Способы измерения давления

Давление может быть абсо­лютным, избыточным и давлением вакуума. При решении при­кладных задач наиболее часто используются избыточные давления, поэтому измерению этих давлений необходимо уделить наи­большее внимание.

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр, который представляет собой вертикально ус­тановленную прозрачную трубку (рис. 2.2, а). В соответствии с (2.1)

= Pa+ Hpg

Поскольку в избыточной системе давлений р_а= 0, то из форму­лы следует пропорциональная связь между давлением р_из6 и высо­той Н:

= Hpg.(2.3)

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэто­му иногда давления выражают в единицах высоты столба опреде­ленной жидкости. Например, атмосферное давление, равное 760 мм рт. ст., соответствует высоте ртутного столба 760 мм в пьезометре. Подставив это значение в (2.3) при р_рх= 13 600 кг/м³, получим атмосферное давление, равное 1,013-10⁵Па. Эта величина называ­ется физической атмосферой. Она отличается от технической ат­мосферы, которая соответствует 736 мм рт. ст. Это число можно получить, если подставить в (2.3) р_тЪ= 1 ат и вычис­лить высоту Н.

Пьезометр прост по конструкции и обеспечивает высокую точ­ность измерений. Однако он не позволяет измерять большие давле­ния. Подтвердим это на следующем примере. Пусть пьезометром необходимо измерить избыточное давление р_т5 = 0,1 МПа к 1 ат в жидкости с плотностью, равной плотности воды (р = 1000 кг/м³). Тогда из формулы (2.3) при заданных условиях получим высоту столба воды в пьезометре Юм, что является весьма значитель­ной величиной. В машиностроении используются более высокие давления (в сотни атмосфер), что ограничивает применение пье­зометров.

Аналогичные по принципу работы приборы с использова­нием ртути позволяют в 13,6 раза уменьшить пьезометричес­кие высоты (ртуть в 13,6 раза тяжелее воды). Но ртуть ядови­та, и такие приборы в маши­ностроении практически пере­стали применяться.

Р ^

Рис. 2.2. Измерение избыточного давления пьезометром (а) и вакуума жидкостным вакуумметром (б)

Широкое распространение в технике для измерения давлений получили пружинные ма­нометры. Основным элементом такого прибора (рис. 2.3) является пружинящая тонкостенная трубка 1 (обычно латунная). Один из концов трубки запаян и подвижен, а второй закреплен, и к нему под­водится измеряемое давление. Под­вижный конец трубки 1 кинемати­чески связан со стрелкой 3. При из­менении давления он изменяет свое положение и перемещает стрелку 3, которая указывает на соответствую­щее число на шкале 2.

Приборы, измеряющие давление вакуума (разрежение), по принципу действия не отличаются от прибо­ров для измерения избыточного дав­ления. Это является следствием того, что избыточное давление и давле­ние вакуума всегда равны по вели­чине, но имеют разные знаки. Если в сосуде на рис. 2.2, б будет иметь место вакуум, то уровень жидкости в стеклян­ной трубке будет располагаться ниже уровня жидкости в баке. По­этому этот же прибор можно использовать для измерения вакуу­ма, а высота Н' будет пропорциональна его величине р_вак = H'pg.