Способы измерения давления.

Основы гидравлики и теплотехники (20.01.2022г)

Тема - Основные законы гидростатики, кинематики и динамики движущихся потоков.

1.Изучить материал -основныезаконы гидростатики, кинематики и динамики движущихся потоков.

2.Способы и приборы измерения давления.

ГИДРОСТАТИКА.

1. Основной закон гидростатики.

Рассматривая равновесие жидкости плотностью ρ под действием одной массовой силы (силы тяжести), получим связь между давлением на свободной поверхности жидкости р ₀ (рис. 5) и давлении р в произвольно выбранной точке внутри жидкости

р = р ₀ + ρ∙g∙h, (10)

где h - расстояние по вертикали между точками с известным и определяемым давлениями (глубина погружения).

Отметим, что глубина h может быть как положительной, так и отрицательной. Т.е. если точка, в которой определяем давление располагается выше точки с исходным давлением, то в математической записи основного закона гидростатики знак "+" меняется на "-" и

р = р ₀ - ρ∙g∙h.

Способы измерения давления.

На практике наиболее важным является измерение избыточных давлений.

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр, который представляет собой вертикально установленную прозрачную трубку (рис.6). Тогда, в соответствие с (10),

р _изб = р _a + ρ∙g∙Н. (11)

А так как в избыточных давлениях р _a = 0, то из (11) следует пропорциональная связь между давлением р _изб и высотой Н

р _изб = ρ∙g∙Н. (12)

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления численно выражают в единицах высоты столба соответствующей жидкости. Например: "атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба".

Следует понимать, что данное давление пропорционально пьезометрической высоте ртути величиной 760 мм. Подставив эту величину в (12) при ρ _рт = 13600 кг/м³, получим атмосферное давление равное 1,013.105 Па. Эта величина называется физической атмосферой. Она отличается от технической атмосферы (см. раздел 1.1), которая соответствует 736 мм ртутного столба.

Пьезометр прост по конструкции обеспечивает высокую точность измерений. Однако, не позволяет измерять высокие давления.

Наиболее широкое распространение в технических измерениях давлений получили пружинные манометры (рис.7). Основным элементом такого прибора является пружинящая тонкостенная трубка 1 (обычно латунная), один из концов которой запаян и подвижен, a второй закреплён и к нему подводится измеряемое давление. За счет разницы сил р _изб∙S_нар > р _изб∙S_вн при изменении давления подвижный конец трубки 1, кинематически связанный со стрелкой 2, будет изменять свое положение и перемещать стрелку, которая указывает соответствующее давление на шкале манометра 3.

Аналогичные приборы используются для измерения вакуума. B этом случае их называют вакуумметры. Приборы позволяющие измерять как избыточные дав­ления, так и вакуум носят название мановакуумметры.

Измерение абсолютных давлений в инженерной практике обычно не проводят. Исключение составляет измерение атмосферного давления c помощью барометра.