BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC LƯU CHẤT, NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THỦY TĨNH HỌC

CHƯƠNG 1: CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THỦY TĨNH HỌC Áp suất thủy tĩnh Xét một khối chất lỏng đứng cân bằng được giới hạn bởi mặt (S) như hình vẽ. Ta chia tưởng tượng khối chất lỏng thành 2 phần: I và II bằng mặt phân chia . Chất lỏng ở phần I tác dụng lên phần II thông qua bề mặt . Nếu bỏ đi phần I chỉ giữ lại phần II, để xét cân bằng, thì phải thay thế phần I bằng một áp lực P gọi là áp lực thủy tĩnh. Hình 2.2. Mô hình vật lý Áp suất trung bình: Là áp suất được phân bố đều trên toàn bộ diện tích bề mặt . p=P/ω Áp suất tại một điểm: Nếu xét diện tích phân tố  bao quanh một điểm M nào đó và gọi áp lực tác dụng lên diện tích phân tố đó là P thì áp suất thủy tĩnh tại điểm M là: Tính chất: + Tính chất 1: Áp suất thủy tĩnh tại một điểm luôn tác dụng thẳng góc với bề mặt chịu tác dụng đi qua điểm đó. + Tính chất 2: Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm không phụ thuộc vào hướng đặt của bề mặt chịu tác dụng đi qua điểm đó, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đó trong lòng chất lỏng. 1.2 Phương trình cơ bản thủy tĩnh học a) Nội dung z+p/ρg=const (*) Phương trình (*) được gọi là phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng. Nó được dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối chất lỏng tại những điểm khác nhau và chỉ rõ trong khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang đều có cùng một áp suất thủy tĩnh. Trong phương trình (*): - Đại lượng z đặc trưng chiều cao hình học tại điểm đang xét so với mặt chuẩn và có đơn vị là m. - đặc trưng chiều cao áp suất thủy tĩnh tại điểm đang xét hay chiều cao pezomét: Chiều cao pezomét là chiều cao của cột chất lỏng có khả năng tạo ra một áp suất bằng với áp suất tại điểm đang xét. b) Ví dụ Xét điểm A trong bình kín chứa nước có áp suất trên bề mặt p_B>p_A. Ống kín đầu được hút chân không nên p_0=0. Chiều cao cột nước trong ống h_a được gọi là chiều cao pezomét (chiều cao cột áp) ứng với áp suất tuyệt đối vì lúc này đang so với áp suất chân không tuyệt đối p_0=0: p_A=ρ.g.h_a Còn ống hở đầu có áp suất là p_a (áp suất khí quyển) nên chiều cao của cột nước là chiều cao pezomét ứng với áp suất dư tại điểm A vì lúc này đang so với áp suất khí quyển: p_dư=p_A-p_a= ρ.g.h_dư Như vậy, hiệu số chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối và áp suất dư chính bằng chiều cao ứng với áp suất khí quyển tức là p_a/(ρ.g)=10mH2O. Tóm lại: tổng chiều cao hình học và chiều cao pezomét h ứng với áp suất tuyệt đối ở mọi điểm bất kì trong chất lỏng là một hằng số. Do đó, tất cả các ống pezomét hở đầu (áp suất khí quyển) đều có cùng chung mức chất lỏng. Mức chất lỏng trong ống kín đầu (chân không tuyệt đối) cùng nằm trên một mặt phẳng. Hai mức chất lỏng này chênh nhau một đoạn tương ứng p_a/(ρ.g). Định luật Pascal Nội dung định luật Áp suất chất lỏng do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền