XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
Основная часть. Гидростатическое давление разделяют на абсолютное или полное, избыточное (манометрическое) и недостаточное (вакуумметрическое).
Полное или абсолютное гидростатическое давление в любой точке или сечении жидкости равно внешнему давлению на ее свободной поверхности , сложенному с давлением столба жидкости , у которого основание равно единице площади, а высота — глубине погружения точки или сечения в жидкость.
Разность между абсолютным гидростатическим и атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением, характеризующим избыток давления по сравнению с атмосферным.
Если на поверхности жидкости давление больше атмосферного, то избыточное давление в рассматриваемом случае будет равно:
таким образом, избыточное давление в ном случае создается как за счет веса столба жидкости , так и за счет разности давлений .
Вакуумом (вакуумметрическим давлением) называется разность между атмосферным и абсолютным давлением, характеризующая недостаток давления до окружающего атмосферного:
Вакуумом (вакуумметрическим давлением) называется разность между атмосферным и абсолютным давлением, характеризующая недостаток давления до окружающего атмосферного:
Для измерения давления применяют различные приборы, которые можно разделить на две основные группы: жидкостные и механические.
Простейшим прибором является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости. Он представляет собой стеклянную трубку, открытую с одного конца (трубка на рис. 14а).
в) дифференциальный манометр
Рисунок 14 – Жидкостные приборы для измерения давления
Для уменьшения длины измерительной трубки применяют приборы с жидкостью большей плотностью (например, ртутью). Ртутный манометр представляет собой У-образную трубку, изогнутое колено которого заполняется ртутью (рис. 14б). Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом — повышается.
Дифференциальный манометр применяют в тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда (рис. 14 в).
Применение жидкостных приборов ограничивается областью сравнительно небольших давлений. Если необходимо измерять высокие давления, применяют приборы второго типа -механические.
Пружинный манометр является наиболее распространенным из механических приборов. Он состоит (рис.15а) из полой тонкостенной изогнутой латунной или стальной трубки (пружины) 1, один конец которой запаян и соединен приводным устройством 2 с зубчатым механизмом 3. На оси зубчатого механизма располагается стрелка 4. Второй конец трубки открыт и соединен с сосудом, в котором замеряется давление. Под действием давления пружина деформируется (распрямляется) и через приводное устройство приводит в действие стрелку, по отклонению которой определяют значение давления по шкале 5.
а) пружинный манометр б) мембранный манометр
Рисунок 15 — Механические приборы для измерения давления.
Мембранные манометры также относятся к механическим (рис. 15б). В них вместо пружины устанавливается тонкая пластина-мембрана 1 (металлическая или из прорезиненной материи). Деформация мембраны посредством приводного устройства передается стрелке, указывающей значение давления.
Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений.
Для измерения давлений меньше атмосферного применяют жидкостные и механические вакуумметры, принцип работы которых тот же, что и у манометров.
Применение. Достоинства и недостатки. Пьезометр — очень чувствительный и точный прибор, однако он удобен только при измерении небольших давлений, в противном случае трубка получается очень длинной, что осложняет его применение. Так же недостатком измерения давления пьезометрами это то, что достаточно большие давления нельзя определить из-за чрезмерной их высоты. В основном пьезометры применяются при достаточно небольших давлениях не более 3000 Па, т.е. пьезометрических высот не более 3,0 м в.ст. В машиностроении используются более высокие давления (в сотни атмосфер), что ограничивает применение пьезометров. Достоинством является его весьма высокая точность измерения давления.
Аналогичные по принципу работы приборы с использованием ртути позволяют в 13,6 раза уменьшить пьезометрические высоты (ртуть в 13,6 раза тяжелее воды). Но ртуть ядовита, и такие приборы в машиностроении практически перестали применяться.
Механические приборы используются в тех случаях, когда более точные, жидкостные, не могут применяться из-за чрезмерно больших измеряемых давлений. В некоторых конструкциях механических манометров и вакуумметров используются упругие рабочие элементы (например, полые пружины, гибкие диафрагмы, сильфоны и т.п.), которые деформируются под действием давления жидкости.
Заключение. Из всего вышесказанного можно сделать выводы, что самым эффективным и более применяемым является механический (пружинный) манометр, потому что именно этот прибор может измерять чрезмерно высокие давления, по сравнению с пьезометром и жидкостными манометрами. Так же большим недостатком жидкостного ртутного манометра является его токсичность и опасность, что сократило его применение практически совсем. Но нельзя исключать тот факт, что пьезометры и жидкостные манометры более точные, чем механические манометры.
Гидравлика: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРМУМ»: ИНФРА-М, 2009. – 464 с.: ил. – (Высшее образование) / Ухин Б.В.
Гидравлика, гидропривод и гидросистемы: учебное пособие /Новиков А. П., Кондратенко И. Ю. /Воронежская государственная лесотехническая академия / 2007 год /151 страница
Гидравлика: учебное пособие /Малашкина В. А. /Московский государственный горный университет • 2012 год • 103 страницы
Источник
Способы измерения гидростатического давления.
