BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT Mục tiêu: Sau khi học xong chương này, học sinh sinh viên có khả năng: - Trình bày được mục đích và phương pháp đo áp suất - Trình bày được khái niệm và các thang đo áp suất thông dụng - Phân biệt được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo áp suất - Lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo - Điều chỉnh được các dụng cụ đo - Đo kiểm áp suất - Ghi, chép kết quả đo - Đánh giá, so sánh các kết quả đo được - Cẩn thận, chính xác, an toàn. Nội dung chính 1. Khái niệm cơ bản về các dụng cụ đo áp suất 2. Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng 3.
Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN CÁC DỤNG CỤ ĐO ÁP SUẤT 1. Khái niệm về áp suất và thang đo áp suất: 1. Áp suất và đơn vị đo áp suất: 1.
Khái niệm: Áp suất là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích. Các đơn vị của áp suất: Tùy theo đơn vị mà ta có các thang đo khác nhau như: kg/cm2 ; mmH2O… Nếu chúng ta sử dụng các dụng cụ đơn vị: mmH2O, mmHg thì H2O và Hg phải ở điều kiện nhất định. 1 Pa = 1 N/m2 1 mmHg = 133,322 N/m2 1 mmH2O = 9,8 N/m2 1 bar = 105N/m2 1 at =9,8.104 N/m2=1kg/cm2=10mH2O 83 1. Phân loại áp suất: Hình 4.1 Các loại áp suất - Áp suất chân không: là áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển.
- Áp suất khí quyển (khí áp): là áp suất khí quyển tác dụng lên các vật pb (at). - Áp suất dư là hiệu áp suất tuyệt đối cần đo và khí áp. Pd = Ptd – Pb - Áp suất chân không là hiệu số giữa khí áp và áp suất tuyệt đối Pck = Pb - Ptd Chân không tuyệt đối không thể nào tạo ra được. Đọc và chuyển đổi các đơn vị áp suất khác nhau: 1 Pa = 1 N/m2 1 mmHg = 133,322 N/m2 1 mmH2O= 9,8 N/m2 1 bar = 105 N/m2 1 at = 9,8.104 N/m2 = 1kg/cm2 = 10mH2O 1 at = 9,8.104 N/m2 = 1kg/cm2 = 10mH2O =14,223 psi 2.
Phân loại các dụng cụ đo áp suất: 2. Loại dùng trong phòng thí nghiệm: - Áp kế loại chữ U - Áp kế một ống thẳng - Vi áp kế - Khí áp kế thủy ngân - Chân không kế Mc leod 84 - Áp kế Pitston 2. Loại dùng trong công nghiệp: - Áp kế và hiệu áp kế đàn hồi 2. Một số loại áp kế đặc biệt: - Chân không kế kiểu dẫn nhiệt - Chân không kế Ion - Áp kế kiểu áp từ - Áp kế áp suất điện trở II.
ĐO ÁP SUẤT BẰNG ÁP KẾ CHẤT LỎNG 1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo áp suất bằng áp kế chất lỏng: 1. Áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh: 1. Áp kế loại chữ U: Nguyên lý làm việc dựa vào độ chênh áp suất của cột chất lỏng: áp suất cần đo cân bằng độ chênh áp của cột chất lỏng.h = γ(h1 + h2) Khi đo một đầu nối áp suất khí quyển một đầu nối áp suất cần đo, ta đo được áp suất dư.
Trường hợp này chỉ dùng công thức trên khi γ của môi chất cần đo nhỏ hơn γ của môi chất lỏng rất nhiều. Nhược điểm: - Các áp kế loại kiểu này có sai số phụ thuộc nhiệt độ (do γ phụ thuộc vào nhiệt độ) và việc đọc 2 lần các giá trị h nên khó chính xác. 85 - Môi trường có áp suất cần đo không phải là hằng số mà dao động theo thời gian mà ta lại đọc 2 giá trị h1, h2 ở vào 2 thời điểm khác nhau chứ không đồng thời được. Khí áp kế thủy ngân: Là dụng cụ dùng đo áp suất khí quyển, đây là dụng cụ đo khí áp chính xác nhất.
