Классификация приборов для измерения давления

Измерение давления.

Давление - это сила, нормально действующая на единицу площади и определяемая из соотношения формулы (1):

                                              

                                                               (1)

где F -сила, S –площадь                                                   

         

Причем, сила должна быть равномерно распределена по всей площади. В Международной системе единиц (СИ) за единицу давления принято давление в один ньютон на м² (Па) 1Па = 1 Н/м².

Так как эта единица имеет малый размер, то для технических расчетов и измерений берут другие единицы давления: Паскаль (Па); килоПаскаль (кПа) кПа= 10³ Па; МегаПаскаль (МПа) МПа=10⁶ Па см. Таблицу 1:

Таблица 1 Соотношения между единицами измерения давления

Обозначение единиц измерения		kPa	bar	kgf/cm2	mm H2 O	mm Hg	psi	atm
Межд.	Рус.
kPa	кПа	1	10–2	1,019* 10–2	1,0197*102	7,5006	14,503*10–2	0,98* 10–2
bar	бар	102	1	1,019	1,0197*104	7,5006*102	14,503	0,98
kgf/cm2	кгс/см2	0,9806*102	0,980	1	10 4	7,3555*102	14,223	0,96
mm H2O	мм вод. ст.	0,9806*10–2	0,981*10–4	10 4	1	7,3555*10–2	14,223*10–3	9,67* 10–5
mmHg	мм рт.ст.	0,1333	1,333* 10–3	1,359* 10–3	13,595	1	1,9336*10–2	1,31* 10–3
psi	фунт-сила/ кв. дюйм	6,8947	6,894* 10–2	7,030*10–2	7,0307*102	51,714	1	6,80* 10–2
atm	атм	1,0132*102	1,013	1,033	1,0350*104	760	14,695	1

 

Общепринятая классификация давлений представлена на рисунке 1:

 

Р   Р_абс

                                                             Р_абс=Р_атм+Р_изб.

             Р_изб

                                 Р_атм

                                                        Р_вак=Р_атм–Р_ост

            Р_вак                                

В   Р_ост                 Р_{абс. ваккум.}

Рисунок 1 - Графическое изображение видов давлений

 

Широкое использование давления, его перепада и разряжения в технологических процессах, вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения давления.

Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:

· давления столба жидкости(ртути, воды) соответствующей высоты;

· развиваемыми при деформации упругих элементов(пружин, мембран, сильфонов и манометрических трубок);

· тяжести грузов;

· упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.

В соответствии с указанными методами средства измерения параметров давления можно разделить на жидкостные, деформационные, грузопоршневые и электрические. Наибольшее применение в промышленности нашли деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых и исследовательских.

Средства измерения давления подразделяются на барометры(для измерения атмосферного давления), манометры(для измерения избыточного давления), вакуумметры(для измерения разряжения), мановакуумметры(для измерения избыточного разряжения), дифференциальные манометры(для измерения разности(перепада) давления).

Существует общепринятые понятия давлений:

атмосферное Р_атм — гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы (1 атм. ≈ 760 мм рт. ст. ≈ 100 кПа);

избыточное Р_изб — дав­ление, отсчитываемое относительно атмосферного в данной точке и превышающее его;

абсолютное Р_а6с — давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления, так называе­мого космического вакуума, абсолютное давление есть сумма атмосферного и избыточного давлений, т. е. Р_абс = Р_атм + Р_изб вакуум – давление, которое меньше атмосферного давления (разреженный газ).

 Давление в вакууме измеряют либо как абсолютное давление (отсчет от 0 или "абсолютного вакуума", значение всегда положительно), либо как относительное (манометрическое, т. е. по показанию манометра) давление, отсчитываемое от атмосферного (значение отрицательно).

миллиметр ртутного столба(мм рт.ст.) - внесистемная единица давления. 1 мм рт.ст. = гидростатическое давление 1 мм ртутного столба плотностью 13,595 г/см³ при 0 °C и нормальном ускорении свободного падения. 1 мм рт.ст.=133.322 Па.

нормальная атмосфера (атм) - внесистемная единица давления, равная давлению столба ртути высотой 760 мм при 0 °C, плотности ртути 13,595 г/см³ и нормальном ускорении свободного падения.

1 атм = 101.325 КПа.

Паскаль (Па) - единица давления в СИ. 1 Па = давлению, вызываемому силой 1 Н, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м², расположенной перпендикулярно силе.

 техническая атмосфера (ат) - единица давления, равная давлению 9.80665 H/см². 1 ат = 1 кгс/см² = 98'066.5 Па.

нормальные условия - давление - 101325 Па, температура 0 ^оС (273,15 К).

По принципу действия приборы для измерения давления делятся на:

- жидкостные, в которых давление уравновешивается высотой столба жидкости;

- поршневые, где давление уравновешивается силой (грузом), действующей на поршень определенного сечения;

- деформационные, в которых измеряемое давление уравновешивается силой упругой деформации трубчатой пружины, мембраны или сильфона;

- приборы унифицированной системы ГСП (электрические или пневма­тические).

В зависимости от измеряемой величины различают следующие приборы:

- манометры – для измерения избыточных давлений;

- вакуумметры – для измерения разрежения;

- напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры – для измерения малых избыточных давлений и разрежений (до нескольких кПа);

- дифференциальные манометры (диффманометры) – для измерения перепадов (разности) давлений.