5. Измерение давления

5.1. Общие сведения и единицы давления

Широкое использование давления в научных исследованиях и в промышленности вызывает необходимость применения большого количества средств измерения давления и разности давлений, различных по принципу их действия, устройству, назначению и точности.

Давлением жидкости, газа или пара называют силу, действующую равномерно на какую-либо площадь. Единица давления, Па – давление силы в один ньютон (силы, сообщающей телу массой 1 кг ускорение в 1 м/с²) на площадь в один квадратный метр (Н/м²). Для применения допускаются также единица давления килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м²), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²), которую часто называют технической атмосферой (ат), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Соотношения между применяемыми единицами давления приведены в табл. 6.

Виды давления

Атмосферное (барометрическое) – давление p_б создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменное значение, зависящее от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий.

Таблица 6

Соотношение между единицами давления

Единицы	Па	кгс/м2	кгс/см2	мм вод. ст.	мм рт. ст.	бар
1 Па	–	0,102	10,210-6	0,102	7,510-3	10-5
1 кгс/м2	9,81	–	10-4	1	73,610-3	9,810-5
1 кгс/см2	98,1103	104	–	104	735,6	0,981
1 мм вод. ст.	9,81	1	10-4	–	73,610-3	9,810-5
1 мм рт. ст.	133,3	13,6	13,610-4	13,6	–	1,33310-3
бар	105	1,02104	1,02	1,02104	750	–

Абсолютное давление – полное давление, под которым находится жидкость, газ или пар. Оно равно сумме давлений избыточного p_и и атмосферного p_а:

p= p_и+ p_а , (5.1)

Из этого уравнения

p_и = p – p_а, (5.2)

т.е. избыточное давление равно разности между абсолютным давлением, большим атмосферного, и атмосферным давлением.

Вакуумметрическим давлением (разрежение или вакуум) называют разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением, меньшим атмосферного:

p_в = p_а – p . (5.3)

Полное давление движущейся среды является суммой статического давления и динамического давления:

p_п = p_c + p_д . (5.4)

Статическое давление p_c потока может быть избыточным или вакуумметрическим, в частном случае может быть равным атмосферному.

Динамическое давление p_д , зависящее от скорости потока (скоростного напора), для жидкости, а также для газа и пара при умеренных скоростях определяется по формуле

p_д = w²/2, (5.5)

где  – плотность, w – скорость потока.

Классификация приборов для измерения давления

Измерение давления, главным образом, основывается на уравновешивании действующего усилия при помощи столба жидкости или за счет упругой деформации различных чувствительных элементов.

Приборы для измерения давления делятся на следующие группы:

• манометры избыточного давления для измерения давления выше атмосферного;

• тяго- и напоромеры для измерения небольшого вакууметрического и избыточного давлений;

• вакуумметры для измерения вакуумметрического давления;

• манометры абсолютного давления для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

• барометры для измерения атмосферного давления;

• дифференциальные манометры (дифманометры) для измерения разности двух давлений (перепада давления). Дифманометры широко применяются для измерения расхода вещества (дифманометры - расходометры) и уровня жидкости (дифманометры - уровнемеры).

Подавляющее большинство приборов, применяемых для измерения давления, – это манометры избыточного давления, которые по принципу действия разделяются на жидкостные и деформационные.