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 У-образную трубку, изогнутое колено которого 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. 14 в).

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.

а) пружинный манометр б) мембранный манометр

Рисунок 15 - Механические приборы для измерения давления.

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.

1.5 Эпюры гидростатического давления

Эпюры гидростатического давления - графическое изображение распределения ГСД на плоские фигуры.

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

Рисунок 16 - Эпюра гидростатического давления.

Давление на контур АВСДЕ справа будет равно атмосферному.

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

Тогда эпюру ГСД можно представить в следующем, рассчитав избыточные давления в точках В, С, Д, Е.

; ; .

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

Эпюра ГСД на стенку ВС представляет собой треугольник, т.к. изменение давления по глубине линейно. Эпюра давления на стенку СД будет представлять собой трапецию, т.к. в точке С давление , а давление в точке Д . Эпюра давления на дно ЕД будет 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 будут представлять собой два треугольника: слева - высотой с основанием , справа высотой , с основанием .

Рис.17. Эпюры гидростатического давления

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