Способы измерения давления гидравлика

Цельработы: освоение способов измерения гидростатического давления.

При подготовке к работе, в процессе выполнения работы и при обработке результатов опытов необходимо:

– ознакомиться с устройством механических и жидкостных приборов для измерения давлений.

– определить плотность второй жидкости, считая, что в левом дифференциальном пьезометре вода.

– определить цену деления стрелочного манометра в атмосферах и Н/м2.

1. Приборы для измерения давления

Методы измерения гидростатического давления так же раз­нообразны, как и конструкции приборов, предназначенных для этого.

Приборы для измерения давления носят общее название манометров. Однако по назначению они подразделяются на:

– барометры, предназначенные для измерения атмосферного давления;

– манометры, измеряющие давления выше атмосферного;

– вакуумметры, измеряющие давления ниже атмосферного.

По принципу действия манометры делятся на жидкостные (водяные, спиртовые, ртутные) и механические (пружинные, мембранные и сильфонные).

Пьезометры и манометры измеряют избыточное (манометрическое) дав­ление, то есть они работают, если полное давление в жидкости превышает ве­личину, равную одной атмосфере p = 1 кгс/см2= 0,1 МПа. Эти приборы показывают долю давления сверх атмосферного. Для измерения в жидкости полного давления p необходимо к манометрическому давлению pман прибавить атмосферное давление pатм, снятое с барометра. Практически же в гид­равлике атмосферное давление считается величиной постоянной

pатм= = 101325 » 100000 Па.

Основное уравнение гидростатики относительно плоскости, проходящей через центр отверстия (точку А), к которому присоединена трубка, имеет следующий вид:

рабс = ра+γhp или hp=

С другой стороны (внутри сосуда)

рабс = р0+γh

Подставив значение ра6с, определим

Таким образом, пьезометрическая высота определяет величину избыточного давления в точке, где установлен пьезометр. Если он установлен в открытом сосуде, то уравнение примет вид hp=

Пьезометр является достаточно точным прибором. Однако, чтобы использовать его для измерения давлений выше 48033 Па требуются очень высокие трубки. Упомянутые пьезометры применяются главным образом для лабораторных исследований. Их преимущество перед манометрами состоит в непосредственном измерении давления с помощью пьезометрической высоты столба жидкости без промежуточных передаточных механизмов.

В качестве пьезометра может быть использован любой колодец, котлован, скважина с водой или даже любое измерение глубины воды в открытом резервуаре, так как оно даёт нам величину hp.

Для измерения более высоких давлений применяют ртутные манометры. Поскольку плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды, то и трубки в этих манометрах значительно короче.

для левого колена р = ро + γh;

для правого колена р = ра + γh рт или

ро+ γh=ра+ γртhрт, или

р — ра = γртhрт; pман= γртhрт, откуда

Рис. 2. Манометр ртутный

т е. разность уровней в манометре равна манометрическому давлению ртути на глубине hрт. Для измерения больших давлений, например, в гидросистемах и насосных установках используют пружинные манометры (рис. 3). Основной частью таких манометров является полая металлическая трубка 1, имеющая эллиптическое поперечное сечение. Один конец ее запаян и соединен с механизмом 2, перемещающим стрелку; другой

конец посредством ниппеля 3 сообщается с исследуемым объемом. Под действием давления поступившей жидкости трубка, стремясь выпрямиться, через механизм приводит в движение стрелку, которая по шкале указывает величину давления. Иногда манометры снабжают механизмом, записывающим измеряемое давление. Нулевое показание любого манометра соответствует полному давлению p, равному одной атмосфере

Для измерений давлений ниже атмосферного (p0<pа) применяют жидкостные и пружинные приборы, называемые вакуумметрами. (рис. 4)Тогда уровень в пьезометре опустится относительно свободной поверхности на величину hвак, которая называется вакуумметрической высотой.

Рис. 4. Схема пьезометра, измеряющего вакуумметрическое давление на свободной поверхности в резервуаре: 1 — свободная поверхность; 2 — поверхность уровня; р3 — атмосферное давление; р0 — абсо­лютное давление на свободной поверхности в ре­зервуаре; hвак — величина снижения уровня в пьезометре

Вакуумметр показывает ту долю давления, которая дополняет полное давление в жидкости до величины одной атмосферы. Вакуум в жидкости — это не пустота, а такое состояние жидкости, когда полное давление в ней меньше атмосферного на величину pв, которая измеряется вакуумметром. Вакуумметрическое давление pв, показываемое прибором, связано с полным и атмосферным так:

Таким образом, вакуумметрическому давлению будет соответствовать высота подъема h вак жидкости в изогнутой трубке над уровнем в резервуаре.

Величина вакуума pв не может быть больше 1 ат, то есть предельное значение pв» 100000 Па, так как полное давление не может быть меньше абсолютного нуля.

