فشار جو استفاده میشود

شماتیک رو در زیر میبینید

لوله قائم در انتها خلا شده

درون ظرف رو هم مشاهده میکنید که جیوه قرار داره

با واژگون کردن لوله درون ظرف جیوه تا ارتفاعی بالا میره

که اگر این ارتفاع رو از روی شیشه مدرج بخونید با استفاده از رابطه معروف زیر فشار اتمسفر رو بدست بیارید:

Air Pressure=d*g*H

dدانسیته جیوه هست

ادامه دارد...

[HaMiD.CFD 20,379]

2-مانومتر U شکل:

کاربر در محاسبه آختلاف فشار دوسیال

شماتیک رو به همراه روابط در زیر میبینید:

با اندازه گیری اختلاف ارتفاع بین دو سیال میتوان اختلاف فشار رو اندازه گرفت

در شکل فوق میبینید که فشار اتمسفر معلوم هست و فشار مجهول در شاخه سمت چپ اعمال شده

یکی از سیالات در لوله گاز هست و میدونید که چگالی گاز در برابر مایع قابل صرفنظر هست

پس فقط اثر چگالی مایع رو در نظر میگیرند برای این مورد اختلاف فشار

اینم یه شکل بهتر

[HaMiD.CFD 20,379]

3-مانومتر مخزن دار

مانومتر مخزن دار رو در شکل زیر میبینید

این مانومتر هم اختلاف فشار رو نشون میده

شکل سمت راست بعد از فشار اعمالی مجهول به سطح مخزن هستش

که مقداری پایینتر رفته

طبق شکل الان ارتفاع حدود 3.8هست که در واقع Hهست

چگالی رو هم که بسته به نوع سیالمون میدونیم

فشار مجهول رو از رابطه زیر محاسبه میکنیم

P1-P2=d*g*H(a/A+1)

Aسطح مقع مخزن هست

aسطح مقطع لوله

مانومتر دومخزنه هم هست که کاربردی مشابه آنچه ذکر شد داره که در شکل زیر میبینید و مشخص هست

وکاربرد زیادی نداره...کابرد تک مخزن بیشتر هست

[HaMiD.CFD 20,379]

4-مانومتر شیبدار:

تفاوتی با مانومتر مخزن دار نداره تنها تاوتش در زاویه داشتن لوله هست و عبارت Sinکه در رابطه اختلاف فشار وارد میشه

شماتیک رو در شکل زیر مشاهده میکنید:

رابطه همون هست فقط در یک sin(teta)بایستی ضرب بشه رابطه

 

[EVF 5,465]

مرسی حمید جان واقعا مفید بود.

موفق باشید و ادامه بدید.

در مورد ویسکو متر هم بذارید.

[HaMiD.CFD 20,379]

مرسی حمید جان واقعا مفید بود.

موفق باشید و ادامه بدید.

در مورد ویسکو متر هم بذارید.

ممنونم یوسف جان،نظرلطفتونه.شما استاد ما هستید.چشم اما مطلب بعدی رو قرار هست روی دما کار کنم و به ویسکومتر هم در بعدها اشاره میکنم...

خوشحالم که برای این مطالب و خوندن اونها وقت میگذاریدوتشکر میکنم

 

خب در ادامه بحث اندازه گیری فشار میرسیم به اندازه گیری فشار در اثر تغییر فشار بر جسم الاستیک:

در اینجا هم چنیدین روش موجود هست که شاخص ترین ها رو ذکر میکنم:

1-لوله سی(c-tube)یا لوله بوردون:این لوله شماتیکش رو در زیر میبینید.اساس کار تمام فشار سنج های آزمایشهاهی و صنعتی رو همین لوله تشکلی میده.از انتهای آزادسیال وارد لوله میشه.تا انتهای بسته مسیر رو ادامه میده و در نهایت که به انتهای بسته میخوره باعث حرکت و ایجاد تغییر در انتهای آزاد میشه.در انتها هم میبینید که یک اهرم یا در مواردی با یک فنر قرار داره که در ارتباط با یک چرخدنده هست که اونم به عقربه متصل هست و بعد از تغییر شکل عقربه مقدار فشار رو با همین مکانیزم مکانیکی نشون میده.شماتیک:

انتها هم که محل پیچ شدن به بدنه هست و چون ظاهر لوله به شکل حرف Cهست، به C-tubeمعروف هست.شماتیک های بهتری که برای درک موضوع براوتون انتخاب کردم...

