Приборы для измерения давления

Срс 6. Приборы для измерения давления.

Давление  в жидкости измеряется приборами:

— пьезометрами,

— манометрами,

— вакуумметрами.

Пьезометры и манометры измеряют избыточное или манометрическое  давление, то есть они работают, если полное давление в жидкости превышает  величину, равную одной атмосфере pатм = 1 кгс/см2= = 0,1 МПа. Эти приборы показывают долю давления сверх атмосферного. Для измерения в жидкости полного давления p необходимо к манометрическому давлению pман прибавить атмосферное давление pатм, снятое с барометра. Часто в гидравлике атмосферное давление считается величиной постоянной pатм = 101325 » 100000 Па.

Пьезометр обычно представляет собой  вертикальную стеклянную трубку, нижняя часть которой сообщается с исследуемой  точкой в жидкости, где нужно измерить давление а верхняя её часть открыта в атмосферу. Высота столба жидкости в пьезометре hp является показанием этого прибора и позволяет измерять избыточное (манометрическое) давление в точке по соотношению

pизб = g hp .                                                (6.1)

где hp — пьезометрический напор (высота), м.

Упомянутые пьезометры применяются  главным образом для лабораторных исследований. Их верхний предел измерения  ограничен высотой до 5 м, однако их преимущество перед манометрами состоит в непосредственном измерении давления с помощью пьезометрической высоты столба жидкости без промежуточных передаточных механизмов.

В качестве пьезометра может быть использован любой колодец, котлован, скважина с водой или даже любой  замер глубины воды в открытом резервуаре, так как он даёт нам  величину hp . Манометры  чаще всего применяются механические, реже — жидкостные. Все манометры измеряют не полное давление, а избыточное

pман = pизб = p – pатм .                 (6.2) 

Преимуществами манометров перед  пьезометрами являются более широкие  пределы измерения, однако есть и  недостаток: они требуют контроля их показаний. Манометры, выпускаемые  в последнее время, градуируются в единицах СИ: МПа или кПа . Однако всё ещё продолжают применяться и старые манометры со шкалой в кгс/см2, они удобны тем, что эта единица равна одной атмосфере (см. с. 9). Нулевое показание любого манометра соответствует полному давлению p, равному одной атмосфере.

Вакуумметр по своему внешнему виду напоминает манометр. Показывает он ту долю давления, которая дополняет полное давление в жидкости до величины одной атмосферы. Вакуум в жидкости — это не пустота, а такое состояние жидкости, когда полное давление в ней меньше атмосферного на величину pв, которая измеряется вакуумметром. Вакуумметрическое давление pв, показываемое прибором, связано с полным и атмосферным так:

pв = pатм – p ,                                            (6.3)

то  есть, вакуум — это разность между  атмосферным и полным давлением.

Величина вакуума pв не может быть больше одной атмосферы, то есть предельное значение pв » 100000 Па, так как полное давление не может быть меньше абсолютного нуля.

Для закрепления понятий пьезометрической высоты hp, манометрического pман или избыточного pизб давления и вакуума pв приведём примеры снятия показаний с приборов:

— пьезометр, показывающий hp = 160 см вод. ст., соответствует в единицах СИ избыточному (манометрическому) давлению pизб = = pман = 16000 Па и полному давлению p = 100000 + 16000 = 116000 Па;

— манометр с показаниями pман = 2,5 кгс/см2 соответствует водяному столбу hp = 25 м и полному давлению в СИ p = 0,35 МПа;

— вакуумметр, показывающий pв = 0,04 МПа, соответствует полному давлению p = 100000 – 40000 = 60000 Па, что составляет 60 % от атмосферного pатм.

Эти примеры можно решать «в уме», если для перевода единиц давления и напора использовать соотношение, приведённое на с. 9. Рекомендуется  заучить наизусть упомянутое соотношение  связи единиц давления в различных  системах измерения.