ДАВЛЕНИЕ, СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ЕГО ИЗМЕРЕНИЯ

Контроль за протеканием технологических процессов во многих отраслях науки и техники связан с измерением давления или величины напора жидкости.

Требования, предъявляемые современной наукой и техникой к приборам для измерения давления, чрезвычайно разнообразны. Прежде всего, весьма широк диапазон измеряемой величины. Так, в вакуумной технике приходится измерять давления порядка миллионных долей миллиметра ртутного столба, а в научной практике применяются давления порядка сотен тысяч МПа. Возрастают требования к точности измерений, усложняются объекты исследования, накладывающие дополнительные условия на конструктивное оформление приборов.

Науку о точных измерениях называют метрологией. Она рассматривает единицы физических величин, методы, средства и обработку результатов измерений.

Давление и единицы его измерения

Единицы измерения бывают независимыми (исходными, основными)
и производными. Основные – единицы, размер которых устанавливается произвольно, независимо от размеров других единиц. Различные системы единиц отличаются тем, какие единицы приняты за основные.

С 1 января 1963 года в нашей стране была установлена Международная система единиц измерения СИ (система интернациональная), принятая
в 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В системе СИ
за основные единицы измерения приняты: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), Кельвин (К), Ампер (А), моль (моль), кандела (кд). Давление имеет производную единицу измерения.

Ранее в гидравлике широко использовались физическая (СГС) и техническая (МКГСС) системы единиц измерения. Основными единицами измерения в физической системе приняты: сантиметр (см), грамм (г), секунда (с); в технической – метр (м), килограмм-сила (кгс), секунда (с). Единицы физических величин систем и их размерности показаны в Приложении 1.

Давление - физическая скалярная величина, равная отношению перпендикулярно действующей силы, равномерно распределенной
по поверхности тела, к площади этой поверхности.

(1.1.)

Размерность давления в системе СИ: Н/м² или Па (паскаль).

Не все приборы, применяемые для измерения давлений, отградуированы в единицах, кратных Па. В технике и промышленности обычно используют внесистемную единицу – техническую атмосферу:

1 ат=1 кгс/см² = 9,81·10⁴Па.

Кроме того, как следует давление может быть выражено высотой столба какой-либо жидкости. Легко убедиться, что давление в 1атм создается такими столбами воды и ртути:

1 ат ~ 10 м в ст (метров водяного столба);

1 ат – 735 мм рт ст (миллиметров ртутного столба).

Таблица1. Соответствие единиц измерения давления в различных метрических системах

	Техническая система	Международная система СИ	Столб жидкости
Вода 15 0С ρвода= 1,00·103	Ртуть 15 0С ρртуть= 13,60·103
1ат – техническая атмосфера*	1 =1·104	1ат·g = 9,81·104 Па
= 10 м в ст	= 735 мм рт ст
1атм – физическая атмосфера		1атм = 101325 Па		= 760 мм рт ст.

* техническая атмосфера отличается от физической тем, что сформировалась при переводе единиц измерения давления из технической системы измерения в систему СИ. Физическая атмосфера – среднее давление на уровне мирового океана (Россия – уровень Балтийского моря).

В гидростатике рассматривают абсолютное давление р_абс, избыточное (манометрическое) давление р_изб (р_м), вакуумметрическое давление р_вак, а также атмосферное давление р_атм.

Атмосферное давление – давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице площади.

Если давление р отсчитывают от абсолютного нуля, то его называют абсолютным давлением р_абс. Если давление отсчитывают от относительного нули (от атмосферного давления), то оно называется избыточным р_изб или манометрическим р_м. Схема к определению давлений показана на рис. 1.1.
и 1.2.

Рис. 1.1. Схема к определению абсолютного и избыточного давлений

Рис. 1.2. Шкала давлений

Избыточным (манометрическим) давлением в точке А рис. 1.2. называется превышение абсолютного давления над атмосферным. Абсолютное давление в точке А:

(1.2)

Вакуумметрическое давление в т. В образуется как недостаток абсолютного давления до атмосферного. Абсолютное давление в точке В:

, при этом

, тогда . (1.3)