Приборы для измерения давления.

Приборы для измерения гидростатического давления можно подразделить на две основные группы: жидкостные и механические.

Простейшим прибором жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости.

Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра обычно не менее 5мм, открытую с одного конца. Второй конец трубки присоединен к сосуду, в котором измеряют давление.

Пусть давление на поверхности жидкости в сосуде будет выше атмосферного, тогда жидкость в трубке пьезометра поднимается выше уровня жидкости в сосуде на некоторую высоту . Гидростатическое давление жидкости в точке А, взятой у основания пьезометрической трубки на глубине h от свободной поверхности жидкости в сосуде, определяются по основному уравнению гидростатики: , следовательно h_п+h=(P_a -P_aт) / ρg

кроме того Pа=P+ρgh

и находим P=P_ат+ρgh_п

Как видно, высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке, так называемая пьезометрическая высота, характеризует избыточное давление в сосуде и может служить для определения его значения.

Давление равное 1 Па, соответствует ртутному столбу высотой 0,0075 мм. или водяному столбу высотой 0,102 мм.

Физическая атмосфера (1,033 ) определяется ртутным столбом высотой 760 мм. Для нефти и нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность, высота столба жидкости в пьезометре будет больше.

Пьезометр очень чувствительный и точный прибор, однако он удобен только при измерении небольших давлений. Для значительных давлений трубка пьезометра должна быть чрезмерно длинной, что осложняет его применение. В том случае используют так называемые жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не жидкостью, находящейся в сосуде, а жидкостью большей плотности, обычно такой жидкостью является ртуть. Так как плотность ртути больше плотности воды в 13,6 раза, то трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической и сам прибор компактнее.

Ртутный манометр представляет собой -образную стеклянную трубку, изогнутое колено которой заполняется ртутью. Под действием давления p в сосуде уровень ртути в левом колене понижается, а в правом- повышается. При этом гидростатическое давление в точке А, взятой на поверхности ртути в левом колене определяется по аналогии указанной выше:

, где , - плоскости жидкости в сосуде и ртути. Отс юда .

Для измерения высоких давлений применяют поршневой манометр, представляющий собой обращенный гидравлический пресс.

Поршневой манометр состоит из трубки А, через которую измеряемое давление передается на поршень В оканчивающийся широкой металлической пластинкой С. Под пластинкой находиться резиновая диафрагма Д, соприкасающаяся с водой, заполняющей короткое колено манометра. Нижнюю часть этого колена и открытую трубку G заполняют ртутью.

Если обозначить площадь поршня, F- площадь металлической пластинки, h- высоту ртути в металлической трубке, то согласно уравнению равновесия .

Из этого выражения видно, что, поршневой манометр при сравнительно малой высоте ртутного столба позволяет измерять весьма высокие давления.