nguyên vẹn tới mọi điểm trong lòng chất lỏng. Định luật được tóm tắt bằng công thức: P_1=P_2 và P=F/A Trong đó: P là áp suất F là lực tác dụng; A là diện tích Ứng dụng Một ứng dụng quan trọng của định luật Pascal là máy nén thủy lực (thẳng góc) như Hình 14.4 a. Một lực nhỏ F_1 tác động vào piston nhỏ bên trái với diện tích bề mặt A_1. Áp lực được truyền qua một chất lỏng không thể nén đến piston bên phải với diện tích bề mặtA_2 lớn hơn. Bởi vì áp suất phải giống nhau ở cả hai bên nên 〖P=F〗_1/A_1=F_2/A_2. Do đó, lực F_2 lớn hơn lực F_1 với hệ số tỉ lệ là A_2/A_1.Bằng cách thiết kế một máy ép thủy lực với các diện tích thích hợp A_1 và A_2, ta có thể thu được một lực lớn ở đầu ra từ một lực nhỏ ở đầu vào. Bởi vì chất lỏng không được thêm vào hoặc tháo ra khỏi hệ thống, thể tích chất lỏng được đẩy xuống bên trái trong Hình 14.4a khi piston di chuyển xuống dưới A_1.∆x_1 bằng thể tích chất lỏng bị đẩy lên bên phải khi piston phải di chuyển lên trên A_2.∆x_2. Tức là, A_1.∆x_1=A_2.∆x_2; do đó, A_2/A_1=∆x_1/∆x_2. Chúng ta đã biết, A_2/A_1=F_2/F_1. Do đó, F_2/F_1=∆x_1/∆x_2, vì vậy F_1.∆x_1=F_2.∆x_2 Mỗi bên của phương trình này là công của lực tác động lên piston tương ứng. Do đó, công của lực F_1 trên piston đầu vào bằng công của lực F_2 trên piston đầu ra, vì nó phải bảo tồn năng lượng. Các ứng dụng khác của định luật Pascal: phanh thủy lực, nâng xe hơi, đòn bẩy thủy lực, xe nâng hàng. 1.4 Định luật Archimedes Nội dung Một vật ngập trong chất lỏng sẽ chịu một lực tác dụng theo hướng ngược với vectơ đơn vị lực khối, trị số lực bằng trọng lượng khối chất lỏng mà vật chiếm chỗ và đi qua trọng tâm của khối chất lỏng đó. Xét một vật có khối lượng m khi vật được nhũng vaod môi trường chất lưu thể tích của vật ngập trong chất lưu là V, trọng lượng riêng của chất lưu là d Độ lớn trọng lực: P= mg Độ lớn lực đẩy Archimet: F=d.V=DgV Trong đó: g: là gia tốc trọng trường. D: khối lượng riêng của chất lỏng. Có 3 trường hợp xảy ra: Vật chuyển động xuống dưới (P>F) Vật chuyển động lên trên (F>P) Vật cân bằng trong chất lưu ( F=P) Ứng dụng Tàu thủy nổi trên mặt nước Tàu thuỷ được làm bằng thép. Nhưng khối lượng riêng của thép lớn hơn khối lượng riêng của nước biển rất nhiều lần. Vậy để tàu có thể nổi được người ta làm tăng thể tích của thân tàu lên bằng cách làm cho phía trong thân tàu rỗng để tăng lực đẩy acsimet lên thân tàu làm cho tàu nổi được trên bề mặt biển. Tàu ngầm Thân tàu ngầm được thiết kế gồm hai lớp vỏ trong và ngoài. Trong khoảng không giữa hai lớp vỏ này chia thành một số khoang nước. Tàu ngầm đang nổi trên mặt nước, muốn lặn xuống chỉ cần mở van dẫn nước để nước biển nhanh chóng tràn đầy vào các khoang, lúc đó trọng lượng tàu ngầm sẽ tăng lên. Và khi trọng lượng vượt quá sức đẩy thì tàu sẽ chìm. Tàu ngầm đang lặn dưới nước, muốn nổi lên thì chỉ cần dùng van dẫn nước vào rồi dùng không khí nén có áp lực cực lớn phun nước trong các khoang chứa nước qua van xả chảy ra ngoài, lúc đó trọng lượng giảm, sức đẩy của tàu ngầm lớn hơn trọng lực nên tàu

