Жидкостные приборы для измерения давления

Исторически первыми, используемыми для измерения давления, были жидкостные приборы, в основу которых положен принцип уравновешивания измеряемого давления или разности давлений гидростатическим давлением столба жидкости в приборе. Величина измеряемого давления определяется из основного уравнения гидростатики:

Р_а^абс = Р₀+ gh, (1.1)

где Р_а^абс – абсолютное давление в точке А; Р₀- внешнее давление (над свободной поверхностью); h –высота столба жидкости с плотностью (между уровнями т. А и свободной поверхностью).

Если точка А и свободная поверхность разделены несколькими столбами (слоями) жидкости с различными плотностями, то абсолютное давление находится суммированием давлений всех i столбов жидкости с внешним давлением

(1.2)

Пьезометр

Пьезометр (рис. 1.1.) применяется для измерения превышения давления над атмосферным, т.е. избыточного (манометрического) давления. Пьезометр представляет собой открытую прозрачную (стеклянную) трубку с измерительной шкалой, которая подключается к сосуду в точке, расположенной на одном уровне с точкой искомого давления. Уровень жидкости в пьезометре определяет величину гидростатического напора (h + h₁) (или пьезометрическую высоту):

откуда (1.3)

где h₁ – поправка на положение прибора, определяемая глубиной точки А от нулевого уровня шкалы прибора.

При определении давления пьезометром вводится поправка на капиллярность мм, если трубка имеет малый диаметр (обычно d 5 мм), и поправка на температурное расширение (изменение плотности) жидкости.

Погрешности при измерении связаны обычно с неточным определением плотности, неточностью установки и градуирования шкалы и визуальным снятием показаний.

Рис. 1.1. Пьезометр:

1 – открытая трубка; 2 – сосуд (трубопровод) под давлением; 3 – место измерения давления в произвольно выбранной т. А; 4 – кран для удаления воздуха из трубки; 5 – кран для отключения прибора.

Обратный пьезометр

Вакуум в закрытом сосуде можно измерить с помощью обратного пьезометра (рис. 1.2.), представляющего собой стеклянную трубку, опущенную в открытую емкость с жидкостью. Второй конец трубки присоединен к сосуду. Трубка снабжена шкалой. Жидкость в пьезометрической трубке поднимается на некоторую высоту (ваккуметрическую) h_вак. Уравнение равновесия записывается в виде

(1.4)

откуда

Обратным пьезометром можно также определить избыточное или манометрическое давление в закрытом сосуде (рис. 1.3.)

(1.5)

Рис. 1.2. Обратный пьезометр при измерении вакуума: 1- пьезометрическая трубка; 2 – сосуд с вакуумом; 3 – кран для отключения прибора; 4 – емкость с жидкостью.

Рис. 1.3. Обратный пьезометр при измерении избыточного давления: 1 - пьезометрическая трубка; 2 – сосуд с избыточным давлением; 3 – кран для отключения прибора; 4 – емкость с жидкостью.

В качестве рабочей жидкости в обратном пьезометре используется вода, ртуть, трансформаторное масло и т.д.

Диапазон измерения определяется только плотностью жидкости и длиной пьезометрической трубки.