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:

يعد الضغط الساكن والضغط الكلي من المفاهيم الأساسية في ميكانيكا الموائع، ويقدم كل منهما رؤى فريدة حول سلوك الموائع المتحركة. عند النقطتين A وB داخل تدفق السائل، يمثل الضغط الساكن القوة التي يمارسها السائل في حالة الراحة، مما يؤكد على طاقته الكامنة. يتم ممارسة هذا الضغط بشكل عمودي على حركة السائل وهو أمر بالغ الأهمية في الأنظمة التي يكون فيها السائل ثابتًا نسبيًا أو يتعرض لتغيرات طفيفة في السرعة.

وفي المقابل، يلعب الضغط الديناميكي دورًا عند النقطة C في التدفق. ويرتبط بالطاقة الحركية لسائل متحرك، مما يعكس القوة المبذولة بالتوازي مع حركة السائل. يتأثر الضغط الديناميكي بشكل مباشر بسرعة السائل، مما يجعله معلمة أساسية لفهم تأثير حركة السوائل على الأسطح والهياكل داخل النظام.

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:

يعتمد مبدأ عمل مقياس الضغط على نوع عنصر استشعار الضغط المستخدم. سنركز هنا على أنبوب بوردون، وهو أحد التصميمات الأكثر شيوعًا:

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.