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

BỘ MÔN CƠ HỌC LƯU CHẤT

-oOo -BÀI TẬP LỚN

CƠ LƯU CHẤT Chủ đề: Nguyên lí cơ bản của thủy tĩnh học

Học viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hưng

Lê Quốc Vũ Phan Nhật Thắng Nguyễn Văn Vĩnh

Lớp: 180D215

Giáo viên hướng dẫn: TS Dương Văn Nam

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2020

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU

Chương 1 CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA THỦY TĨNH HỌC

1.1 Áp suất thủy tĩnh

1.2 Phương trình cơ bản của thủy tĩnh học

1.3 Định luật Pascal

1.4 Định luật Archimedes

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP, DỤNG CỤ ĐO ÁP SUẤT

2.1 Ứng dụng của thủy tĩnh học đến các dụng cụ đo áp suất

2.1 Các phương pháp, dụng cu đo áp suất cơ bản

Chương 3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ÁP KẾ VI SAI

3.1 Áp kế vi sai

3.2 Nguyên lý hoạt động

3.3 Phân loại

LỜI NÓI ĐẦU

Các môn Cơ học thủy khí: Cơ lưu chất, Cơ học chất lỏng, Thủy lực đại cương,…nghiên cứu những qui luật cân bằng và chuyển động của chất lỏng

Kiến thức về các môn học trên rất cần cho người cán bộ kỹ thuật ở nhiều nghành sản xuất vì thường phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật có liên quan đến

sự cân bằng và chuyển động của chất lỏng, đặc biệt là nước Những nghành thủy lợi, giao thông đường thủy, cấp thoát nước cần nhiều áp dụng ở các môn cơ học thủy khí, như giải quyết các công trình đập, đê, kênh, cống, nhà máy thủy điện, tuốc bin, các công trình đường thủy, chỉnh trị dòng sông, các hệ thống dẫn tháo nước v.v…Vì thế đối với người kỹ sư, người làm công tác nghiên cứu, cần nắm vững những kiến thức nền làm cơ sở trước khi đi nghiên cứu sâu hơn

Trong nội dung bài tập lớn, chúng tôi nghiên cứu một phần nội dung Tĩnh học lưu chất Nghiên cứu quy luật cân bằng của lưu chất ở trạng thái tĩnh, ứng dụng của các quy luật đó vào thực tế; đưa ra các phương pháp, dụng cụ đo áp suất

Ở nội dung này, chúng ta cần phân biệt tĩnh tuyệt đối và tĩnh tương đối Khi các phần tử lưu chất không chuyển động so với hệ tọa độ gắn liền với quả đất thì lưu chất ở trạng thái tĩnh tuyệt đối: lực khối tác dụng lên nó chỉ có trọng lực Khi các phần tử lưu chất chuyển động so với hệ tọa độ gắn liền với quả đất nhưng giữa chúng không có sự chuyển động tương đối – tức là lưu chất chuyển động thành một khối cứng – thì ta nói lưu chất ở trạng thái tĩnh tương đối: lực khối tác dụng lên lưu chất ngoài trọng lực còn có thêm lực quán tính

Ở trạng thái tĩnh ta có thể coi lưu chất thực như lưu chất lý tưởng vì lực nhớt không xuất hiện

CHƯƠNG 1: CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA THỦY TĨNH HỌC

1.1 Áp suất thủy tĩnh

Xét một khối chất lỏng đứng cân bằng được giới hạn bởi mặt (S) như hình vẽ Ta chia tưởng tượng khối chất lỏng thành 2 phần: I và II bằng mặt phân chia  Chất lỏng ở phần I tác dụng lên phần II thông qua bề mặt  Nếu bỏ đi phần I chỉ giữ lại phần II, để xét cân bằng, thì phải thay thế phần I bằng một áp lực P gọi là áp lực thủy tĩnh