ΓHg Sai số đọc 0,1 mm Nếu sử dụng loại này làm áp kế chuẩn thì phải xét đến môi trường xung quanh do đó thường có kèm theo 1 nhiệt kế để đo nhiệt độ môi trường xung quanh để hiệu chỉnh. Chân không kế: Đối với môi trường có độ chân không cao, áp suất tuyệt đối nhỏ người ta có thể chế tạo dụng cụ đo áp suất tuyệt đối dựa trên định luật nén đoạn nhiệt của khí lý tưởng. Chân không kế Nguyên lý: Khi nhiệt độ không đổi thì áp suất và thể tích tỷ lệ nghịch với nhau.V2 Loại này dùng để đo chân không. Đầu tiên giữ bình Hg sao cho mức Hg ở ngay nhánh ngã ba.
Nối P1 (áp suất cần đo) vào rồi nâng bình lên đến khi được độ lệch áp là h trong nhánh kín có áp suất P2 và thể tích V2.V2 P1 - Nếu V2 << V1 thì ta bỏ qua V2 ở mẫu V1 - Nếu giữ V1/V2 là hằng số thì dụng cụ sẽ có thang chia độ đều. - Khoảng đo đến 10-5 mmHg. Người ta thường dùng với V1max = 500 cm3, đường kính ống d = 1 ÷ 2,5 mm.2 Áp kế phao: Áp kế kiểu phao gồm hai bình thông nhau, bình lớn có tiết diện F và bình nhỏ có tiết diện f, chất lỏng làm việc là thuỷ ngân hay dầu biến áp. Khi đo, áp suất lớn (p1) được đưa vào bình lớn, áp suất bé (p2) được đưa vào bình nhỏ.
Để tránh chất lỏng làm việc phun ra ngoài khi cho áp suất tác động về một phía người ta mở van (4) và khi áp suất hai bên cân bằng van (4) được khoá lại. Áp kế phao Khi mức chất lỏng trong bình lớn thay đổi (h1 thay đổi), phao của áp kế dịch chuyển và qua cơ cấu liên kết làm quay kim chỉ thị trên đồng hồ đo. 87 Cấp chính xác của áp suất kế loại này cao (1; 1,5) nhưng chứa chất lỏng độc hại mà khi áp suất thay đổi đột ngột có thể ảnh hưởng đến đối tượng đo và môi trường. Điều chỉnh các dụng cụ đo: Nguyên tắc điều chỉnh dụng cụ đo: - Chọn đúng chế độ đo của dụng cụ - Chọn thang đo phù hợp để tránh làm hỏng dụng cụ hoặc làm kết quả đo 3.
Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh: Sử dụng áp kế loại chữ U để đo áp suất ta tiến hành các bước như sau: Bước 1: Chọn áp kế có thang đo phù hợp với độ lớn áp suất cần đo Bước 2: Nối một đầu của áp kế với áp suất cần đo, một đầu nối với suất khí quyển Bước 3: Xác định độ chênh lệch độ cao của chất lỏng Hình 4.4: Áp kế loại chữ U Bước 4: Đọc, ghi kết đo 4. Đo áp suất bằng áp kế phao: Sử dụng áp kế phao để đo áp suất ta tiến hành như sau Bước 1: Chọn áp kế có thang đo phù hợp với áp suất cần đo Bước 2: Kiểm tra đảm bảo các van đề ở trạng thái đóng Bước 3: Tiến hành kết nối 2 đầu áp kế với áp suất cần đo 88 Bước 4: Tiến hành đo - Nếu đo áp suất về một phía giả sử muốn đo P1 ta tiến hành mở van số 4, sau đó mở van số 5, van số 6 đóng - Nếu đo chênh áp suất giửa hai thiết bị thì sau khi kết nối áp kế với thiết bị xong, mở van số 5 và van số 6, van số 4 đóng Bước 5: Đọc và ghi kết quả đo 5. Ghi chép, đánh giá kết quả đo: Kết quả đo được chỉ thị ngay trên vạch chỉ của đồng hồ đo hoặc thước đo. Trình tự thực hiện 6.
