Basınç Ölçme Nedir? Basınç Nasıl Ölçülür

Basınç Ölçme
Sıvı Sütunlu Basınç Ölçme Cihazları
Bunlar en basit tipten manometreler olup, özellikle laboratuarlarda sürekli rejimde akışkan basınçlarının ölçülmesi için yaygın olarak kullanılırlar.Bunlara örnek olarak U tipi, kuyu tipi ve eğik manometreler sayılabilir.İçlerine konulan uygun Sıvıların yüksekliklerinin ölçülmesi ile doğrudan doğruya istenen basınç veya basınç farklılıkları bulunabilir.

 

 Tipi Manometre

şeklinde kıvrılmış Cam veya Plastik gibi şeffaf bir boru içinde yaklaşık orta seviyelerine kadar uygun bir akışkan konulsun. Bu manometrenin iki koluna farklı P1 ve P2 basınçları uygulanacak olursa, manometre kollarındaki Sıvı yükseklikleri farklı seviyelerde dengede kalır.Bu seviyeler arasındaki toplam fark h,basıncı ileten akışkanın yoğunluğu pf , manometrede kullanılan Sıvının yoğunluğu pm ve yerçekimi ivmesi g ise, iki koldaki Basınçların dengesi için

P2+ghpm =P1 + ghpf
veya basınç farı için
P1 – P2 =hg(pm-pf)
eşitlikleri yazılabilir. Diğer taraftan, eğer Basıncı ileten akışkan Hava ise, Havanın yoğunluğunun manometre sıvısı yoğunluğu yanında çok küçük olması nedeniyle , böyle durumlarda
P1 – P2 =hgpm
Yaklaşık bağıntısı da kullanılabilir.

tipi manometrelerde h yüksekliği çıplak gözle _+ 2mm hassasiyetle ölçülebilir.Manometrelerde çoğunlukla kullanılan saf Su ve cıva gibi akışkanların yoğunlukları, tablolardan genellikle %0.005 hassasiyetle bulunabilir.Görüldüğü gibi, manometre sıvısının yoğunluğunun ölçme hatası üzerine etkisi çok küçüktür. Bu nedenle U tipi manometrelerin hassasiyetini arttırmak için sıvı yüksekliğinin mümkün olduğu kadar hassasiyetle ölçülmesi gerekir.

Kuyu Tipi Manometre
B u tip manometre kuyu adı verilen bir depo ile cam bir borudan meydana gelmiştir.Kuyu, cam boru üzerinde sıfır işaretli kısma kadar manometre sıvısı ile doldurulur.Ölçme yapılırken büyük basınç kuyu tarafına, düşük basınç ise boru tarafına bağlanır.
Bu tip manometreye P1 ve P2 basınçları uygulandığında kuyudaki seviye azalması h2, borudaki seviye yükselmesi ise h1, borunun kesit alanı A1 ve kuyunun kesit alanı A2 ise kuyudaki Hacim azalması, borudaki hacim artmasına eşit olacağından

A1h1=A2h2
Yazılabilir.Bu manometrenin gösterdiği toplam seviye farkı
H=h1+h2=h1(1+A1/A2)

Veya Basınç Farkı
P1-P2=hg(Pm-Pf)

Şeklinde verilebilir.Görüldüğü gibi kuyu tipi manometrelerde sadece borudaki seviyenin ölçülmesi ile sistemdeki basınç değeri bulunabilmektedir.Diğer taraftan A1/A2 oranı çok küçük olduğundan birçok pratik ölçmede h=h1 kabul edilir.

Gerek U gerekse de kuyu tipi manometreler değişik basınç aralıklarında ölçme yapabilecek şekilde imal edilirler.Bunlar kabaca dört basınç aralığına bölünebilir.Pratik olarak düşük Basınçlar için 0,05_0,1 MPa, düşük ve orta basınçlar için 0,5MPa, orta basınçlar için 5 MPa, ve yüksek basınçlar için 15MPa aralıkları göz önüne alınır.Yüksek basınçlarda kullanılan kuyu tipi manometre şekil 4.5’de görülmektedir.

