ما هو مقياس الضغط وكيف يعمل؟

مقدمة:

أجهزة قياس الضغط هي أدوات لا غنى عنها في مختلف الصناعات، وتوفر معلومات مهمة حول ضغط الغازات أو السوائل داخل النظام. إنهم يلعبون دورًا محوريًا في مراقبة الظروف المثالية والحفاظ عليها في العمليات التي تتراوح من التصنيع إلى أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. في هذه المقالة، سوف نتعمق في أساسيات أجهزة قياس الضغط، ونستكشف ماهيتها وكيفية عملها.

أساسيات الضغط وقياس الضغط:

Static pressure and total pressure are fundamental concepts in fluid mechanics, each providing unique insights into the behavior of fluids in motion. At points A and B within a fluid flow, static pressure represents the force exerted by the fluid at rest, emphasizing its potential energy. This pressure is exerted perpendicular to the fluid’s motion and is crucial in systems where the fluid is relatively stationary or experiences minimal changes in velocity.

In contrast, dynamic pressure comes into play at point C in the flow. It is associated with the kinetic energy of a moving fluid, reflecting the force exerted parallel to the fluid’s motion. Dynamic pressure is directly influenced by the fluid’s velocity, making it a key parameter for understanding the impact of fluid motion on surfaces and structures within a system.

يجمع الضغط الإجمالي، الذي يشار إليه غالبًا باسم ضغط الركود، بين الضغوط الساكنة والديناميكية. عند النقطتين D وE، وخاصة عند نقطة الركود (D)، يصل السائل إلى حالة الراحة، ويحول كل طاقته الحركية إلى طاقة محتملة. وينتج عن هذا الحد الأقصى للضغط، المعروف باسم الضغط الكلي أو الركود. عندما يتحرك السائل من نقطة الركود إلى النقطة E، هناك تحول من الضغط الكلي إلى الضغط الساكن، مما يوضح التفاعل الديناميكي بين الطاقة الكامنة والطاقة الحركية في السائل.

 

تعريف مقياس الضغط:

مقياس الضغط هو جهاز ميكانيكي مصمم لقياس القوة التي يمارسها السائل (الغاز أو السائل) على جدران الحاوية الخاصة به. يتم التعبير عن هذه القوة عادةً بوحدات مثل رطل لكل بوصة مربعة (psi)، أو بار، أو باسكال، اعتمادًا على المنطقة ومعايير الصناعة.

 

مكونات مقياس الضغط:

1. الاتصال الهاتفي/العرض:وجه مقياس الضغط، غالبًا ما يكون دائريًا، حيث يُشار إلى القياس بصريًا. يتم تمييز القرص بقيم رقمية تتوافق مع الضغط الذي يتم قياسه.
2. المؤشر/الإبرة:يتحرك المؤشر أو الإبرة الموجودة على القرص للإشارة إلى الضغط الحالي. وهو متصل بعنصر استشعار الضغط داخل المقياس.
3. عنصر استشعار الضغط:يتفاعل هذا المكون الحاسم مع التغيرات في الضغط وينقل القوة إلى المؤشر. تشمل عناصر الاستشعار الشائعة أنابيب بوردون، والأغشية، والمنفاخ.
4. قضية:السكن الذي يحمي المكونات الداخلية من العوامل البيئية والأضرار. عادة ما تكون مصنوعة من مواد متينة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.

 

كيف تعمل أجهزة قياس الضغط:

The working principle of a pressure gauge depends on the type of pressure-sensing element used. Here, we’ll focus on the Bourdon tube, one of the most common designs:

1. أنبوب بوردون:
   1. يتم توصيل أنبوب منحني مجوف من أحد طرفيه بمصدر الضغط.
   2. مع زيادة الضغط، يستقيم أنبوب بوردون أو يتفكك.
   3. يتم نقل هذا التشوه إلى المؤشر المرفق، مما يؤدي إلى تحركه عبر القرص.
   4. درجة الحركة تتوافق مع الضغط الذي يمارس على الأنبوب.
2. الحجاب الحاجز ومنفاخ:
   1. في تصميمات الحجاب الحاجز والمنفاخ، يتشوه الغشاء المرن تحت الضغط.
   2. ينتقل هذا التشوه إلى آلية تحرك المؤشر على القرص.

 

خاتمة:

تعتبر أجهزة قياس الضغط أدوات حيوية لضمان سلامة وكفاءة العمليات الصناعية المختلفة. إن فهم مكوناتها ومبادئ عملها، وخاصة دور عناصر استشعار الضغط مثل أنابيب بوردون، يوفر معلومات قيمة حول موثوقيتها ودقتها. يؤكد الاستخدام الواسع النطاق لأجهزة قياس الضغط على أهميتها في الحفاظ على ظروف التشغيل المثلى عبر التطبيقات المتنوعة.