ساختار صفحه فشار سنج شماتیک آنها با هم تفاوتهایی داره.مثلا در نشان دادن اعداد

بعضی فشار سنجها در واقع یک جدول ترمودینامیک هستندیعنی همزمان به شما دماوفشار سیال رو میدهند.معمولا از این فشار سنجها در سیکلهای تبرید استفاده میشه و احتمالا در آزمایشگاه ها نمونه اش رو دیدید.فشارسنجهایی داریم که براساس مبرد تنظیم شده اند که مجددویژه سیکل تبرید هستند و روی صفحه اونها هم قید شده که مثلا R134a

ونمونه دیگه مثل فشار سنجهایی که قادر هستند فقط فشارهای مثبت،منفی،یا هر دو رو اندازه گیری کنند.

 

[Mr. Specific 43,573]

بسیار مفید و بدرد بخور برای بچه های سیالاتی..

خیلی مفیده

حتما ادامه بده...

موفق باشید

[S.F 24,931]

مرسی. جالب بود .

فقط یه سری سوال

مانومتر مخزن دار واسه چی خوبه .؟

خوب با مورد 1 هم که گفتی یا مثلا با مانومتر U شکل می شه جایگزینش کرد ؟

 

همین سوال رو میش ه واسه -مانومتر شیبدار هم در نظر گرفت . :ws2:

راستی یه لطفی بکن . اگه منبع داری. اون رو هم قید کن . اگر هم تجربیات خودت هست.

بنویس نویسنده: مهندس حمید ....

این هم مهر تایید

///:icon_gol:

 

 

[Mr. Specific 43,573]

مرسی. جالب بود .

فقط یه سری سوال

مانومتر مخزن دار واسه چی خوبه .؟

خوب با مورد 1 هم که گفتی یا مثلا با مانومتر u شکل می شه جایگزینش کرد ؟

 

همین سوال رو میش ه واسه -مانومتر شیبدار هم در نظر گرفت . :ws2:

راستی یه لطفی بکن . اگه منبع داری. اون رو هم قید کن . اگر هم تجربیات خودت هست.

بنویس نویسنده: مهندس حمید ....

این هم مهر تایید

///:icon_gol:

 

 

مانومتر مخزن دار که معلومه: برای اندازه گیری فشار سیال داخل مخزنه.

یک مخزنه برای اندازه گیری فشار1 سیال و دو مخزنه باید حاوی دو نوع سیال باشه که دانسیته متفاوتی داشته باشند و یا اینکه بین این دو سیال از سیال دیگه ای پر شده باشه...

[spow 44,195]

واقعا عالی هست حمید جان

دست گلت درد نکنه

منتظر ادامه وتکمیل کارت هستیم

[HaMiD.CFD 20,379]

مرسی. جالب بود .

فقط یه سری سوال

مانومتر مخزن دار واسه چی خوبه .؟

خوب با مورد 1 هم که گفتی یا مثلا با مانومتر U شکل می شه جایگزینش کرد ؟

 

همین سوال رو میش ه واسه -مانومتر شیبدار هم در نظر گرفت . :ws2:

راستی یه لطفی بکن . اگه منبع داری. اون رو هم قید کن . اگر هم تجربیات خودت هست.

بنویس نویسنده: مهندس حمید ....

این هم مهر تایید

///:icon_gol:

 

 

سلام

ببخشید دیر جواب میدم

قرار بود دیگه نیام یه مدت به دلیل مشکلاتی...

جوابتون رو اسماعیل جان دادند و کاملا درست

مانومتر شیبدار هم که گفته شد،هر موقع حدس میزنید اختلاف فشار ناچیز هست از مانومتر شیبدار استفاده کنید

مطالب از خودم هست

نویسنده هم خودم هستم...

