4. Давление. Способы измерения. Жидкостные средства измерения давления с гидростатическим уравновешиванием.

Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

Давление бывает: атмосферное, абсолютное, избыточное и вакуум (разрежение).

Атмосферное (барометрическое) давление - давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.

Абсолютное давление - давление, отсчитанное от абсолютного нуля. За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачан воздух.

Избыточное давление - разность между абсолютным и барометрическим давлениями.

Вакуум (разрежение) - разность между барометрическим и абсолютным давлениями.

Разнообразие видов измеряемых давлений, а также областей их применения привило к использованию наряду с системной единицей давления и внесистемных единиц: бар, миллиметр ртутного столба (мм.рт.ст.), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²), килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м²), миллиметр водного столба (мм.вод.ст.).

Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия.

По виду измеряемого давления:

манометры избыточного давления - для измерения избыточного давления;

манометры абсолютного давления - для измерения давления, отсчитанного от абсолютного нуля;

барометры - для измерения атмосферного давления;

вакуумметры - для измерения вакуума (разрежения);

мановакуумметры - для измерения избыточного давления и вакуума (разряжения);

напоромеры - манометры малых избыточных давлений (до 40кПа);

тягомеры - вакуумметры с верхним пределом измерения не более – 40кПа;

тягонапоромеры - мановакуумметры с диапазоном измерений +20÷-20 кПа;

вакуумметры остаточного давления - вакуумметры, предназначенные для измерения глубокого вакуума или остаточного давления, т.е. абсолютных давлений менее 200 Па;

дифференциальные манометры - средства измерений разности давлений.

По принципу действия подразделяют на:

жидкостные, поршневые, деформационные (пружинные), ионизационные, тепловые, электрические и др.

В настоящее время существует большой парк средств измерений давления, позволяющий осуществить измерение давления в диапазоне 10^-12 ÷ 10¹¹.

Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием.

В жидкостных приборах с гидростатическим уравновешивание мерой измеряемого давления является высота столба рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости, называемой затворной или манометрической, применяются дистиллированная вода, ртуть, этиловый спирт, трансформаторное масло.

К числу жидкостных средств измерений давления (разности давлений и разрежения) с гидростатическим уравновешиванием, которые еще применяются на технологических потоках, относятся поплавковые и колокольные.

И ещё V-образные, где

Поплавковые дифманометры.

Принцип действия поплавковых дифманометров основан на уравновешивании измеряемого перепада давления гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Поплавковый дифманометр представляет собой два сообщающихся сосуда. Для поплавковых дифманометров предельный номинальный перепад ΔP_ном связан с максимальным измеряемым перепадом ΔP = P₁ – P₂ соотношением:

ΔP_ном = ΔP(1- ) где ρ_ж, ρ_c - плотности рабочей жидкости и среды при температуре 20⁰С и атмосферном давлении.

Поплавковые дифманометры рассчитаны на номинальные перепады давления, верхние пределы которых ограничены значениями от 6,3 кПа до 0,10 МПа. Поплавковые дифманометры используются при статических давлениях измеряемой среды не более 25 МПа. Класс точности поплавковых дифманометров 1,0 и 1,5. Высокая точность, измерений и возможность регистрации показаний без применения специальных источников энергии являются преимуществами дифманометров данного типа. Основным их недостатком является наличие токсичной жидкости - ртути, которая при резких изменениях давления может загрязнять объект измерения или окружающую среду.

Колокольные дифманометры.

Дифманометры этого типа представляют собой колокол, погруженный в рабочую жидкость и перемещающийся под влиянием разности давлений. Противодействующая сила создается за счет утяжеления колокола при его подъеме и уменьшении тяжести колокола при его погружении. Достигается это за счет изменения гидростатической подъемной силы, действующей на колокол согласно закону Архимеда.

Принцип действия колокольного дифманометра поясняет рис.б,в. Если давления в измерительных камерах 2 и 3 равны между собой, то колокол 1 находится в положении, показанном на рис. б. Если перепад давлений на колоколе получает некоторое приращение d(Р1-Р2), то колокол всплывает. Всплытие происходит до тех пор, пока изменение подъемной силы от перепада давления на колокол и изменение гидростатической подъемной силы не уравновесятся.

Колокольные дифманометры с гидростатическим уравновешиванием обладают высокой чувствительностью и могут быть использованы для измерения малых давлений, перепадов давлений и разрежений.