Понятие о давлении. Методы измерения давления.

Все тела, находящиеся на земной поверхности, испытывают со всех сторон одинаковое давление атмосферы, окружающей земной шар. Это давление называется атмосферным. Кроме того, различа­ют абсолютное Рабс, избыточное Ризб давления и вакуум Рвак

Давление – величина , характеризующая интенсивность сил,. Действующих на какую-либо часть поверхности тела по направлению перпендикулярно этой поверхности.

Р=F/S, кгс/см², атм, мм.рт.ст, Па, бар.

- Атмосферное- гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы.

- Абсолютным называется полное давление с учетом давления атмос­феры, отсчитываемое от абсолютного нуля. Рабс=Ратм + Р изб.

- Избыточным называет­ся давление сверх атмосферного, равное разности между абсолют­ным и атмосферным давлением Ризб=Рабс—Ратм. Избыточное давле­ние отсчитывается от условного нуля, за который принимается атмосферное давление.

Если из закрытого сосуда откачать часть воздуха, то абсолют­ное давление внутри сосуда понизится и станет меньшим, чем ат­мосферное. Такое давление внутри сосуда называется вакуумом. Вакуум равен разности между атмосферным и абсолютным давле­ниями.

Для измерения избыточного давления газа, пара и жидкости применяют манометры; небольших давлений и вакуума—напоромеры и тягомеры; вакуума—вакуумметры; давления и вакуума— тягонапоромеры и мановакуумметры.

4.1 Жидкостные и поршневые манометры.

Манометры. По принципу действия их подразделяют на жидко­стные (трубные), пружинные, мембранные, сильфонные, пьезоэлек­трические, поршневые, радиоактивные и проволочные (тензоманометры). В настоящем разделе рассматриваются лишь жидкостные (трубные), пружинные, мембранные и сильфонные манометры, по­лучившие наибольшее применение в промышленности.

Жидкостные (трубные) манометры, принцип дейст­вия которых основан на уравновешивании измеряемого давления столба жидкости, выпускают нескольких типов: U-образные, одно­трубные (чашечные), кольцевые, колокольные и поплавковые.

U-образный манометр (рис.17) наиболее простой по конструк­ции: состоит из U-образной стек­лянной трубки, заполненной жид­костью, и прямолинейной милли­метровой шкалы. Шкала чаще всего бывает двусторонней с нулевой от­меткой посередине. Нижняя часть трубки заполнена до нулевой от­метки. К одному концу трубки по гибкой резиновой или пла­стмассовой трубке подво­дится давление изме­ряемой среды. Под дей­ствием этого давления жидкость в одном коле­не трубки понижается, а в другом — повышается.

Разность уровней, определяемая по шкале, показывает избыточное давление измеряемой среды.

При частых изменениях давления измеряемой среды уровень жидкости в трубках колеблется, в связи с чем трудно производить точный отсчет по шкале в обеих трубках одновременно. В этом случае более удобен однотрубный (чашечный) манометр (рис. 17б). Он состоит из сосуда (чаши), сечение которого во много раз больше сечения трубки. При измерении давления уровень жидко­сти в трубке малого сечения поднимается на большую высоту, в то время как в чаше большого сечения опускается незначительно. Поэтому показания прибора можно отсчитывать только по измене­нию уровня жидкости в трубке малого сечения, пренебрегая изме­нением уровня в чаше.

Если к U-образному или чашечному манометру давление подво­дится только к одному концу трубки, то измеряется разность подведенного и атмосферного давлений. В этом случае другой конец трубки открыт и сообщается с атмосферой. Если же к обоим кон­цам трубки или чаше и трубке подвести давление контролируемых сред, то манометр будет измерять разность этих давлений. Такие манометры называются дифференциальными.

ПОРШНЕВЫЕ МАНОМЕТРЫ

Манометры поршневого типа—наиболее точные приборы для измерения давления.

Поршневые манометры в лабораторной практике служат ос­новными приборам и для проверки рабочих и образцовых пру­жинных манометров.

В грузопоршневом манометре (рис. 69) измеряемое давле­ние сравнивается с давлением поршневой пары (цилиндр—пор­шень), поршень которой находится под действием веса грузов определенной массы. Основной частью манометра является вер­тикальная колонка с цилиндрическим каналом, в которую на скользящей посадке вставлен поршень. Диаметр канала строго постоянен по всей высоте колонки. Внут­ренняя поверхность канала и поверх­ность поршня тщательно отшлифованы и подогнаны по диаметру друг к другу. На верхнем конце поршня закреплена тарелка для укладывания образцовых грузов, имеющих форму дисков. Давление, которое испытывает жидкость, за­ключенная в камере манометра, равно весу поршня с грузом, деленному на пло­щадь сечения поршня. Поэтому вес пор­шня с гирями и сечение поршня должны быть известны с большой точностью.

Камеру заполняют трансформатор­ным, вазелиновым или касторовым мас­лом. Воду в качестве рабочей жидкости применять нежелательно, так как она обладает малой вязкостью и быстро про­сачивается через малейший зазор между колонкой и поршнем. Кроме того, вода вызывает коррозию металлических дета­лей манометра.

Для регулировки уровня масла в ко­лонке имеется вспомогательный поршень, который вытесняет масло из внутреннего объема в колонку.

В процессе измерения рабочий пор­шень должен находиться во взвешенном состоянии и опираться только на столб масла в колонке.

Для устранения вредных сил трения поршня о стенки колонки поршень вруч­ную приводят во вращение.

Поршневые манометры такой конструкции не могут исполь­зоваться в качестве технических стационарных приборов, так как операции по подбору уравновешивающих грузов, регулиров­ке уровня масла в колонке и вращению поршня не автоматизи­рованы.