باتشکر از وقتی که گذاشتید

مطالب بعدی بسیار جالب خواهند بود...فانوسی و دیافراگم رو توضیح میدم سری بعد:ws2:

[HaMiD.CFD 20,379]

با درود

در ادامه مبحث اندازه گیری فشار به اندازه گیری فشار بر اساس اعمال فشار بر اجسام الاستیک به فانوسی میرسیم

فانوسی همانوطریکه در شماتیک میبینید یه قطعه اکاردئنی هست که فشار از بالا اعمال میشه و لایه های آکاردئونی به هم نزدیک میشوند.این نزیک شدن قطعات متناسب با فشار اعمالی هست.فانوسی میتونه اختلاف فشا،فشار مطلق،وفشار نسبی رو اندزه بگیره.در قسمتی که دیافراگم رو توضیح میدم اندازه گیری این فشار رو هم توضیح میدم که به راحتی برای فانوسی هم قابل تعمیم هست.

فشاری که صحبتش رو کردم رو با روش های الکتریکی و مکانیکی میتونید اندازه بگیرید.یک روش عقربه مکانیکی هست که مثل لوله بوردون هست و روش دیگه الکتریکی که با عبور از میان کویل گرمایشی و سنسور میتونید اختلاف فشار رو بخونید

در دروش مکانیکی همانطور که در شکل میبینید به یک چرخدنده و یک پینیون نیاز دارید که به عقربه متصل هستند.

روش محاسبه تغییرلایه های فانوسی استفاده از تیر انعطاف پذیر و کرنش سنج هست،مطابق شکل:

همونطوریکه ملاحظه میکنید در روش فوق یک کرنش سنج برای اندازه گیری کرنش تیر نصب شده که در واقع میتونید مقداره تغییر فاصله بین لایه های فانوسی هم باشه.

اگر فاونسی رو مطابق شکل زیر طراحی کنیداختلاف فشار بین P1,P2روخواهید داشت

[M!Zare 48,037]

با اجازتون من هم مطالبی رو اضافه میکنم:

اندازه گیری فشار (Piezometry) فشار به معنی مقدار نیروی وارد شده بر واحد سطح است. از همین مطلب می توان به واحد های گوناگون فشار در سیستم های مختلف دست یافت. در استاندارد "dync/cm²=bar" C.G.S. ، در استاندارد.M.K.S علمی "Pascal" ، و در M.K.S. عملی "Kgf/m²" و در استاندارد انگلیسی "Psi" واحد های فشار در سیستم های گوناگون هستند.

مقادیر فشار همیشه نسبت به یک فشار مبداء اندازه گیری می شوند که این فشار مبداء ، در واقع همان فشار اتمسفر یا فشار جو می باشد. فشار اتمسفر به کمک آزمایش تریچلی در سطح دریا اندازه گیری می شود و مقدار آن برابر است با:

760mm Hg = 14.7 Psi =1 Bar = 1Kgf/cm²

فشاری که نسبت به فشار اتمسفر سنجیده می شود ، فشار نسبی است و فشاری که نسبت به فشار مطلق خلا سنجیده شود را فشار مطلق می گویند. وسایل و روش های اندازه گیری فشار بسیار متفاوتند ، در زیر شرح کوتاهی از آن ها را می آوریم:

[M!Zare 48,037]

اندازه گیری فشار توسط مانومتر ها (Manometers) ساختمان مانومتر ها که به فشار سنج های اولیه موسومند ، از شیشه ای محکم ساخته شده و صفحه ی آن ها بر حسب اینچ ، سانتی متر یا میلی متر مدرج شده و مایع درون آن ها معمولا آب یا جیوه می باشد. از مانومترها برای اندازه گیری فشارهای کم استفاده می شود که در خواندن فشارهای خیلی کم از نوع آبی آن استفاده می گردد. مانومترها انواع زیادی دارند که در زیر به گونه های عمده ی آن ها اشاره شده است:

· مانومتر یک شاخه ای (Single Leg Manometer)

· مانومتر دو شاخه ای (V-Tube Manometer)

· مانومتر مورب (Inclined Manometer) ، این مانومتر حد تفکیک بهتری را فراهم می کند.

· انواع بالا را نیز می توان با خاصیت القای مغناطیسی به کار برد که معمولا یا از سیالی با خاصیت مغناطیسی به کار می رود و یا این که شناوری روی سطح به عنوان هسته ی مغناطیسی به کار می برند.