Hình 2.2 Mô hình vật lý

- Áp suất trung bình: Là áp suất được phân bố đều trên toàn bộ diện tích bề mặt 

p=P/ωω

- Áp suất tại một điểm: Nếu xét diện tích phân tố  bao quanh một điểm M nào đó và gọi áp lực tác dụng lên diện tích phân tố đó là P thì áp suất thủy tĩnh tại điểm M là:

p M=lim

Δ ω→0

ΔP

Δω

-Tính chất:

+ Tính chất 1: Áp suất thủy tĩnh tại một điểm luôn tác dụng thẳng góc với

bề mặt chịu tác dụng đi qua điểm đó

+ Tính chất 2: Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm không phụ thuộc vào

hướng đặt của bề mặt chịu tác dụng đi qua điểm đó, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đó trong lòng chất lỏng

1.2 Phương trình cơ bản thủy tĩnh học

a) Nội dung

z + p

ρgg=const (¿)

Phương trình (*) được gọi là phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng Nó được dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối chất lỏng tại những điểm khác

nhau và chỉ rõ trong khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang đều có cùng một áp suất thủy tĩnh

Trong phương trình (*):

- Đại lượng z đặc trưng chiều cao hình học tại điểm đang xét so với mặt chuẩn và có đơn vị là m

-

p

g

 đặc trưng chiều cao áp suất thủy tĩnh tại điểm đang xét hay chiều cao pezomét: Chiều cao pezomét là chiều cao của cột chất lỏng có khả năng tạo ra một

áp suất bằng với áp suất tại điểm đang xét

b) Ví dụ

Xét điểm A trong bình kín chứa nước có áp suất

trên bề mặt p B>p A Ống kín đầu được hút chân

không nên p0= 0

Chiều cao cột nước trong ống h a được gọi là

chiều cao pezomét (chiều cao cột áp) ứng với áp

suất tuyệt đối vì lúc này đang so với áp suất chân

không tuyệt đối p0=0:

p A=ρg g h a

Còn ống hở đầu có áp suất là p a (áp suất khí

quyển) nên chiều cao của cột nước là chiều cao

pezomét ứng với áp suất dư tại điểm A vì lúc này

đang so với áp suất khí quyển:

p dư=p A−p a=ρg g h dư

Như vậy, hiệu số chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối và áp suất dư chính bằng chiều cao ứng với áp suất khí quyển tức là p a

ρg g=10 mH 2 O Tóm lại: tổng chiều cao hình học và chiều cao pezomét h ứng với áp suất tuyệt đối ở mọi điểm bất kì trong chất lỏng là một hằng số Do đó, tất cả các ống pezomét hở đầu (áp suất khí quyển) đều có cùng chung mức chất lỏng Mức chất lỏng trong ống kín đầu (chân không tuyệt đối) cùng nằm trên một mặt phẳng Hai mức chất lỏng này chênh nhau một đoạn tương ứng p a

ρg g

1.3 Định luật Pascal

a) Nội dung định luật

Áp suất chất lỏng do ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng được truyền nguyên vẹn tới mọi điểm trong lòng chất lỏng Định luật được tóm tắt bằng công thức:

P1=P2và P= F

A

Trong đó: P là áp suất

F là lực tác dụng; A là diện tích b) Ứng dụng

Một ứng dụng quan trọng của định luật Pascal là máy nén thủy lực (thẳng góc)

như Hình 14.4 a.

