Вязкостные манометры

Для подвешенной нити связь между временем и давлением р дается выражением где М — молекулярный вес газа;

а, b — постоянные, зависящие от геометрических характеристик нити и рода газа.

Недостатком манометров с одной нитью является большая величина времени затухания t_n. Для увеличения затухания используется система с двумя нитями, к которым подвешена легкая пластинка (рис. III.27).

На рис. III.28 показано устройство демпферного манометра, рабочей частью которого служит подвешенный на тонкой нити диск 3, совершающий крутильные колебания между двумя неподвижными пластинами 1. За изменением амплитуды затухающих колебаний диска можно наблюдать с помощью маленького зеркальца 2, укрепленного на нити подвеса.

Область давлений, измеряемых демпферными манометрами, лежит в пределах от КН до КН мм рт. ст.

В другой разновидности вязкостных манометров (рис. II 1.29) быстро вращающийся алюминиевый диск /, приводимый в движение при помощи вращающегося магнитного поля, создает благодаря вязкости газа, вращательный момент, который закручивает подвижный легкий диск 2, подвешенный на тонкой нити. Диск закручивается в большей или меньшей степени в зависимости от величины внутреннего трения, т. е. от давления газа. Таким образом, мерой давления служит угол закручиваОдним из следствий, вытекающих из рассмотрения переноса энергии в газах, является независимость теплопроводности от давления (см. раздел I, 3.2). Однако в условиях достаточной разреженности, когда средняя длина свободного пробега молекул сравнима с размерами сосуда, теплопроводность газа обнаруживает зависимость от давления. Опыт показывает^ что в этом режиме теплопроводность газов прямо пропорциональна давлению. При очень низких давлениях, когда длина свободного пробега молекул намного превышает, размеры сосуда, отвод тепла от нагретого тела через газ становится пренебрежимо малым по сравнению с тепловым излучением и потерями тепла через металлические вводы. На рис, IIL30 показан ход кривой изменения тепло проводности газа W_T и температуры нити Т для коаксиальной цилиндрической системы, состоящей из стеклянного сосуда радиуса R и тонкой металлической нити радиуса г, от давления газа. Из рисунка видно, что в области //, где эффект изменения температуры нити, нагреваемой током постоянной величины, может быть использован для оценки давления в сосуде.

К наиболее распространенным разновидностям тепловых манометров относятся манометры сопротивления и термопарные, различающиеся по методу регистраций изменения температуры нагревательного элемента.

Манометры сопротивления, как и все другие манометры, в которых используется зависимость какого-либо физического явления от давления газа, состоят из датчика (манометрического преобразования) и измерительного блока. В данном случае датчиком служит манометрическая лампа с нитью накала, изготовленной из металла, обладающего большим температурным коэффициентом сопротивления. В таких датчиках малое изменение температуры нити вызывает заметное изменение сопротивления, а следовательно, и тока ее нагрева. Значит, изменение тока накала нити может служить мерой изменения давления в датчике манометра.

Схема простейшего манометра сопротивления показана на рис. II 1.31. Однако нетрудно убедиться, что при такой схеме включения прибор будет обладать низкой чувствительностью. В самом деле, использовав известную зависимость сопротивления металлов от темпера-найдем, что даже для вольфрама (р=4,7-КН град~’ в интервале температур 0—100° С) относительное увеличение сопротивления при нагревании на 5° С не превышает 2,5%. Поскольку ток накала линейно зависит от сопротивления, то его изменения также будут небольшими и одним и тем же прибором регистрировать их практически невозможно. Кроме того, на градуировку такого манометра будет оказывать влияние изменение температуры окружающей среды.