Các bước và cách thức thực hiện công việc: 6. Thiết bị, dụng cụ, vật tư (Tính cho một ca thực hành gồm 20 HSSV) TT Loại trang thiết bị Số lượng 1 Các thiết bị đo áp suất 10 chiếc/loại 2 Bộ đồ nghề điện lạnh chuyên dụng 10 bộ 3 Ampe kìm 10 bộ 4 V.M 10 bộ 5 Mô hình kho lạnh, mô hình máy sấy 10 bộ 6 Xưởng thực hành 1 89 6. Quy trình thực hiện 6. Qui trình tổng quát: Tiêu Tên các Lỗi thường chuẩn STT bước công Thiết bị, dụng cụ, vật tư gặp, cách thực hiện việc khắc phục công việc Vận hành - Mô hình kho lạnh - Phải thực - Không thực kho lạnh, - Máy sấy hiện đúng hiện đúng qui 1 máy sấy qui trình cụ trình, qui định - Bộ dụng đo áp suất, dụng thể.
cụ điện, đồng hồ đo điện, Am pe kìm, V.M; Chuẩn bị - Mô hình kho lạnh - Phải thực - Không thực các dụng - Máy sấy hiện đúng hiện đúng qui 2 cụ, thiết bị qui trình cụ trình, qui định đo áp suất - Bộ dụng đo áp suất, dụng thể. cụ điện, đồng hồ đo điện, Am pe kìm, V.M; Tiến hành - Mô hình kho lạnh - Phải thực - Tiến hành đo đo áp suất, - Máy sấy hiện đúng không đúng vị trí đo, vị qui trình cụ qui trình, qui trí đặt đầu - Bộ dụng đo áp suất, dụng thể định 3 cụ điện, đồng hồ đo điện, dò của thiết bị đo Am pe kìm, V.M; - Tập, vở dùng để ghi lại kết quả Tổng hợp - Mô hình kho lạnh - Phải thực - Đọc và ghi và xử lý kết - Máy sấy hiện đúng sai kết quả đo quả đo qui trình cụ - Bộ dụng đo áp suất, dụng thể 4 cụ điện, đồng hồ đo điện, Am pe kìm, V.M; - Tập, vở dùng để ghi lại kết quả Đóng máy, - Mô hình kho lạnh - Phải thực - Không dừng thực hiện - Máy sấy hiện đúng máy theo đúng 5 vệ sinh qui trình cụ quy trình công - Bộ dụng đo áp suất, dụng thể nghiệp cụ điện, đồng hồ đo điện, Am pe kìm, V.M; 90 - Tập, vở dùng để ghi lại kết quả 6. Qui trình cụ thể: 6. Vận hành kho lạnh và máy sấy: Kiểm tra các thiết bị của kho lạnh và máy sấy: - Kiểm tra các phần tử thiết bị - Kiểm tra phần điện của kho lạnh, máy sấy xem có bị hư hỏng, đứt dây, hở dây hay không.
Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ đo áp suất: - Dụng cụ đo áp suất + Kiểm tra dụng cụ bằng cách đo thử xem kim đồng hồ đo áp suất có nhảy hay không. + Lắp ráp hoàn thiện dụng cụ đo áp suất. + Điều chỉnh độ nhạy của thiết bị. Tiến hành đo áp suất, vị trí đo, vị trí đặt đầu dò của thiết bị đo - Sau khi khởi động kho lạnh, máy sấy chạy ổn định tiến hành đưa thiết bị và dụng cụ đo vào vị trí cần đo.
- Sử dụng chân không kế hoặc đồng hồ đo áp suất để kiểm tra độ chân không của hệ thống lạnh trong quá trình hút chân không.