Một lực nhỏ F1tác động vào piston

nhỏ bên trái với diện tích bề mặt A1

Áp lực được truyền qua một chất lỏng

không thể nén đến piston bên phải với

diện tích bề mặtA2lớn hơn Bởi vì áp

suất phải giống nhau ở cả hai bên nên

P=F1/A1=F2/A2 Do đó, lực F2 lớn

hơn lực F1với hệ số tỉ lệ là A2/A1.Bằng

cách thiết kế một máy ép thủy lực với

các diện tích thích hợp A1 và A2, ta có

thể thu được một lực lớn ở đầu ra từ

một lực nhỏ ở đầu vào

Bởi vì chất lỏng không được thêm

vào hoặc tháo ra khỏi hệ thống, thể

tích chất lỏng được đẩy xuống bên trái

trong Hình 14.4a khi piston di chuyển

xuống dưới A1 ∆ x1 bằng thể tích chất

lỏng bị đẩy lên bên phải khi piston

phải di chuyển lên trên A2 ∆ x2

Tức là, A1 ∆ x1=A2 ∆ x2; do đó,

A2/A1=∆ x1/∆ x2 Chúng ta đã biết, A2/A1=F2/F1 Do đó, F2/F1=∆ x1/∆ x2, vì vậy

F1 ∆ x1=F2 ∆ x2

Mỗi bên của phương trình này là công của lực tác động lên piston tương ứng

Do đó, công của lực F1 trên piston đầu vào bằng công của lực F2 trên piston đầu ra,

vì nó phải bảo tồn năng lượng

Các ứng dụng khác của định luật Pascal: phanh thủy lực, nâng xe hơi, đòn bẩy thủy lực, xe nâng hàng

1.4 Định luật Archimedes

a) Nội dung

Một vật ngập trong chất lỏng sẽ chịu một lực tác dụng theo hướng ngược với vectơ đơn vị lực khối, trị số lực bằng trọng lượng khối chất lỏng mà vật chiếm chỗ

và đi qua trọng tâm của khối chất lỏng đó

Xét một vật có khối lượng m khi vật được nhũng vaod môi trường chất lưu thể tích của vật ngập trong chất lưu là V, trọng lượng riêng của chất lưu là d

Độ lớn trọng lực: P=mg

Độ lớn lực đẩy Archimet:

F=d V =DgV

Trong đó:

- g: là gia tốc trọng trường

- D: khối lượng riêng của chất lỏng

Có 3 trường hợp xảy ra:

- Vật chuyển động xuống dưới (P>F)

- Vật chuyển động lên trên (F>P)

- Vật cân bằng trong chất lưu ( F=P)

b) Ứng dụng

- Tàu thủy nổi trên mặt nước

Tàu thuỷ được làm bằng thép Nhưng

khối lượng riêng của thép lớn hơn khối

lượng riêng của nước biển rất nhiều lần Vậy

để tàu có thể nổi được người ta làm tăng thể

tích của thân tàu lên bằng cách làm cho phía

trong thân tàu rỗng để tăng lực đẩy acsimet

lên thân tàu làm cho tàu nổi được trên bề mặt

biển

- Tàu ngầm

Thân tàu ngầm được thiết kế gồm hai lớp vỏ trong và ngoài Trong khoảng không giữa hai lớp vỏ này chia thành một số khoang nước Tàu ngầm đang nổi trên mặt nước, muốn lặn xuống chỉ cần mở van dẫn nước để nước biển nhanh chóng tràn đầy vào các khoang, lúc đó trọng lượng tàu ngầm sẽ tăng lên Và khi trọng lượng vượt quá sức đẩy thì tàu sẽ chìm Tàu ngầm đang lặn dưới nước, muốn nổi lên thì chỉ cần dùng van dẫn nước vào rồi dùng không khí nén có áp lực cực lớn phun nước trong các khoang chứa nước qua van xả chảy ra ngoài, lúc đó trọng lượng giảm, sức đẩy của tàu ngầm lớn hơn trọng lực nên tàu

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP, DỤNG CỤ ĐO ÁP SUẤT

2.1 Ứng dụng của thủy tĩnh học đến các dụng cụ đo áp suất

- Đo áp suất: là phân tích lực tác dụng bằng chất lỏng (chất lỏng hoặc khí) trên bề

