Приборы для измерения давления

Пьезометр – простейшее устройство для измерения давления (рис. 2.9). Представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединён к ёмкости, в которой измеряется давление. По пьезометру можно определить пьезометрическую высоту, равную , представляющую собой высоту столба жидкости, соответствующую данному давлению Р (абсолютному или избыточному).

, где

Р_абс. – абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра; Р_а – атмосферное давление.

Отсюда, высота подъёма жидкости в пьезометре:

, где

Р_изб_. – избыточное давление на уровне присоединения пьезометра.

Если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объёма жидкости равна глубине расположения этой точки.

Простейшим устройством для измерения вакуума может служить стеклянная трубка, показанная на рис.2.6 в двух вариантах. Вакуум в жидкости А можно измерять при помощи U-образной трубки или перевёрнутой U-образной трубки, один конец которой опущен в сосуд с жидкостью.

Для измерения давления жидкостей и газов в лабораторных условиях помимо пьезометра пользуются жидкостными и механическими манометрами (рис.2.11).

Так называемый U-образный манометр (рис.2.11.а) представляет собой изогнутую стеклянную трубку, содержащую ртуть. При измерении наибольших давлений газа вместо ртути применяют спирт, воду и иногда тетрабромэтан (ρ=2,95).

Рис.2.9. Пьезометр, присоединённый к баку

Рис.2.10. Простейшие вакууметры

Рис. 2.11. Схемы жидкостных манометров

Если измеряется давление жидкости в точке М, и соединительная трубка заполнена этой же жидкостью, то следует учитывать высоту расположения манометра над точкой М. Так, избыточное давление в точке М:

Чашечный манометр (рис.2.11,б) удобнее описанного выше тем, что при пользовании им необходимо фиксировать положение лишь одного уровня жидкости (при достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным).

Для измерения разности давлений в двух точках служат дифференциальные манометры, простейший из которых - U-образный манометр показан на рис.2.11,в. Если при помощи такого манометра, обычно заполняемого ртутью, измерена разность давлений Р₁ и Р₂в жидкости плотностью ρ, которая полностью заполняет соединительные трубки, то:

Для измерения малых перепадов давления воды применяют двухжидкостный микроманометр, представляющий собой перевёрнутую U-образную трубку с маслом или керосином в верхней части (рис.2.11,г). Для этого случая:

Двухжидкостный чашечный манометр (рис.2.11,д) предназначен для измерения давлений или разрежений воздуха в интервале от 0,01 до 0,05 МПа, когда спиртовой или водяной манометр даёт чрезмерно высокий столб спирта или воды, а потому неудобен для пользования, а ртутный манометр не даёт необходимой точности из-за недостаточной высоты столба ртути. Таким манометром, например, пользуются при опытах в скоростных аэродинамических трубах. В чашке – ртуть, в трубке – спирт, керосин или иная жидкость. Соответствующим подбором диаметров верхнего d₁и нижнего d₂участков трубки можно получить любую условную плотность ρ_усл., входящую в формулу Р = Hρ_усл.g , где Р – измеряемое давление (или разряжение); Н – показание манометра.

Наряду с механическими манометрами применяют электрические манометры. В качестве чувствительного элемента (датчика) в электроманометре используют мембрану. Под действием измеряемого давления мембрана деформируется и через передаточный механизм перемещает движок потенциометра.

Иллюстрации к Лекции 3: ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ

Гидродинамика - раздел гидравлики, в котором изучаются законы движения жидкости и её взаимодействие с неподвижными и подвижными поверхностями.

Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения.

Рис. 3.1. Живые сечения: а - трубы, б - клапана

Смоченный периметр χ("хи") - часть периметра живого сечения, ограниченное твердыми стенками (рис.3.2, выделен утолщенной линией)

Рис. 3.2. Смоченный периметр

Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω:

Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной. Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока, называется элементарной струйкой.

Рис. 3.3. Линия тока и струйка