1.4 Контрольні запитання для самоперевірки і контролю підготовленості студентів до роботи

1. Визначення тисків: атмосферного, надлишкового, абсолютного, вакууму, та зв’язок між ними.

2. Одиниці вимірювання тисків, їх класифікація.

3. Основне рівняння гідростатики, його фізична суть (розуміння) та практичне застосування.

4. Розрахункові формули для визначення тиску (чи різниці тисків) у випадку багаторідинних систем.

5. Основні типи приладів, їх позитивні якості, недоліки та галузь застосування.

1.5 Типи приладів для вимірювання тиску

Найпростішим приладом для вимірювання надлишкового тиску є п’єзометр (рис. 1.1). Він являє собою трубку, один кінець якої з’єднується з резервуаром, а другий – відкритий у атмосферу.

Для вимірювання додатного надлишкового (манометричного) тиску п’єзометр установлюють згідно зі схемою, наведеною на рисунку 1.1.а. Тоді тиск у заданій точці m розраховують за формулою . (1.3)

Для вимірювання вакуумметричного тиску п’єзометр установлюють згідно зі схемою, наведеною на рисунку 1.1.б. Тоді тиск у заданій точці m розраховують за формулою . (1.4)

Для вимірювання як манометричного, так і вакуумметричного надлишкового тиску застосовуютьU-подібний манометр (вакуумметр), схему якого показано на рисунку 1.2. Спільне розв’язання рівнянь рівноваги рідин на межах розподілу рідин (в точках 1 та 2) дозволяють визначити тиск у заданій точці m за формулою (1.5):

(1.5)

Для вимірювання різниці тисків використовують диференціальні манометри, які виконують за різними схемами: рисунок 1.3.а (для випадку ) та рисунок 1.3.б (для випадку). Тоді різницю тисків у заданих точкахm та n можна розрахувати за формулою:

. (1.6)

У розповсюдженому випадку, коли (у резервуарах знаходяться однорідні рідини), розрахункову формулу для визначення різниці тисків можна спростити:

(1.7)

Спростити процедуру вимірювання тисків дозволяють прилади, в яких в одній з трубок встановлена циліндрична чашка великого діаметра. Прикладом може бути чашковий манометр, схему якого показано на рисунку 1.4. Такий прилад нагадує U-подібний манометр. Але завдяки тому, що , межа розподілу рідин у чашці практично нерухома, і тому достатньо зробити лише одне вимірювання відстаніh. Тиск в заданій точці m розраховують за формулою :

(1.8)

Для вимірювання високих тисків застосовують батарейний (багатотрубковий) манометр, схему якого показано на рисунку 1.6. Послідовне застосування основного рівняння гідростатики для пар точок на межах розподілу рідин в трубках (точки 1 – 4), дозволяє одержати формулу (1.9) для визначення тиску в точці m:

(1.9)

Більшість механічних приладів тиску призначено для вимірювання надлишкових (вакуумметричних) тисків.

Чутливий елемент механічного приладу тиску може виготовлятися за різними конструктивними схемами. На рисунку 1.7 наведено два варіанти виготовлення чутливого елементу: вигнута трубка (рис. 1.7.а) та мембрана (рис. 1.7.б).

Вигнута трубка в манометрі має овальний переріз, який під дією тиску змінює свою форму. Це призводить до розгинання (згинання) трубки і відповідного обертання стрілки. Мембрана механічного манометра може пружно деформуватися під дією тиску, що також призводить до обертання стрілки приладу.