mặt Áp suất thường được đo bằng đơn vị lực trên một đơn vị diện tích bề mặt

- Đo áp suất bắt đầu trong lịch sử từ sự

công nhận của khoa học về áp suất khí

quyển Đây là thí nghiệm chân không

của Trichelli E Torricelli được thực hiện

vào năm 1643 Thí nghiệm này đã chứng

minh rằng đó là áp suất khí quyển cân

bằng trọng lượng của cột thủy ngân

trong ống thủy tinh Thí nghiệm chân

không này là phát minh của áp kế thủy

ngân, và nguyên lý đo của nó vẫn được

sử dụng rộng rãi như một máy đo áp suất

cột chất lỏng

- Năm 1661 ống chữ U được phát minh bởi Christian

Huygens

2.2 Phương pháp, dụng cụ đo áp suất cơ bản

2.2.1 Phương pháp đó áp suất cơ bản

a) Các phương pháp đo: Có 2 phương pháp để đo áp suất, đó là sử dụng cảm biến

đo áp suất và đồng hồ đo áp suất

Ảnh: Evangeslista Torricelli và thí nghiệm của

ông.

Ảnh minh họa: áp suất cột chất lỏng

Đồng hồ đo áp suất: là một phương

pháp đo áp suất bằng cơ Nghĩa là chúng

ta chỉ cần gắn đồng hồ áp suất vào vị trí

cần đo,giám sát tín hiệu này trên mặt

đồng hồ

Cảm biến đo áp suất: là phương pháp

sử dụng một loại cảm biến để đo tín hiệu

áp suất Phương pháp này phức tạp hơn

dùng đồng hồ đo áp suất là ở chỗ ta phải

cấp nguồn cho thiết bị Ngoài ra tín hiệu

áp suất ở ngõ ra là tín hiệu 4-20mA Ta

không thể nào đọc được trực tiếp tín

hiệu này, mà phải thông qua bộ hiển thị

hoặc lập trình trên PLC

b) Nguyên lí hoạt động các phương pháp đo

Hai phương pháp đo áp suất trên có nguyên lý hoạt động rất khác nhau:

- Cảm biến đo áp suất:

Sử dụng nguyên lý lực căng của bề mặt Cảm biến áp suất có 1 màng bằng sứ bên trong Khi áp lực tác động lên bề mặt của màng sẽ làm thay đổi bề mặt màng cảm biến Tùy theo độ biến dạng của màng, bộ xử lý sẽ tính ra được áp suất là bao nhiêu

Và sau đó là cho ra tín hiệu 4-20mA

-Đồng hồ đo áp suất:

Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý giãn nở của ống bourdon Khi áp suất

đi vào phần chân kết nối sẽ đi vào ống bourdon Khi đó ống bourdon sẽ giãn nở ra

do tác động của áp suất

Ảnh: đồng hồ đo áp suất

Ảnh: cảm biến đo áp suất hơi, áp suất

Việc giãn nở của ống bourdon sẽ làm cho bộ phận truyền động di chuyển kim trên mặt đồng hồ Từ đó, ta sẽ biết được giá trị áp suất

c) Đặc điểm của các phương pháp đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất Cảm biến đo áp suất

– Sử dụng để đo áp suất tại chỗ

– Cách lắp đặt đơn giản

-Màn hình hiển thị rõ ràng, giám sát

áp suất trực tiếp trên mặt đồng hồ

– Tín hiệu áp suất đầu ra chỉ có thể

đọc, không thể xử lý

– Trong trường hợp bị quá áp, phải

kích hoạt bơm/ωhút bằng tay để giảm

áp

– Sử dụng đo áp suất, tín hiệu truyền về PLC hoặc bộ điều khiển

– Cách lắp đặt hơi phức tạp hơn đồng hồ

vì phải cấp nguồn và xử lý tín hiệu ngõ ra

– Không có màn hình hiển thị, cần đọc tín hiệu áp suất phải kết nối với 1 bộ hiển thị – Tín hiệu áp suất ngõ ra có thể đưa về PLC để lập trình, xử lý

– Trong trường hợp bị quá áp, có thể lập trình trên PLC hoặc rơ le kiếng để bật/ωtắt máy bơm/ωmáy hút

