3.6. Измерительные приборы, используемые при проведении экспериментальных работ

1. Жидкостные манометры прямого действия.

Чувствительность манометра (см. рис. 3.3) определяется по следующей формуле

,

т.е. чувствительность тем больше, чем меньше плотность жидкости. Давление определяется по разности уровней жидкости в трубках А и В

.

(3.16)

Рис. 3.3. Жидкостный манометр

2. Механические манометры.

Манометр (см. рис. 3.4) состоит из согнутой металлической трубки Т, один конец которой соединен с резервуаром, в котором измеряется давление. Конец трубки В соединен с рычагом ВС, который поворачивает стрелку. При повороте стрелки она указывает величину давления. При избыточном давлении в трубке Т свободный ее конец В начинает распрямляться и приводит в движение стрелку, которая показывает величину давления. Такие манометры отличаются прочностью.

3. Барометры.

Рис. 3.4. Механический манометр

Барометры (см. рис. 3.5) используются для измерения атмосферного давления. В лабораторных условиях используется барометр Фортина, позволяющий довольно точно измерить атмосферное давление.

Принцип действия: барометрическая трубка R опрокинута открытым концом в чашу площадью S. Прибор заполнен ртутью. Чаша прикрыта от попадания пыли тканью, что не мешает прохождение воздуха сквозь нее. Рядом с трубкой расположена шкала, проградуированная в мм. При помощи винта V чаша перемещается по вертикали для того, чтобы совместить свободную поверхность ртути с нулем шкалы. Над уровнем ртути в барометрической трубке сохраняется слабое давление, определяемое давлением насыщенных паров ртути. Давление столба ртути высотой H в барометрической трубке соответствует атмосферному давлению. По шкале определяем величину атмосферного давления в мм.рт.ст.

Рис. 3.5. Жидкостный барометр

4. Вакуумметры.

Принцип действия механического и жидкостного вакуумметров аналогичен принципу действия механического манометра и жидкостного пьезометра.

5. Трубка Пито–Прандтля.

Трубка Пито–Прандтля (см. рис. 3.6) позволяет одновременно определить величину динамического и статического давления в определенной точке потока.

Через отверстие А происходит измерение динамического давления. Через отверстия М измеряется статическое давление жидкости. Жидкость под действием давления поднимается по соответствующим пьезометрическим трубкам до точек А и М.

Так как плотность газа (воздуха) значительно меньше плотности жидкости, то давлением воздуха можно пренебречь. Разность давления в точках А¢ и М¢ будет . Разность давления Δp зависит от динамического давления на входе в трубку Пито–Прандтля, что следует из уравнения Бернулли для точек А и М:

,

где  – скорость потока на входе в трубку Пито–Прандтля. Таким образом,

,

откуда получаем

(3.17)

Рис. 3.6. Трубка Пито–Прандтля

Примечания: 1. Трубка Пито–Прандтля измеряет местную скорость в данной точке, поэтому для определения расхода по формуле необходимо измерить местную скорость в нескольких точках сечения для нахождения .

2. Для того, чтобы учесть потери на трение в формулу вводится коэффициент φ. Коэффициент φ определяется экспериментально для каждой трубки и вносится в паспорт измерительного прибора. Обычно φ = 0,97-0,98.

Рис. 3.7. Расходомер Вентури

3. Трубка Пито–Прандтля позволяет измерить довольно большие значения скоростей, при малых скоростях увеличивается погрешность измерения из-за погрешностей манометра (± 0,1 см).