Приборы для измерения давления

Рисунок 9 – Пьезометр.

Давление измеряют жидкостными и пружинными манометрами, а также пьезометрами.

Пьезометром измеряют давление жидкости высотой столба той же жидкости. Он представляет собой открытую сверху трубку, присоединенную нижним концом к месту измерения давления (рис. 9). Жидкость в пьезометре поднимается (если давление в месте измерения больше атмосферного) на высоту Н_п, называемую пьезометрической высотой. При этом давление в точке измерения складывается из давления pi на свобод­ную поверхность жидкости, заключенной в сосуд, и давления столба жид­кости высотой Н. Оно уравновешивается давлением в пьезометре p_a + pgH_n: pgH = p_a + pgH_n.

Откуда или

Таким образом, чем больше разность давления на свободную поверхность жидкости, заключенной в сосуд, и атмосферного давления, тем больше разность высот уровней жидкости в пьезометре и в сосуде.

Пьезометрами измеряют давление жидкости, в частности воды, незначительно отличающееся от атмосферного, так как большие избыточные давления могут быть уравновешены лишь давлением столба воды большой высоты.

Рисунок 10 – Пружинный манометр: 1-трубка; 2-стрелка.

Пружинными манометрами измеряют значительные давления жидкостей и газов. Схема такого манометра показана на рис. 10. Он состоит из спиральной трубки 1, один конец которой запаян, а другой, открытый, конец сообщается с. сосудом, в котором измеряют давление. Рабочее тело оказывает давление р на внутреннюю поверхность трубки. На внешнюю ее поверхность действует давление р_а наружного воздуха. Под действием разности давлений р – р_а = р_ман трубка раскручивается (выпрямляется) тем сильнее, чем больше эта разность. К запаянному концу трубки прикреплен механизм, поворачивающий на соответствующий угол указательную стрелку 2.

Таким образом, с помощью манометра измеряют не абсолютное давление в сосуде, а избыточное давление в нем. Абсолютное давление в сосуде.

где р_ман – давление, которое показывает манометр.

Вакуумметры применяют для измерения вакуума. Абсолютное дав­ление среды, измеренное вакуумметром:

Рисунок 11 – Жидкостный U - образный манометр.

Жидкостные U-образные манометры (рис. 11) применяют для измерения малых давлений. Измеряемое давление зависит от плотности применяемой в манометре жидкости, поэтому при пользовании жидкостными манометрами следует оговаривать, какая жидкость употребляется. Наиболее часто в жидкостных манометрах используют ртуть, воду или спирт.

Рисунок 12 – Микроманометр: 1-резервуар; 2-наклонная трубка

Для измерения малых давлений с высокой точностью применяют микроманометры (рис. 12.). Такой микроманометр состоит из резервуара 1 и наклонной трубки 2 со шкалой. В резервуар налита жидкость (чаще всего спирт), а один конец трубки входит в резервуар, образуя с ним сообщающиеся сосуды. При давлении p = p₁ – р₂ на жидкость в сосуде, она перемещается в трубке и занимает на шкале положение L. При угле a наклона трубки, давление, измеряемое микроманометром, определяют по формуле р = pgL × sina.

Прибор монтируют в корпусе, устанавливаемом с помощью регули­ровочных винтов строго по уровню.

Для измерения разности давлений в двух резервуарах или в двух точках одного трубопровода часто применяют так называемые дифференциаль­ные манометры. Схема присоединения такого манометра к измеряемму объекту показана на рис. 13.

Рисунок 13 – Дифференциальный манометр.

Пусть на поверхности жидкости плотностью r в сосуде А давление р_А, на поверхности жидкости с той же плотностью r в сосуде В - давление р_в. Если манометр заполнен жидкостью, плотность которой р_ман, то можно записать следующее равенство:

Учитывая, что h₂ – h₁ = – h, получим

Таким образом, разность давлений определяется разностью уровней жидкостей в коленах дифференциального манометра и разностью плотно­стей жидкостей в манометре и измеряемых резервуарах.