2.2.2 Dụng cụ đó áp suất cơ bản

a) Đồng hồ đo áp suất chất lỏng

- 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

P1 – P2 = γ.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 (chất lỏng trong ống chữ U)

Nhược điểm: Các áp kế loại kiểu này có sai số phụ thuộc nhiệt độ (do γ phụ thuộc

nhiệt độ) và việc đọc 2 lần các giá trị h nên khó chính xác 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 hai điểm khác nhau chứ không đồng thời được

-Vi áp kế: loại này dùng để đo các áp suất rất nhỏ

Khi cân bằng:

1

F



Mà

1

F

- Áp kế một ống thẳng

 P   ( h1  h2)

1

        

Ta thấy nếu biết : F1 , F2 thì khi đo ta chỉ cần đọc ở một nhánh tức là h2; loại bỏ được sai số do đọc hai giá trị Nếu F1 >> F2 thì ta có thể viết được ΔP = γ hP = γ h2 Sai số của nó thường là 1% Với môi chất làm bằng nước thì có thể đo 160 mm H2O ÷

1000 mmH2O

-Khí áp kế thủy ngân: Là dụng cụ dùng đo áp suất khí quyển, đây là dụng cụ do khí

áp chính xác nhất

pb = h γHg

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 Mcleod: Loại này dùng ta để đo chân không

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 ép đoạn nhiệt của khí lý tưởng

Nguyên lý : T=const, áp suất và thể tích tỷ lệ nghịch với nhau PV1 1 P V2 2

Đầu tiên giữ bình Hg sao cho mức Hg ở ngay nhánh ngã 3 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

b) Đồng hồ đo áp suất bourdon

- Ống bourdon( ống chuyển tiếp áp suất) là thành phần chính của áp kế Bourdon (phần tử cảm biến) Ống này, có tiết diện ngang dẹt, tròn, elip

- Khi có lưu chất chảy qua (nước,

dầu, khí nén…); lưu chất len vào

ống Bourdon dưới một áp lực và

nhiệt độ nhất định làm ống này

giãn ra Thông qua cơ cấu truyền

động làm xoay trục kim đồng hồ

giúp hiển thị giá trị áp suất Áp lực

càng lớn dẫn đến ống bourdon

càng giãn ra, kim đồng hồ xoay

càng nhiều

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ÁP KẾ VI SAI

3.1 Áp kế vi sai

Áp kế vi sai hay còn gọi là đồng hồ chênh áp Áp kế vi sai có độ chính xác cao

có thể đo được áp suất thấp và áp suất chân không

- Thường được ứng dụng trong các

nhà máy công nghiệp, trong các hệ thống

phòng sạch

- Áp kế vi sai: dùng để so sánh áp

suất ở 2 nơi khác nhau

- Sự chênh lệch áp suất: người ta có

thể đo được lưu lượng dòng chảy, độ cao

mực nước trong bồn kín, chênh lêch áp

suất không khí

3.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý chung của phương pháp dựa trên nguyên tắc cân bằng áp suất chất lưu với áp suất thuỷ tĩnh của chất lỏng làm việc trong áp kế

Khi áp suất tại đầu kết nối áp suất cao thứ 1 (Đầu vào), cao hơn áp suất tại đầu kết nối áp suất thấp thứ 2 (Đầu ra)

Bộ phận cảm biến(sensor) di chuyển, kéo thanh (thép, nước, nam châm ) di chuyển theo

Thông qua cơ cấu truyền động mặt ngoài đồng hồ làm cho kim đồng hồ quay theo chiều mũi tên

Thông qua mặt hiển thị giúp người vận hành biết được độ chênh áp tại vị trí cần đo

3.3Phân loại

3.3.1 Áp kế vi sai kiểu phao

Áp kế vi sai kiểu phao gồm hai bình thông nhau, bình lớn có tiết diện  và bình nhỏ có tiết diện ’ 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 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

Khi đạt sự cân bằng áp suất, ta có: p1-p2=g(ρm – ρ)(h1+h2)=(m - )(h1+h2)