Жидкостные приборы для измерения давления, принцип их действия.

Жидкостные приборы для измерения давлений, принцип их действия.

К жидкостным относятся приборы, основанные на гидростатическом принципе действия,

заключающемся в том, что измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота которого служит мерой давления.

Приборы для измерения давления весьма разнообразны. Они классифицируются по различным признакам.

По характеру измеряемой величины приборы разделяются на:

- пьезометры - для измерения избыточного давления, т.е. разности между абсолютным и атмосферным давлением;

- вакуумметры - для измерения вакуума, т.е. разности между атмосферным и абсолютным давлением;

- дифференциальные манометры (дифманометры) для измерения произвольной разности давлений в двух произвольных точках.

- мановакууметры – для измерения как избыточного, так и

вакуумметрического давления.

Простейшим из жидкостных приборов является пьезометр - вертикальная стеклянная трубка диаметром 8-10 мм, снабжённая шкалой. Один конец трубки открыт и сообщается с атмосферой, другой присоединен к области, в котором измеряется давление. Под действием избыточного давления в сосуде жидкость поднимается по пьезометру на высоту Н, называемую в данном

случае пьезометрической высотой

 

Абсолютное давление в точке присоединения пьезометра вычисляется по формуле pабс = pатм + γhp

или

pабс = pатм + pизб

Избыточное давление на том же уровне может быть определено по формуле pизб = pабс − pатм = γhp.

Вакуумметр (или обратный пьезометр) представляет собой изогнутую трубку, один конец которой помещается в область вакуума, а другой – в открытый сосуд, заполненный жидкостью. Так как в области вакуума pатм > pвак, то жидкость под действием атмосферного давления из открытого

сосуда поднимется в трубке на высоту hвак, называемую в данном случае вакуумметрической высотой.

Величина вакуумметрического давления может быть определена из условия равновесия pабс + γhв = pатм,

откуда следует, что

pвак = pатм − pабс = γhвак

Величина вакуумметрического давления так же может быть выражена высотой столба жидкости, т.е. вакуумметрической высотой

hвак =pвак/γ

Жидкостные мановакууметры представляют собой U-образную трубку, один конец которой

присоединён к области измерения давления (избыточного или вакуумметрического), а другой открыт в атмосферу.

Трубка заполнена рабочей жидкостью (вода, масло, ртуть и др.). До подключения U-образного манометра к области давления рабочая жидкость в обоих коленах будет стоять на одном уровне.

После подключения - уровень рабочей жидкости в коленах будет либо снижаться, либо повышаться до установления равновесия. Разность

высот уровней жидкости в коленах является показанием прибора. Для отсчёта показаний прибор снабжён шкалой.

Показание прибора (значение h) зависит от разности давлений на поверхностях жидкости в коленах U-образного монавакууметра. Если давление в жидкости рассматриваемого сосуда

больше атмосферного, то уровень жидкости в левом колене будет ниже, чем в правом (открытым в атмосферу). Следовательно мановакууметр показывает величину избыточного давления.

Если давление в сосуде меньше атмосферного, то уровень жидкости в левом колене будет выше, чем в правом (открытым в атмосферу). Следовательно, мановакууметр показывает величину

вакуумметрического давления.

Из уравнения равновесия для первого случая pабс + ρghA = pатм + ρgh

получим

pабс − pатм = ρgh − ρghA.

Прибор измеряет избыточное давление, если pабс − pатм > 0, или вакуум, если pабс − pатм < 0.

Для определения разности давлений в двух произвольно взятых в точках применяется

жидкостный дифференциальный манометр, который представляет собой U- образную стеклянную трубку, частично

заполненную жидкостью.

Жидкостный дифманометр даёт показания разности (перепада) давлений, выраженной высотой столба налитой в него жидкости

h =(p1−p2)/γ

Следует обратить внимание на то, что избыточное давление или вакуум равны весовому давлению только в том случае, если в какой-либо точке столба жидкости давление оказалось равным атмосферному!