Жидкостные приборы для измерения давления

1. Диапазон измеряемых давлений до 400 кПа.

2. Класс точности до 0,05

3. Чувствительность - 1

4. Линейность - 100%

5. Быстродействие - 1...2 измерения в минуту.

В основу принципа действия жидкостных приборов положено, основное уравнение гидростатики

где р -давление в точке внутри жидкости, Па;

р₀ -давление на каком-либо уровне Па;

h -глубина погружения частицы жидкости под уровнем с давлением Р₀, м;

ρ -плотность жидкости, кг/м³;

g -ускорение свободного падения, м/с².

Следствие из уравнения: Для одной и той же жидкости замкнутого объёма давление одинаково во всех точках расположенных на одинаковом уровне (глубине h).

Пьезометры (рис. 2.1) обычно представляют собой открытую сверху прямую стеклянную трубку диаметром не менее 6 - 8 мм помещенную на измерительной шкале. Для измерения гидростатического давления на уровне 1 - 1 в отверстии А стенки сосуда установлен пьезометр. Поскольку оба конца трубки открыты, жидкость в ней поднимется под действием гидростатического давления до уровня 2 - 2.

Рис 2.1 Пьезометр

1- стеклянная трубка, 2 – измерительная шкала.

Высота столба жидкости в трубке между уровнями 1 - 1 и 2 – 2 соответствует пьезометрической высоте h_п (в точке А), которая может быть определена аналитически из уравнения равновесия жидкости относительно плоскости 1 - 1:

,

откуда

Если пьезометр установлен в открытом сосуде, то уравнение примет вид

h_n = h,

т. е. пьезометрическая высота будет равна глубине погружения точки А в жидкость.

Для измерения гидростатического давления применяют так же жидкостные манометры, которые отличаются от пьезометров тем, что в них используется жидкость большей плотности, например ртуть, плотность которой равен ρ_рт =13 600 кг/м³.

Простейшим типом жидкостного манометра является U-образный ртутный манометр (рис. 2.2), в котором один конец трубки присоединяется к сосуду с жидкостью в той точке, где необходимо определить избыточное давление.

Рис. 2 Ртутный манометр

1- стеклянная трубка, 2 – измерительная шкала.

Избыточное гидростатическое давление на уровне 1—1 (в точке А) будет измеряться пьезометрической высотой h_n, а в закрытом сосуде на уровне 2 - 2 (точка Б) будет: , где Δh - глубина понижения уровня ртути в левом колене трубки

Вакуумметры служат для измерения давления, меньшего, чем атмосферное. Однако вакуумметры обычно измеряют не непосредственно давление, а вакуум, т. е. недостаток давления до атмосферного. Вакуумметр пред­ставляет собой изогнутую трубку со шкалой (рис. 2.3) и открытым сосудом, наполненным ртутью. Один конец трубки присоединен к закрытому сосуду, давление в котором р<р_ат, а другой конец опущен в открытый сосуд.

Для намерения давления газа в сосуде можно воспользо­ваться формулой

откуда

Высота столба ртути (вакуумметрическая высота), соответст­вующая вакууму, будет:

Применение рассмотренных приборов жидкостного типа ог­раничивается областью сравнительно небольших давлений.

Р<Рат

Рис. 2.3 Ртутный вакуумметр

1- стеклянная трубка, 2 – измерительная шкала, 3 – открытый сосуд, 4 – закрытый сосуд.

Механические манометры (пружинные и мембранные) используются для измерения больших давлений. В качестве примера рассмотрим пружинный манометр (рис. 2.4), состоящий из корпуса, шкалы, латунной трубки -

Рис. 2.4 Механический манометр

1- корпус, 2 – измерительная шкала, 3 – труппка Бурдона, 4 – стрелка, 5 – передаточный механизм.

пружины эллиптического сечения, стрелки и передаточного механизма.

Манометр свободным концом трубки присоединяется к жидкости в точке, где измеряется давление. Манометры снабжены проградуированной шкалой, показывающей давление в атмосферах.

Диапазон измеряемых величин до 500 МПа.

Класс точности до 0,25

Чувствительность в пределах цены деления

Линейность в соответствие с классом точности

Быстродействие I...10 измерений в секунду

Правило считывания показаний манометра. Если стрелка манометра находится между делениями шкалы прибора, то считывание показаний производить по значению ближайшего деления этой шкалы. Дробить цену деления нельзя, так как цена деления шкалы устанавливается в соответствие с классом точности прибора.

Поверка приборов производится в специальных лабораториях стандартизации, на что выдается соответствующий акт о соответствии прибора своему классу точности.

Порядок поверки. Поверяемый прибор нагружается через определенные равномерные интервалы и его показания сверяются с показаниями об­разцового прибора, затем выдержка при р_max и нагрузка снижается через такие же интервалы давления. Производится вычисление абсолютной погрешности и устанавливается соответствие прибора классу точности.