5. Измерение давлений и разряжений

1. Общие сведения

Давление определяется силой, приходящейся на единицу поверхности. Различают давление абсолютное или полное, избыточное или относительное, атмосферное и вакуумметрическое.

Атмосферное давление создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно зависит от высоты местности над уровнем моря, географического положения и метеорологических условий.

Абсолютным давлением называется давление, отсчитываемое от абсолютного нуля. Оно равно сумме давлений атмосферного и избыточного.

В технике обычно измеряют избыточное давление. Это объясняется тем, что приборы, если они не изолированы от атмосферы, могут показывать только избыточное давление.

При вакууме (разряжении) давление газа меньше атмосферного. Количественно вакуумметрическое давление определяется разностью между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумной системы.

В Международной системе единиц за единицу давления принят паскаль (Па) – давление, которое испытывает 1 м² плоской поверхности под действием распределенной силы в 1 Н, перпендикулярной к этой поверхности.

Все приборы для измерения давления можно разделить на следующие группы:

• Манометры избыточного давления;

• Манометры абсолютного давления;

• Вакуумметры – для измерения разряжения;

• Мановакуумметры – для измерения избыточного давления и разряжения;

• Дифференциальные манометры – для измерения разности двух давлений, ни одно из которых не является давлением окружающей среды;

• Барометры – манометры абсолютного атмосферного давления.

Манометры и вакуумметры для измерения малых давлений и разряжений (до 40 кПа) называют соответственно напоромерами и тягомерами.

В движущихся средах различают статическое и динамическое давление. Динамическое давление обусловлено кинетической энергией движения и зависит от скорости движения и плотности среды. Полное давление движущейся среды слагается из статического и динамического давлений. В дальнейшем будем под термином «давление» подразумевать статическое давление.

Рассмотрим принцип действия основных видов приборов для измерения давления.

5.2. Жидкостные манометры

В этих манометрах измеряемое давление уравновешивается давлением столба рабочей жидкости. Разница уровней зависит от плотности жидкости и является мерой давления – рис. 5.1.

а - -образные

б - чашечные

Рисунок 5.1 Жидкостные манометры

Трубка одним концом подключается к атмосфере, а другим – к измеряемому объекту. Трубка, связанная со средой большого давления, маркируется знаком «+», а трубка, связанная со средой меньшего давления, знаком «-». Рабочей жидкостью может быть вода или ртуть. Под действием измеряемого давления жидкость в плюсовой трубке опускается, а в минусовой – поднимается. Точность измерения давления определяется точностью отсчета уровня и точностью определения плотности жидкости при градуировке манометра. Сечение трубки на показания не влияет.

Определение давления по шкале двухтрубного -образного манометра производится по двум уровням, отсчитывая высоту столба жидкости в одной трубке вверх от нуля, а в другой – вниз и суммированием обеих значений. Верхний предел измерения двухтрубчатых жидкостных манометров составляет 10 кПа. Точность находится в пределах от 0,2% до 2,0%.

В однотрубном чашечном манометре одна трубка заменена сосудом, сечение которого значительно больше сечения трубки, поэтому измерение давления можно производить только по одному уровню поднятия жидкости в трубке относительно нулевой отметки. Снижением уровня жидкости в сосуде пренебрегают.

Жидкостные манометры в производственной практике применяются ограниченно, так как они не приспособлены для дистанционной передачи результата измерения. Они используются для проверки других манометров и в лабораторных исследованиях.