Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Обозначения в формулах, приведенных ниже, имеют следующие значения:
V — данный объем капилляра а-а плюс объем колбы В вплоть до точки отсечки С, см3;
Р — измеряемое давление в вакуумной системе, мм рт. ст.; b — объем капилляра а-а, см3/мм длины; h — длина ртутного столба в а-а (рис 74); v — объем газа, захваченного в а-а, плюс В = Ыг см3; d — внутренний диаметр капилляра, мм; р — давление в капилляре, равное PMM + h,
(Рмм h) bh — Рмм^
или
bh2
* bh
(2)
Ь = 7,854 • 10~4 d2, см3Ым длины
р _ 7,854* \ Q~*d2h2
мм “ V - 7,854- 10-4с№*
Для капилляра длиной 15Q мм (верхний предел длины)
Р _ 17,67ti2
мм —' V — 0,П79<22’
при d = 3 мм и 1/= 100 см3
23 __ 159, 1 _ -j CJTY7
мм — 100—1,06 1>ои/*
Для капилляров с внутренним диаметром 3 мм или менее и колбы объемом 100 см3 ошибка, возникающая из пренебрежения членом в знаменателе уравнения (2), меньше 1%.
Большая часть манометров Мак-Леода предназначена для измерения максимальных давлений 1 мм рт. ст.. Для таких манометров действительна более простая формула:
Pm=z(±-)h* = Kh, (3)
где К — постоянная манометра, мм рт. ст.!мм длины, h — длина столба ртути, а-а, мм; b — объем капилляра а-а, см3/мм длины.
Если h (длина столба а-а) и d (внутренний диаметр капилляра) даются в миллиметрах, а V (объем капилляра а-а)—в куб. сантиметрах, то значения К для типичных манометров Мак-Леода в обычном применении приводятся ниже в табл. 46.
Значения в столбце 105 К соответствуют давлению в микронах (10_3 мм рт. ст.) для h = 10 мм.
Во избежание ошибок, возрастающих при малых значениях я, лучше всего сжимать газ капилляра а-а до определенного объема и, а за-14* 211
тем измерять высоту h, мм, ртути выше этого уровня в боковом капилляре b-b. В этом случае, поскольку
очевидно, что hi пропорциональна РМм, а значение этой величины можно определить посредством катетометра или телескопической трубы
[Л. 1, 2]. Однако этот метод менее чувствителен при низких давлениях, чем описанный выше.
Чувствительность манометра Мак-Леода можно сделать исключительно вышкой увеличением отношения V/v, т е V/b. Однако из-за увеличения массы ртути в таких манометрах, как изображенный на рис 74, практически пределы размера V следует ограничить Кроме того, у капилляров с очень малым внутренним диаметром (0,5—0,7 мм) при повышении уровня ртуть может прилипать к стенкам, а когда уровень понижается, столб ртути может разорваться, а часть его остаться в капилляре
В манометре Мак-Леода (а также в других манометрах) следует использовать только очищенную в вакууме ртуть, стеклянные трубки должны быть совершенно чистыми и сухими.
В тех вакуумных системах, где нельзя допустить присутствия ртутных паров, охлаждаемую ловушку (например, с жидким азотом) следует помещать между манометром и остальной системой Недостатком такого расположения ловушки является то, что конденсируемые газы остаются в ней и не достигают манометра.
Ряд предложенных модификаций манометра Мак-Леода кратко описан ниже. Гааз|Л. 5]сконструировал точный манометр с (размерами V=
= 1 400 см3 и d—0,7 мм\
рт = 3 • 10-7 А2
где h дается в миллиметрах. Для Л =180 РМм=
= 1О-2 В таком манометре ртутный резервуар через краны соединяется с предварительным вакуумом и атмосферой. Ртуть поднимается аир и открывании (крана, соединенного с атмосферой, и опускается, когда открывают кран, ведущий к вакууму Резервуар и верхнюю колбу В следует жестко крепить в кожухе с гипсовой или пластмассовой заливкои. Вокруг дна резервуара рис 75 Манометр Рона корпусе предусмотрена конструкция для сбо- зеиберга ра (или удерживания) ртути в случае ее расплескивания или повреждения колбы.
В манометре Розенберга [Л. 4] объем колбы А (рис 75) составляет 1 300 см3, а объем колбы В около 2 500 см3. Колба В содержит около 27 кг ртути Обе толстостенные колбы закреплены гипсовыми блоками Р и Q. У капилляров с внутренним диаметром 0,63 мм значение b/V (по терминологии Розенберга отношение сжатия) составляет 2,4-10”7 При проектировании этих капилляров использовался метод грубления их внутренних поверхностей Этот метод состоит из осторожных повтоо-ных проходов через капилляо проволокой, покрытой тонким абразивом, например окисью алюминия. Цель грубления состоит в предотвра-212
Таблица 46
Зависимость постоянной манометра Мак- 1еода от формы капилляра
d V 105 к
1 100 0,785
1 60 1,309
1,5 100 1 ,767
1,5 60 2,945
2,5 100 2,909
щении залипания или разрушения ртутного столба в процессе его перемещения.
Чувствительность манометра Мак-Леода по водороду описывается в [Л. 5], а компактный масляный манометр Мак-Леода является предметом статьи [Л. 6]. Метод применения манометра Мак-Леода для измерения более высоких, чем обычные, давлений (приводится в [Л. 7]. Манометры с различными стандартными объемами предложены в [Л. 8].
Одним из обычных приборов для измерения давления является манометр, в котором давление уравновешивается столбом жидкости В этом случае давление дается соотношением
P = hdg,
где h — высота столба, см;
d— плотность жидкости, г!см3;
Р — давление, дн/см2; 1 дн/сж2=7,5006 мм рт. сг. три 0°С (см. табл. 26);