Eğik Manometre
Kuyu tipi manometrelerin ölçme kolları eğimli hale getirilerek, özellikle küçük basınçların hassas biçimde ölçülmesi sağlanabilir.(şekil 4.6) Bunlarla da ölçme yapılırken sistemdeki yüksek basınç kuyu tarafına,düşük basınç ise kol tarafına bağlanır.Şekil 4.7 de gösterildiği gibi, eğik koldaki sıvının uzunluğu n ise toplam seviye farkı

H=n(sina+A1/A2)
Yazılabilir. Bu eşitlikte a kolun yatayla yaptığı açıyı,A1 ve A2 sırasıyla kolun ve kuyunun kesit alanlarıdır.

Mikro Manometreler
Sıvı seviyeli manometrelerde sıvı seviyelerinin hassas bir şekilde okunabilmesi için,bunlara mikrometre ve optik elemanlar ilave edilir.Sıvı seviyelerinin hassas okunabilmesine olanak sağlayan iki mikrometre ilave edilmiş düzenleme şek. 4.9’da şekil 4.10’da ise kuyu tipi bir manometreye ilave edilmiş bir mikrometre ve optik düzen birlikte görülmektedir

Baro Metreler
Atmosfer basıncını gösteren manometrelere barometre adı verilir.Genel olarak Mekanik basınç veya vakum ölçme Aletleri atmosfer üstü veya altı basınçları gösterir.Bu yüzden bir sistemin mutlak basınç değeri hassas olarak bulunmak istediğinde, o bölgedeki barometrik basınç da bilinmelidir.Barometreler Şek. 4.11’de görüldüğü gibi,genellikle kuyu tipi ve cıvalı olarak yapılır.
Deniz seviyesinden 11000 m yüksekliğe kadar, standart atmosfer Basıncının değişimi

R5Ro[1-B*Z/To]exp5,26
bağıntısıyla verilmektedir.Bu bağıntıda
Po=Deniz seviyesindeki standart atmosferik basınç
Z=Yükseklik(m)
To=288,16 K
B=0,0065 K/m

Çan Tipi Manometre
Bu tip manometrenin prensipleri, sıvı içinde yüzen bir çanın basınç farkı nedeniyle yükselip alçalmasının ölçülmesine dayanmaktadır. Bunlarda çan, doğrudan doğruya manometre sıvısı içinde yüzebildiği gibi, sisteme Şek. 4.12’de gösterildiği gibi bir yay ilave edilebilir.
Sisteme bir basınç farkı uygulandığında denge halinde
kL=G-LagPm
eşitliği yazılabilir. Bu denklemde

k=Yay sabiti(N/m)
L=Yayın başlangıçta uzama miktarı(m)
G=Çanın ağırlığı (N )
a=Çan cidar kalınlığı (m )
g=Yerçekimi ivmesi( m/s2)
Pm=Manometre sıvısı yoğunluğu(kg/m3)

Anlamlarındadır.Sisteme Dp=P1-P2 basınç farkı uygulandığında, çan H kadar yükselecektir.Bu durumda kuvvetlerin dengesi için
DPA=(P1-P2)A=G-LagPm-k(L-H)
elde edilir. Burada, A çanın iç yüzey alanını göstermektedir.

Dairesel Dengeli
Bu tip manometre özellikle Gaz akışında dinamik ve Statik basınç farklarının ölçülmesinde, küçük basınç ve vakum değerlerinin tespitinde geniş uygulama alanı bulur.Prensip şeması şek. 4.13’de görülmektedir.İç içe iki silindir arası yaklaşık eksen seviyesine kadar manometre sıvısı ile doldurulmuştur. Bu aralık üst kısımda gaz geçirmeyecek şekilde iki bölüme ayrılmıştır.

yazılabilir.Burada, Pm manometre sıvısı yoğunluğunu, Pf basıncı ileten akışkanın yoğunluğunu göstermektedir.İki aralığı birbirinden ayıran bölmenin alanı A ise bu kısma uygulanan DRA kuvveti, sistemin dönmesine neden olur. Bu kuvvetin R yarıçapında meydana getirdiği
T=DRAR

Moment, sistemi j Açısı kadar döndürür. Karşı ağırlığın oluşturduğu moment ise
Tk.a=GLsinj

Değerindedir.Burada L, bıçak kenarı ile karşı ağırlığın, ağırlık merkezi arasındaki uzaklıktır.İki momentin birbirine eşitlenmesi sonucunda
DR=(GL/AR)sinj elde edilir. Bu manometre için G,L,A ve R sabit değerler olduğu için j açısı ölçülerek, manometreye uygulanan basınç farkı bulunabilir.