20

3-я лекция, 2017, осень.

3.Гидростатика-2 Вопросы к лекции:

1. Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров.

2. Измерение давлений с помощью приборов с упругим чувствительным элементом. Классы точности.

3. Определение давления в любой точке.

4. Определение силы давления жидкости па плоскую стенку.

5. Определение точки приложения силы давления.

6. Определение сила давления жидкости на криволинейную стенку.

7. Плавание тел.

8. Условия статической остойчивости. Определение величины метацентрического радиуса

3.1. Измерение вакуума и давления с помощью приборов типа пьезометров

Для измерения вакуума.

Применяют вакуумметр в виде U-образной трубки (левая трубка, рис.3.1), один конец которой опущен в сосуд с жидкостью, второй соединен с емкостью, где измеряется давление. Над поверхностью жидкости в сосуде 1 избыточное давление равно нулю, поэтому избыточное давление воздуха в емкости Р_2изб.

Рис.3.1. Вакуумметр на основе стеклянной трубки.

Перевернутая U-образная трубка, заполненная жидкостью, одним концом соединенная с сосудом, а вторым с атмосферой, дает такой же результат.

Для измерения давления применяются следующие приборы.

U-образный двух жидкостный манометр (рис.3.2), изогнутая стеклянная трубка, содержащая жидкость с плотность ρ₁. При измерении больших давлений применяют ртуть, при небольших давлениях, например, газа вместо ртути применяют спирт, воду, тетрабромэтан (δ = 2,95). Если сосуд заполнен жидкостью с плотностью ρ₂, при измерении давления в точке М учитывается высота расположения трубки h₂ относительно поверхности раздела жидкостей. Избыточное давление в точке 2 через столбы жидкости в трубках

Рис.3.2. U – образный двухжидкостный манометр

В сосуде избыточное давление в т.2

Чашечный манометр (рис. 3.3). При достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным. Избыточное давление в сосуде с воздухом

Рис.3.3. Чашечный манометр.

Р₂=Р₁+ρ_жgh₁=0+ ρ_ртgh₂, Р₁= ρ_ртg[h₂ –(ρ_ж/ρ_рт)gh₁].

Для измерения разности давлений в двух точках служат дифференциальные манометры, простейшим из которых является U-образный манометр (рис.3.4а).

Рис.3.4. U – образные двухжидкостные манометры

для измерения разности давлений.

Разность давлений Р₁ и P₂ для рис.3.4а

Для измерения малых перепадов давления применяют двухжидкостный микроманометр, представляющий собой перевернутую U- образную трубку, заполненную маслом или керосином в верхней части (рис.3.4б).

3.2. Измерение давлений с помощью приборов с упругим чувствительным элементом.

Манометры содержат упругие чувствительные элементы, которые изменяют свою форму под действием давления. Эти элементы изготовляются из медных сплавов, легированных сталей или из специальных материалов.

Манометры применяются для измерения избыточного и абсолютного давления, для измерения вакуума применяются вакуумметры и мановакуумметры. Давление показывается стрелкой на циферблате. Для компенсации пульсаций и вибраций применяется гидрозаполнение манометров, обычно глицерином.

Функцию сигнализации можно обеспечить путем комбинирования манометра с электроконтактами. Для автоматизации производственных процессов манометры дополняются датчиком выходного электрического сигнала.