А) пьезометр

Б) манометр

В) дифференциальный манометр

Рисунок 14 – Жидкостные приборы для измерения давления

Для уменьшения длины измерительной трубки применяют приборы с жидкостью большей плотностью (например, ртутью). Ртутный манометр представляет собой U-образную трубку, изогнутое колено которой заполняется ртутью (рис. 14б). Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом повышается.

Дифференциальный манометр применяют в тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда (рис. 14в).

Применение жидкостных приборов ограничивается областью сравнительно небольших давлений. Если необходимо измерять высокие давления, применяют приборы второго типа – механические.

Пружинный манометр является наиболее распространенным из механических приборов. Он состоит (рис.15а) из полой тонкостенной изогнутой латунной или стальной трубки (пружины) 1, один конец которой запаян и соединен приводным устройством 2 с зубчатым механизмом 3. На оси зубчатого механизма располагается стрелка 4. Второй конец трубки открыт и соединен с сосудом, в котором замеряется давление. Под действием давления пружина деформируется (распрямляется) и через приводное устройство приводит в действие стрелку, по отклонению которой определяют значение давления по шкале 5.

Мембранные манометры также относятся к механическим (рис. 15б). В них вместо пружины устанавливается тонкая пластина-мембрана 1 (металлическая или из прорезиненной материи). Деформация мембраны посредством приводного устройства передается стрелке, указывающей значение давления.

Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений.

Для измерения давлений меньше атмосферного применяют жидкостные и механические вакуумметры, принцип работы которых тот же, что и у манометров.

а) пружинный манометр б) мембранный манометр

Рисунок 15 – Механические приборы для измерения давления

1.5 Эпюры гидростатического давления

Эпюрой гидростатического давления называется графическое изображение распределения гидростатического давления на плоские фигуры.

Рассмотрим распределение нормальных напряжений на плоскую стенку АВСDЕ резервуара с жидкостью (рис. 16). Пусть на поверхности жидкости действует атмосферное давление.

Давление на контур АВСDЕ справа будет равно атмосферному.

Слева на контур АВ действует атмосферное давление, а на контур ВСDЕ действует заполняющая резервуар жидкость и атмосферное давление, которое уравновешивается атмосферным давлением справа.

Рисунок 16 - Эпюра гидростатического давления.

Тогда эпюру избыточного гидростатического давления можно изобразить, рассчитав избыточные давления в точках В, С, D, Е.

; ; .

Представив избыточные давления в каждой точке векторами в определенном масштабе, с учетом второго свойства гидростатического давления строим эпюру, откладывая значения давлений в точках по нормали к стенке.

Эпюра на стенку ВС представляет собой треугольник, т. к. изменение давления по глубине линейно. Эпюра давления на стенку СD будет представлять собой трапецию, т. к. в точке С давление , а давление в точке D . Эпюра давления на дно ЕD будет представлена прямоугольником, т. к. .

Рассмотрим более сложный случай, когда плоская стенка подвержена давлению жидкости с двух сторон. С левой стороны глубина равна , а с правой – (рис. 17). В этом случае эпюры избыточного давления будут представлять собой два треугольника: слева – высотой с основанием , справа – высотой с основанием .

Рисунок 17 – Эпюры гидростатического давления

Суммарная эпюра получится графическим вычитанием эпюр. На рисунке 17 она представлена в виде трапеции АМNС.