Способы измерения давления

ГИДРОСТАТИКА.

2.1. Основной закон гидростатики.

Рассматривая равновесие жидкости плотностью ρ под действием одной массовой силы (силы тяжести), получим связь между давлением на свободной поверхности жидкости р ₀ (рис. 5) и давлении р в произвольно выбранной точке внутри жидкости

р = р ₀ + ρ∙g∙h, (10)

где h - расстояние по вертикали между точками с известным и определяемым давлениями (глубина погружения).

Отметим, что глубина h может быть как положительной, так и отрицательной. Т.е. если точка, в которой определяем давление располагается выше точки с исходным давлением, то в математической записи основного закона гидростатики знак "+" меняется на "-" и

р = р ₀ - ρ∙g∙h.

На практике наиболее важным является измерение избыточных давлений.

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр, который представляет собой вертикально установленную прозрачную трубку (рис.6). Тогда, в соответствие с (10),

р _изб = р _a + ρ∙g∙Н. (11)

А так как в избыточных давлениях р _a = 0, то из (11) следует пропорциональная связь между давлением р _изб и высотой Н

р _изб = ρ∙g∙Н. (12)

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления численно выражают в единицах высоты столба соответствующей жидкости. Например: "атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба".

Следует понимать, что данное давление пропорционально пьезометрической высоте ртути величиной 760 мм. Подставив эту величину в (12) при ρ _рт = 13600 кг/м³, получим атмосферное давление равное 1,013.105 Па. Эта величина называется физической атмосферой. Она отличается от технической атмосферы (см. раздел 1.1), которая соответствует 736 мм ртутного столба.

Пьезометр прост по конструкции и обеспечивает высокую точность измерений. Однако, не позволяет измерять высокие давления.

Наиболее широкое распространение в технических измерениях давлений получили пружинные манометры (рис.7). Основным элементом такого прибора является пружинящая тонкостенная трубка 1 (обычно латунная), один из концов которой запаян и подвижен, a второй закреплён и к нему подводится измеряемое давление. За счет разницы сил р _изб∙S_нар > р _изб∙S_вн при изменении давления подвижный конец трубки 1, кинематически связанный со стрелкой 2, будет изменять свое положение и перемещать стрелку, которая указывает соответствующее давление на шкале манометра 3.

Аналогичные приборы используются для измерения вакуума. B этом случае их называют вакуумметры. Приборы позволяющие измерять как избыточные дав­ления, так и вакуум носят название мановакуумметры.

Измерение абсолютных давлений в инженерной практике обычно не проводят. Исключение составляет измерение атмосферного давления c помощью барометра.

Дата добавления: 2013-12-14