Механические приборы

Принцип действия механических приборов для измерения давления заключается в том, что под действием давления происходит деформация упругого элемента, пропорциональная величине давления. По типу упругих элементов, применяемых в приборах для измерения давления, последние делятся на пружинные (или трубчатые), мембранные и сильфонные.

Механические приборы имеют ряд преимуществ перед остальными: простота устройства и использования, портативность, универсальность и, что пожалуй самое важное, практически неограниченный диапазон измерения, начиная от несколько десятком миллиметров до тысяч ат

мосфер.

Чаще всего используются пружинные приборы (рис.1.3). Основной деталью пружинных приборов является согнутая по дуге окружности полая трубка. Один конец трубки сообщается с измеряемым давлением, а второй запаян. Манометр имеет внизу ниппель с резьбой для подключения прибора к пространству, в котором измеряется давление.

Свободный запаянный конец трубки шарнирно соединен с поводком, который, в свою очередь, шарнирно связан с сектором, находящемся в зубчатом зацеплении с маленькой шестеренкой (трибкой). На ось трибки насажена стрелка, которая указательным концом подходит к шкале, нанесенной на циферблате. Если манометр присоединить к полости с избыточным давлением, то силы давления в трубке несколько распрямляют ее, свободный конец трубки при этом перемещается, поводок поворачивает зубчатый сектор и находящуюся с ним в зацеплении стрелку. По положению стрелки на шкале судят о величине измеряемого давления. Перемещение конца трубки в некоторых пределах линейно зависит от созданного в ней давления, поэтому шкала манометра обычно равномерная.

Измерение скорости в потоках

Измерение скорости во многих исследованиях является важнейшей задачей, поэтому создано большое число основанных на различных методах приборов для измерения скорости.

Рассмотрим кратко метод, наиболее часто используемый для измерения скорости.

Гидромеханический метод. Суть его заключается в вычислении некоторой разности давлений в определенных точках на поверхности вносимых в поток приборов.

Измерение скорости при помощи скоростной трубки основано на измерении давления в точке полного торможения потока, которое зависит от скорости. Конструктивные исполнения скоростных трубок могут быть весьма различными.

Наиболее часто употребляются трубки, позволяющие измерить разность между полным и статическим давлением в определенной точке потока. Полное давление измеряется при помощи трубки Пито.

Трубка Пито (рис.1.4) представляет собой согнутую под прямым углом трубку, обращенную своим открытым концом навстречу потоку. Скорость перед трубкой (в точке А) равна нулю. Полное давление у переднего открытого конца ее

, (1.2)

где P₀и ₀– давление и скорость невозмущенного потока на некотором расстоянии перед точкой А.

Зная статическое давление (измерение его можно произвести простым пьезометром), можем определить скорость

. (1.3)

Трубка полного напора и статическая трубка, конструктивно объединенные в одном приборе, представляют собой гидродинамическую трубку или трубку Пито-Прандтля (рис.1.5).

Измерив перепад между уровнями в динамической и статической трубках, находим скорость , (1.4)

где - коэффициент, учитывающий, что полного торможения жидкости около трубки Пито не происходит, а, следовательно, не вся ее кинетическая энергия расходуется на создание динамического давления.

Коэффициент определяется с помощью специальных тарировочных опытов, обычно= 1,01 – 1,05.