Вакуум, приборы для их измерения

Различают абсолютное, избыточное давление, вакуум, или разрежение. Если абсолютное давление больше атмосферного, то наблюдается избыточное давление, если меньше – вакуум (вакуумметрическое давление) (рис. 1.2).

Рассмотрим первый случай: . Тогда имеем:

. (1.8)

Согласно формуле (1.8), если давление на свободной поверхности , то весовое давление .

Рис. 1.2. Шкала давлений

Избыточное давление бывает и на свободной поверхности.

Рассмотрим второй случай:

Тогда имеем:

. (1.9)

Если давление в жидкости меньше атмосферного, то состояние жидкости характеризуется разрежением (вакуумом). Вакуумметрическое давление (вакуум) определяется из (1.9):

. (1.10)

Шкалы абсолютных и избыточных давлений являются неограниченными, шкала вакуума ограничена – она меняется
от атмосферного давления до нуля.

Для измерения гидростатического давления применяются различные приборы. Их можно подразделить на две основные группы: жидкостные
и механические.

Простейший жидкостной прибор – пьезометр (рис. 1.3). Пьезометр – открытая с обоих концов стеклянная трубка, которая одним концом присоединяется к источнику давления.

Абсолютное давление p определяется по формуле:

, (1.11)

где – пьезометрическая высота.

Пьезометры используют для измерения низких давлений . Для измерения высоких давлений применяются ртутные манометры (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Пьезометр	Рис. 1.4. Ртутный манометр

Абсолютное давление измеряется по формуле:

. (1.12)

Вместо ртути могут быть использованы другие жидкости, плотность которых гораздо выше плотности жидкости, находящейся в резервуаре.

Для измерения перепада давления применяются жидкостные дифференциальные манометры (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Ртутный дифференциальный манометр

Используется следующая формула для измерения разности давлений:

. (1.13)

Пьезометры могут быть использованы и для измерения вакуума
(рис. 1.6). Абсолютное давление в сосуде определяется по формуле:

(1.14)

Рис. 1.6. Измерение вакуума

Следовательно:

(1.15)

Обычно называют вакуумметрической высотой и обозначают

Жидкостные манометры просты по конструкции, характеризуются большой точностью измерений, однако они применяются для измерения сравнительно небольших давлений. Для измерения больших давлений применяются механические манометры. В механических манометрах жидкость измеряется величиной деформации гибкого элемента (полой пружины, мембраны). Механические манометры могут применяться и для измерения малых давлений и вакуума (моновакуумметры). Широкое распространение нашли сильфонные перепадомеры, дифференциальные сильфонные манометры.