2.5. Приборы для измерения давления и вакуума

Все приборы для измерения давления и вакуума можно разделить на три группы: пьезометры, манометры, вакуумметры.

Пьезометры – это стеклянные трубки диаметром не менее 5 мм (при меньшем диаметре образуется заметный мениск, увеличивающий погрешность измерения). Нижний конец пьезометра соединяется с той областью, в которой необходимо измерить давление, а верхний конец трубки должен сообщаться с атмосферой. Трубка имеет измерительную шкалу, по которой производят отсчет деления. При подключении пьезометра к области измерения давления, жидкость в нем поднимается на определенную высоту h_p, которая называется пьезометрической высотой (рис. 2.6). Измерив величину h_p можно оп-

ределить давление в точке резервуара, к которой подключен пьезометр . Так как в трубке пьезометра находится та же жидкость, что и в сосуде, пьезометр измеряет давление в метрах столба исследуемой жидкости. Это является достоинством прибора. Недостаток пьезометра состоит в том, что для измерения давлений более 3...4 м вод. ст. трубки пьезометров получают

значительную высоту, и измерения становятся трудоемкими. Поэтому пьезометры используют для измерения небольших давлений (до 0,3…0,4 aт).

Манометры бывают двух систем – жидкостные и механические. Примером жидкостных манометров является ртутно-чашечный манометр (рис. 2.7). Он состоит из металлической чашечки, наполненной ртутью и соединенной с открытой стеклянной трубкой на шкале измерений. За нуль обычно принимается уровень ртути в чашке. Абсолютное давление в точке А равно , где – постоянная величина поправки для данного прибора. Таким образом, для нахождения необходимо измерить только величи-ну .

Для измерения разности давлений используют дифференциальные манометры. Наиболее часто применяют ртутные дифманометры, состоящие из двух U-образных трубок (рис. 2.8). Ртуть помещается в среднем колене. Если прибор не включен, ртуть помещается в обоих коленах на одинаковом уровне; после включения прибора ртуть займет новое положение, при котором величина характеризует перепад давлений , где – плотность исследуемой жидкости в сосудах А и В.

3

2

1

0

A

р_a

Рис. 2.7

Рис. 2.8

A

B

Для измерения очень малых давлений применяются микроманометры (наклонные пьезометры) (рис. 2. 9). В них вместо малой высоты h можно отсчитывать значительно большую величину , уменьшая тем самым погрешность измерений. Микроманометры обычно заполняются спиртом или водой. Угол α можно регулировать.

Механические манометры подразделяются на пружинные и мембранные. Они служат для измерения больших избыточных давлений (более 3...4 ат.). На рис. 2.10 показана схема пружинного трубчатого манометра. Основной элемент – полая латунная трубка 1, согнутая по кругу. Сечение трубки имеет форму овала или эллипса. Верхний конец трубки запаян и соединен со стрелкой, а нижний присоединяется к той области, в которой измеряется давление. Под действи-

ем давления трубка распрямляется, ее свободный конец перемещается и тянет за собой стрелку. Такие манометры позволяют измерять давления до 10000 ат. В мембранных манометрах давление, оказываемое исследуемой средой на мембрану волнообразной формы, передается на стрелку; в результате стрелка поворачивается, позволяя произвести отсчет давления по шкале измерений. Мембранные манометры имеют пределы измерений 0,2…30 ат.

Рис. 2.10

Вакуумметрами называются приборы, служащие для измерения величины вакуума. Принцип действия механических и жидкостных вакуумметров и описанных выше манометров одинаков; конструкции их полностью повторяют конструкцию манометров. Кроме указанных, существуют приборы, называемые мановакуумметрами, позволяющие измерять как избыточное давление, так и вакуум. Покажем пример подключения ртутно-чашечного вакуумметра (рис. 2.11). Приняв за нуль шкалы уровень ртути в чашке, определим величину вакуума из условий равновесия .

Рис. 2.11

р_a

р₀

2

1

0