Приведём примеры снятия показаний с приборов:

— пьезометр, показывающий hp= 160 см вод. ст., соответствует в единицах СИ давлениям pизб= 16000 Па и p= 100000+16000=116000 Па;

— манометр с показаниями pман = 2,5 кгс/см2 соответствует водяному столбу hp= 25 м и полному давлению в СИ p = 0,35 МПа;

— вакуумметр, показывающий pв= 0,04 МПа, соответствует полному давлению p= 100000-40000=60000 Па, что составляет 60 % от атмосферного.

Измерение
давления необходимо практически в любой
области науки и техники как при изучении
происходящих в природе физиче­ских
процессов, так и для нормального
функционирования техниче­ских
устройств и технологических процессов,
создаваемых челове­ком. Давление
характеризует напряженное состояние
физических тел (твердое тело, жидкость,
газ) в условиях всестороннего сжатия и
определяется частным от деления силы,
нормальной к поверхности, на площадь
этой поверхности:

где
Р
– давление; F
– нормальная сила, действующая на
по­верхность; S
– площадь поверхности.

Понятие
давления как физической величины во
всех его проявлениях одинаково. Однако
многие технологические процессы и
работа технических средств определяются
не самим давлением, а его изменением
относительно другого (начального)
значения давления. Такой вид давления
называется относительным. Например,
именно разность относительного давления
в трубопроводе определяет движение
газа, нефти, жидкости. Абсолютное давление
– давление, значение которого при
измерении отсчитывается от давления,
равного нулю. Пример: абсолютное давление
воздушной оболочки Земли на ее поверхность
называется атмосферным давлением.

Следует
выделить понятия «разность давлений»
и «избыточное давление»: разность
давлений – разность двух произвольных
давлений, значение одного из которых
принято за начало отсчета; избыточное
давление – разность давлений, одно из
которых, принятое за начало отсчета,
является абсолютным давлением окружающей
среды; парциальное давление – абсолютное
давление одного из компонентов газовой
смеси. Под этим понимается абсолютное
давление одного компонента газа, которое
определяется при условии, что газ займет
весь объем; вакуум – состояние среды,
абсолютное давление которой существенно
меньше атмосферного.

С
учетом специфики каждого из видов
давления применяются специальные
средства измерения – манометры и
измерительные преобразователи давления.
Манометр – измерительный прибор или
измерительная установка для измерения
давления или давлений с непосредственным
отсчетом их значений. Дифференциальный
манометр – прибор для измерения разности
двух давлений, каждое из которых
отличается от атмосферного давления.
Международным комитетом по метрологии
в качестве единицы давления принят
паскаль (Па). По определению единица
давления «паскаль» является отношением
единицы силы к единице площади.

Размер
единицы давления «паскаль» очень мал,
для образного представления – это
давление, вызываемое столбом воды
высотой 0,1 мм.

Методы и средства измерения давления

Давлением
называют силу, действующую на единицу
площади поверхности,
поэтому давление может быть определено
непосредственно измерением силы,
действующей на данную поверхность. На
этом методе основаны грузопоршневые
манометры, в которых сила, действующая
на поршень с известной площадью,
уравновешивается гирями.

Модификацией
такого манометра являются жидкостные
мано­метры, в которых измеряемое
давление определяется по высоте и
удельному весу столба жидкости.
Исторически жидкостные манометры
появилась
раньше.
Леонардо да Винчи
(1452 – 1519
гг.) использовал пьезометрическую трубку
для измерения
давления воды в исследовании ее движения,
однако изобретателем жидкостного
манометра считают Торричелли и Вивиани
(1643 г.). Давление в такой трубке вычислялось
по формуле:

где
Н
– высота столба жидкости, м; g
– ускорение свободного падения,

Метрологическим
достоинством указанных методов является
способ воспроизведения физической
величины с использованием трех основных
единиц СИ – длины, массы и времени.
Отсюда следует, что методы определения
давления по указанным величинам являются
фундаментальными и применяются для
воспроизведения единицы давления
эталонами грузопоршневого и жидкостного
типов. Жидкостные и грузопоршневые
манометры не требуют калибровки по
эталонным измерителям, так как их
показания могут быть определены путем
измерения линейного размера и массы, и
более того, они сами могут служить для
аттестации образцовых средств измерения.

Средства
измерения (измерительные преобразователи)
давления по принципу действия
чувствительного элемента можно разделить
на группы:

• средства
  измерения, принцип действия которых
  основан на прямых абсолютных методах:
  поршневые манометры, манометры с
  нецилиндрическим неуплотненным поршнем,
  колокольные, кольцевые и жидкостные;
• средства
  измерения, использующие относительные
  методы: деформационные манометры и
  измерительные преобразователи, манометры
  других типов,
  принцип действия которых основан на
  изменении физических свойств
  чувствительного
  элемента под действием давления;
• средства
  измерения, принцип действия которых
  основан на методах косвенных измерений:
  установки и приборы для определения
  давления по результатам измерения
  параметров физических свойств измеряемой
  среды

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

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

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.

Методические указания по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

На
практике наиболее важным является
измерение
избыточных давлений.

