Давлением называется равномерно распределенная сила, перпендикулярно действующая на единицу площади тела.
Необходимо различать: давление абсолютное, или полное; давление атмосферное, или барометрическое; давление избыточное, или манометрическое; давление меньше атмосферного (вакуум).
Атмосферное давление рб — это давление воздушного столба земной атмосферы; оно измеряется барометрами и называется барометрическим.
Избыточное давление рп в каком-либо замкнутом пространстве— это давление, представляющее собой избыток по сравнению с атмосферным.
Если измеряемое давление меньше атмосферного, то эта величина называется разрежением(вакуумом).
Абсолютное (полное) давлениеРабс в замкнутом пространстве определяется по формулам:
Рабс = Рб + Ри , Рабс == Рб - Рвак
В технике за единицу измерения давления принята килограмм-сила на квадратный сантиметр (техническая атмосфера) или на квадратный метр.
С 1963 г. введен в действие ГОСТ 9867—61 единой Международной системы единиц СИ. В соответствии с ним за единицу измерения давления принят Паскаль (Па).
Соотношения между различными единицами измерения давления приведены в табл. 8.
Классификация приборов для измерения давления производится по следующим признакам: цо измеряемой величине; по принципу действия.
Наименование единицы измерения давления | Паскаль (Па) | Техническая атмосфера | (кгс/см2) | Миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.) | | Килограмм-сила на метр квадратный (кгс/м2) |
Паскаль (Па) Ньютон на квадратный метр (Н/м2) Техническая атмосфера (кгс/'см2) Миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.) Килограмм-сила на метр квадратный (кгс/м2) | 9,8-104 133,3 9,807 | 1,02-10-5 136-КГ Б 0,0001 ; | 7,5-10~3 735,56 7,4- 10-2 | 0,102 10 000 ! 13,6 |
В зависимости от измеряемой величины давления приборы делятся на следующие группы:
1) манометры, предназначенные для измерения избыточного давления;
2) вакуумметры, предназначенные для измерения вакуума;
3) мановакуумметры, предназначенные для измерения избыточного давления и вакуума;
4) тягомеры, предназначенные для измерения небольшого разрежения;
5) напоромеры, предназначенные для измерения неболь
шого избыточного давления;
6) тягонапоромеры, предназначенные для измерения давления
в пределах ±2500 кгс/м2;
7) дифференциальные манометры, предназначенные для измерения разности давлений;
8) микроманометры, предназначенные для измерения давления в пределах ±240 кгс/м2.
По принципу действия приборы разделяются на следующие группы:
1) жидкостные, в которых измеряемое давление (разрежение) уравновешивается давлением столба жидкости, заполняющей прибор;
2) пружинные, в которых измеряемое давление определяют по величине деформации упругого элемента — трубчатой пружины, мембраны, сильфона (гармониковой мембраны).
ЖИДКОСТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Жидкостные приборы благодаря простоте и надежности гидростатического принципа, заложенного в основу работы этих приборов, и легкости изготовления получили широкое распространение в термических цехах для измерения давления и разрежения от —600 до 600 кгс/м2 (или от —5584 до 5584 Н/м2).
Наиболее простым по конструкции из жидкостных манометров является 11-образный манометр, Представляющий собой трубку, согнутую в виде буквы u и укрепленную на доске со шкалой (рис.1а).
Рис, ,1. Жидкостные манометры: а — u-образный; б — чашечный; в — с наклонной трубкой
В качестве рабочих жидкостей, заполняющих рабочие жидкости, заполняющие прибор, могут применяться следующие: ртуть, вода, этиловый спирт, глицерин и др.
Все жидкостные манометры дают показания давления в миллиметрах высоты столба к жидкости. Чтобы выразить показания манометра в принятых единицах давления (Па), необходимо его показания к в м помножить на действительную плотность жидкости р в кг/м3
.
где д = 9,80665 м/с2-среднее значение ускорения силы тяжести.
Показания прибора снимают, отсчитывая высоту столба жидкости в одном колене вверх от нуля, а в другом — вниз, и оба отсчета складываются.
Высота Н в манометре не зависит от формы и сечения трубок, а зависит только от давления и плотности жидкости.
Наибольшая абсолютная погрешность u-образных манометров вследствие неточности отсчета высОты столбов жидкости в двух коленах составляет ±2 мм столба рабочей жидкости.
Более удобным является чашечный (однотрубный) манометр (рис. 54, б), требующий только одноГО отсчета.
Чашечный манометр состоит из трубки и сосуда большого диаметра, заменяющего вторую трубку прибора. Давление в этом случае определяется уровнем жидкости от нулевой отметки шкалы. Измеряемое давление подводится к сосуду с большим диаметром, а конец трубки оставляется открытым.
Измеряемое избыточное давление р в этом случае определяется по высоте изменения уровня в узкой трубке
(15)
где f1 — площадь трубки с уровнем h1; f2 — площадь сосуда с большим диаметром с уровнем h2.
Значение 1 + f1/ f2 очень мало отличается от единицы, и при измерении производится отсчет только по сосуду с меньшим диаметром.
Пределы измерения чашечного манометра от —200 до 200 кгс/м2.
Для измерения малых величин давлений и разрежений применяются микроманометры с наклонной трубкой (рис. 54, в). Они отличаются от чашечного манометра расположением сосуда малого диаметра (под углом к горизонту). Давление, определяемое микроманометром с наклонной трубкой, вычисляется по формуле (16)
где р — плотность залитой в прибор жидкости, кг/м3; а — угол наклона трубки, град; п — число делений по шкале. Откуда
Таким образом, чем меньше угол а при данной плотности жидкости р, тем больше число миллиметров шкалы, соответствующее измеряемому давлению, т. е. тем больше точность отсчета.
При измерении давления микроманометром отсчет, произведенный по шкале в миллиметрах, умножается на коэффициент, соответствующий углу наклона измерительной трубки.
Предел измерения у микроманометров 0—240 кгс/м2.
К преимуществам жидкостных манометров относятся: малая погрешность, простота устройства, дешевизна, быстрота монтажа и пуска, взрывобезопасность,
Недостатки этих приборов — плохая видимость шкалы и. мениска, хрупкость вследствие наличия стеклянных частей, возможность выброса рабочей жидкости при внезапном увеличении давления, невозможность дистанционной передачи и автоматической записи показаний, незначительные пределы измерения.