به هر دستگاهی که قابلیت اندازه گیری فشار را داشته باشد مانومتر میگویند. مانومترها معمولاً از یک لوله U شکل ساخته میشوند که میزان فشار مایع یا گاز درون آن را اندازه میگیرند و با نمایشگر عقربه ای به کاربر نمایش میدهند. این وسایل در موارد مختلفی مثل صنایع مختف، آزمایشگاه ها و … کاربرد دارند. در این مقاله قصد داریم ساختار مانومتر، روش کار و انواع آن را برایتان شرح دهیم.
روش کار
روش کار مانومتر به این صورت است که اختلاف میان میزان فشار (گاز یا مایع) درون لوله را با یک منبع بیرونی مقایسه میکند، این منبع بیرونی معمولاً یک نمونه شبیه سازی شده از جو زمین است. مانومترها انواع مختلفی دارند و سادهترین آنها یک لوله پیزومتر است که یک لوله سوار شده بر روی یک پایه است و مایع را نگه میدارد.
همانطور که گفتیم معمولترین مانومترها به شکل U هستند، که لولههای آن از یک سو آزاد است و از سوی دیگر به یک منبع گاز متصل است؛ این منبع همان نمونه شبیه سازی شده اتمسفر زمین است و میزان فشار مایع درون لوله نسبت به فشار درون منبع سنجیده میشود. اگر فشار مایع درون لوله یک واحد از مایع منبع بیشتر بشود مایع درون لوله پایین میرود و مایع منبع یک واحد بیشتر میشود، به این ترتیب میزان فشار مایع درون لوله اندازه گرفته میشود.
اندازه گیری فشار با فشارسنج
برای اندازه گیری فشار، بر روی مانومتر مقیاسی وجود دارد که اندازه گیری اختلاف ارتفاع مایع در هر دو ستون را امکانپذیر میکند. اختلاف ارتفاع مایع موجود در دو لوله میتواند مرجعی برای مقایسه نسبی فشارهای مختلف باشد. همچنین اگر چگالی مایع در فشارسنج بررسی و مشخص شده باشد، میتوان از آن برای محاسبه فشار مطلق هم استفاده کرد.
اندازه گیری پارامترهای دیگر با مانومتر
با استفاده از این وسیله میتوان متغیرهای دیگری مثل گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع را هم (بهطور غیر مستقیم) اندازه گرفت.
محاسبه فشار
محاسبه فشار در مانومتر با معادله زیر امکانپذیر است:
P=hgd
که شرح هر یک از متغیرها به شکل زیر است:
P = فشار
h = ارتفاع مایع
g = نیروی جاذبه
d = چگالی مایع
برای محاسبه اختلاف فشار از معادله P = Pa – P0 استفاده میشود، که Pa فشار مایعی است که میخواهیم مورد آزمایش قرار دهیم و P0 فشار مایع منبع مرجع است.
انواع فشارسنج
مانومترها بسته به کاربرد و موارد استفاده متنوعی که دارند در مدلها و با ساختارهای متفاوتی ساخته میشوند. در ادامه چند مدل فشارسنج را به شما معرفی میکنیم و به تشریح آنها میپردازیم:
مانومتر دیجیتال
فشارسنج دیجیتال مانومتری است که مقادیر فشار اندازه گیری شده را به صورت دیجیتالی و بر روی یک صفحه نمایش به کاربر نشان میدهد.
مانومتر روغنی
در برخی از تجهیزات که در حین کار لرزش زیادی دارند باید از مانومتر های دقیقتری استفاده کرد؛ مانومترهایی که عقربههایشان مقادیر را دقیقتر نشان بدهند. در چنین مواقعی میتوان از مانومتر روغنی استفاده کرد.
مانومتر اکسیژن
مانومتر اکسیژن یا همان رگولاتور اکسیژن؛ همان قطعهای است که در قسمت بالایی (خروجی) کپسول اکسیژن نصب میشود و میزان اکسیژن ورودی و خروجی را اندازه میگیرد و به کاربر امکان تنظیم آن را میدهد.
یک مانومتر بسازید
برای ساخت یک فشارسنج ساده به یک لوله پلاستیکی شفاف نیاز دارید؛ لولهای که سطح مایع از روی آن قابل مشاهده و اندازه گیری باشد، سپس لوله را به شکل U خم میکنید و آن را در جایی ثابت قرار میدهید. حالا باید لوله را از مایع پر کنید و به سطح مایه در دو لوله عمودی نگاه کنید، جایی که سطح مایع دو لوله برابر باشد نقطه صفر مانومتر شما در نظر گرفته میشود و میزان فشار مایعات درون لوله نسبت به این سطح سنجیده میشود.