[M!Zare 48,037]

اندازه گیری فشار توسط فشار سنج های لوله بوردن (Bourdon Tube)

برودن نام دانشمندی است که این وسیله را اختراع کرد. جنس لوله های برودن بیشتر از برنز ، برنج ، آلیاژهای مس فولاد ضد زنگ و یا نیکل سخت می باشد. خاصیت فیزیکی ای که در این روش اندازه گیری به کار برده شده است استفاده از ویژگی ارتجایی مواد در برابر فشار است. به شکل های مختلف ساخته می شود:

·

لوله ی C شکل (C-Tube): یک لوله با انتهای بسته است که زاویه ای در حدود 250 درجه دارد و زمانی که به آن فشار وارد می شود ، در اثر اختلاف اندازه ی محیط بیرونی و درونی ، تمایل به راست شدن پیدا می کند. تغییر وضعیت لوله متناسب با فشار مورد اندازه گیری است.باز و جمع شدن لوله بین 25/0 تا 4/0 اینچ می باشد و اگر بیشتر از این مقدار باز شود ، فنریت خود را از دست خواهد داد.

· لوله ی فانوسی (Bellows Tube): دم یا فانوس ، ساختمانی شبیه به دم آهنگری دارد. رابطه ی فشار و جابجایی خطی است و حوزه ی جابجایی آن در حدود 5 تا 10 در صد کل طول آن می باشد و به طور معمول برای اندازه گیری فشار نسبی از آن استفاده می شود.

 

· لوله ی حلقوی (Helical Tube): نواری تو خالی که دارای یک گام طولی است و در اثر فشار تغییر شکل می دهد.

· لوله ی حلزونی (Spiral Tube): به صورت لوله ای که به دور خود چرخیده باشد است و حرکت آن نسبت به فشار در مقایسه با لوله یC شکل بیشتر است.

· دیافراگم (Diaphragm): جنس دیافراگم را از می توان از فلز یا غیر فلز انتخاب کرد. در نوع غیر فلزی که در رنج فشار پایین تری به کار می رود ، استفاده از چرم و لاستیک متداول تر است.

 

· کپسول (Capsule): ترکیبی از دو دیافراگم است مه از ناحیه ی لبه ها به یکدیگر جوش داده شده اند و نسبت به دیافراگم دقت بیشتری دارد.

[M!Zare 48,037]

اندازه گیرهای الکتریکی فشار (Electrical Pressure Measurement)

برای جلوگیری از استفاده ی قطعات و اجزای اضافی و افزایش هزینه و جلوگیری از وارد شدن نویز و ایجاد خطا در سنجش فشار و تبدیل آن به کمیتی الکتریکی با دو روش گفته شده در قبل ، از روش های زیر نیز استفاده می گردد:

· استرین گیج ها (Strain-Gages): معروف ترین اندازه گیر های الکتریکی فشار می باشند و معمولا برای اندازه گیری فشارهای بالا مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع آن ها برای سنجش کرنش استفاده می شوند و می توان برای اندازه گیری فشارهای کم نیز از آن استفاده کرد. استرین گیج ها را معمولا از سیم هایی با جنس مس نیکل می سازند و به صورت زیکزاکی روی پلاستیک های مقاومی می چسبانند. ابعاد ان ها از چند میلی متر مربع تا چند سانتی متر مربع است و دارای مقاومتی از چند ده تا چند هزارم اهم می باشند. برای جلو گیری از اثر تغییرات درجه حرارت ، معمولا استرین گیج کمکی در جهت عمود بر استرین گیج اصلی و در نزدیکی آن قرار می دهند.

 

· اندازه گیری های ظرفیتی فشار (Capacitive Pressure Measurement): در این نوع اندازه گیری ، اغلب فشار مورد اندازه گیری به جابجایی و تغییر فاصله ی جوشن ها تبدیل می شود و در این صورت ، تغییر ظرفیت خازن حاصل می شود. تغییر ظرفیت نیز معمولا توسط یک پل AC و یا یک مدار اسیلاتور تبدیل به ولتاژ یا فرکانسی متناسب با فشار می گردد.

 

· اندازه گیری های پیزوالکتریکی فشار (Piezoelectrical Pressure Measurement): عناصر پیزوالکتریک ، عناصری با قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بر عکس می باشند. هر گاه یک عنصر پیزوالکتریک مانند یک کوارتز تحت فشار P قرار گیرد ، میلی ولت متر ولتاژی متناسب با فشار را نشان خواهد داد. در عناصر پیزوالکتریک ، پلاریته ی تولید شده متناسب با جهت فشار است.

[M!Zare 48,037]

تصویری از لوله های بوردن