Способы измерения гидростатического давления.
Способы измерения гидростатического давления. Самый простой и надежный метод измерения давления в гравитационном поле основан на использовании закона распределения давления гидростатического давления (2.20).в этом случае обратите внимание на 2 наиболее важных следствия этого закона. Распределение давления жидкости (или газа) не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость. В любой горизонтальной плоскости поперек рассматриваемого (стационарного) объема однородной жидкости или газа давление является постоянным. один） Прибор для измерения давления называется пьезометром (piezo pressure) или манометром. Наиболее распространенным прибором для измерения малого (атмосферного) давления является I-образный пьезоэлектрик meter. It необходимо измерить давление газа, содержащегося в замкнутом пространстве (Рис. 2. Я.).
Прикрепите один конец U-образной формы к контейнеру Тридцать девять Трубка, частично заполненная жидкостью плотности Р (рис. 2.11, а). Людмила Фирмаль
- 2-й Свободный конец трубки герметизируют, создавая поверхностное давление Р0-0 на свободной поверхности жидкости. Если уравнять давление локтя трубки в точке на горизонтальной поверхности 0-0, то получится абсолютное давление па в контейнере. РА = Ро + ПД = ПД-(2-43） В этом случае необходимо отметить 2 ошибки, которые возникают из этого метода измерения. Погрешности, связанные с игнорированием изменения весового давления газа, заполняющего часть сосуда и измерительную трубку. Это обычно приемлемо, так как плотность газа на 3 порядка ниже плотности жидкости. Погрешности обусловлены наличием насыщенного пара жидкости на свободной поверхности рабочего тела в свободном колене, где концы герметизированы.
- Давление насыщенного пара rnp = rnp(T) можно учитывать при расчете па, но его часто игнорируют, поскольку оно на 2 порядка ниже атмосферного давления. В большинстве случаев на практике необходимо измерять отклонение абсолютного давления от атмосферного. Избыточное давление или вакуум; в следующем представлении обозначение p используется для избыточного давления вместо pH. To для измерения отклонения абсолютного давления pA от атмосферного используется I-образная трубка со свободным концом, открытым для атмосферного давления (рис.2.11.6).Если мы уравняем давление точек на плоскости 0-0, то найдем избыточное давление Р(рис. 2.11.6). РЛ = па + ПБ; па-па = п = пбд; (2.44） Или вакуумный РВАК (рис. 2.11, с）： Ра = ра + Ревак; Рапа = Ревак: (2.45） В некоторых случаях, когда диапазон колебаний измеряемого давления невелик по сравнению с атмосферным давлением, используют I-образную трубку.
Давление (Рис. 2.I, d) в данной конструкции трубки I-го типа уровень свободной поверхности левого колена под действием изменения давления Па в баке не изменяется, фактически уровень жидкости правого (широкого) колена не изменяется. Это позволяет контролировать давление в резервуаре путем контроля уровня жидкости на 1(левом) локте (а не на обоих, как в случае обычного I-образного пьезометра). Аналогичная конструкция используется в приборах для измерения атмосферного давления, называемых барометрами (рис.2.12).
Они состоят из широкого стакана, в котором атмосферное давление действует на свободную поверхность рабочего тела, и прикрепленной к нему вертикальной трубки с герметичным свободным концом. Людмила Фирмаль
- Эта трубка заполнена жидкостью и давлением Po-Pnp » 0.Вы также можете использовать одинаковое давление в точках на плоскости 0-0 и 40 ПА = по + баллонной ангиопластики = специализированных устройств. (2.46） Согласно (2.46), измеряя ba, можно легко рассчитать атмосферное давление pa. При проектировании пьезоэлектрического счетчика и барометра разумным выбором рабочей жидкости является important. So нормальное атмосферное давление Эта жидкость-вода РА 1.012 * 105 Ба » Р§ 0.001 9.8-10.33 м Б Но… ра_1,012-юдр § ■ 0,0136 9.8 ’ Так, высота счетчика воды составит более 10 м (рис.2.12.6). для уменьшения размеров барометра в качестве рабочей жидкости используется ртуть^ Р = 0,0136Высота барометра ртуть не превышает 1 м (рис. 2.12, в).
Заметим, что используя зависимости (2.44) и (2.45), можно выразить значения давления не только в Паскалях, но и в единицах высоты рабочей жидкости column. In в частности, атмосферное давление, как правило, измеряется в миллиметрах ртутного столба. Для измерения абсолютного и манометрического давления используются различные механические устройства, которые называются манометрами. В зависимости от чувствительного элемента различают манометр, который использует поршень, деформацию, пружинный манометр, а также пьезоэлектрический эффект и пьезомагнитный эффект. Манометр главным образом использован для E! Его калибруют (калибруют) с помощью пьезоэлектрического измерителя формы.
Смотрите также:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Источник