Простейшим прибором
для измерения избыточного давления
является пьезометр,
который представляет
собой вертикально установленную
прозрачную трубку (рис.6).
Тогда,
в соответствие с (10),

ризб
= рa
+ ρ∙g∙Н
. (11)

А так
как в избыточных
давлениях
рa
= 0,
то
из (11)
следует
пропорциональная связь между давлением
ризб
и
высотой Н

ризб
= ρ∙g∙Н
.

(12)

Измерения по
пьезометру
проводят
в единицах
длины,
поэтому иногда давления численно
выражают
в единицах
высоты
столба соответствующей жидкости.
Например: “атмосферное давление равно
760
мм
ртутного столба”.

Следует
понимать, что данное давление
пропорционально пьезометрической
высоте ртути величиной 760 мм. Подставив
эту величину в (12) при ρрт
= 13600 кг/м3,
получим атмосферное давление равное
1,013.105 Па. Эта величина называется
физической атмосферой. Она отличается
от технической атмосферы (см. раздел
1.1), которая соответствует 736 мм ртутного
столба.

Пьезометр прост
по конструкции и обеспечивает высокую
точность измерений. Однако, не позволяет
измерять высокие давления.

Аналогичные приборы
используются для измерения вакуума. B
этом случае их называют вакуумметры.
Приборы позволяющие измерять как
избыточные дав­ления, так и вакуум
носят название мановакуумметры.

Измерение абсолютных
давлений в инженерной практике обычно
не проводят. Исключение составляет
измерение атмосферного давления c
помощью барометра.

Сила давления на плоскую горизонтальную и наклонную поверхности. Гидростатический парадокс.

Имеем
сосуд (рис.8,а) с глубиной воды h.
Давление жидкости в какой-либо точке
сосуда зависит от глубины погружения
этой точки. Если взять точки A, В и C, то
давления в них будут соответственно
равны

рА
= ρ∙g∙hA
;
рB
= ρ∙g∙hB
;
рC
= ρ∙g∙hC
.

Сила
гидростатического давления на
горизонтальную площадку SC

Сила
гидростатического давления на все дно
сосуда площадью S
может быть определена по формуле

Рис.
8. Сила давления на плоскую стенку.

Следовательно,
суммарная сила давления жидкости на
горизонтальную поверхность равна весу
столба жидкости, расположенной над
рассматриваемой поверхностью.

На рис.
8,б изображены три сосуда различной
формы. Площадь дна S
всех трех сосудов одинакова. Все сосуды
наполнены однородной жидкостью на
глубину H.
На рис. 8,б H
= H1
+ H2

Гидростатическое давление на дно во
всех сосудах будет одинаковым и равным
р
= ρ∙g∙Н
.

Суммарная
сила гидростатического давления на дно
любого из трех показанных на рис. 8,б
сосудов будет также одинаковой и равной
F=р∙S=ρ∙g∙H∙S.
Спрашивается, откуда в сосуде I
берется дополнительная сила по сравнению
c сосудом II
и куда пропадает избыток веса жидкости
в сосуде III
по
сравнению
c сосудом II?
Нет ли здесь противоречия с законами
физики?

Законы
гидравлики утверждают, что давление
жидкости не зависит от формы сосуда, а
зависит от глубины погружения площади
и ее размеров. В этом и заключается
гидростатический парадокс, который
может быть объяснен особым свойством
жидкости передавать внешнее давление
одинаковой величины по всем направлениям
(закон Паскаля). Например, на дно сосуда
III
действует сум­марная сила гидростатического
давления F=ρ∙g∙H∙S.
Что касается жидкости, находящейся в
объемах (АВС)
В1
и (А’В’С’)
В’,
то ее вес воспринимается наклонными
стенками, a не дном сосуда. Безусловно,
если сосуд III
будет стоять на столе, то стол воспринимает
вес всей жидкости, находящейся в сосуде.
Следовательно, никакого противоречия
между законами физики и гидравлики не
существует. Суммарная сила гидростатического
давления на дно сосуда зависит от
плотности жидкости, глубины наполнения
сосуда и величины площади его дна и не
зависит от формы сосуда.

B практике
часто встречаются плоские поверхности
(щиты, стенки), расположенные под
каким-либо углом α
к горизонту.

Выведем
расчетную зависимость для определении
силы дав­ления жидкости на наклонную
плоскую стенку (рис. 8,в), для чего выделим
элементарную площадку dS,
расположенную на глубине h.
Центр тяжести щита (Ц.T) погружен на
глубину h0,
площадь
стенки равна S.
Выберем оси координат так, как это
показано на рисунке. Ось х
совпадает с линией пересечения плоскости
стенки и свободной поверхности, a ось у
направлена вдoль стенки. Справа изображена
стенка в плоскости хоу.
Эту проекцию мы получим, если плоскость
стенки повернем отно­сительно оси у
на 90°. На площадку dS
будет действовать элементарная сила
гидростатического давления

dF
= dS
(ρgh
+ р0)

где ρ
– плотность жидкости, кг/м3;
ρgh
– избыточное гидроста­тическое
давление, Па; р0
– давление на свободной поверхности,
Па.

Суммарная
сила давления F
жидкости на весь щит равна сумме
элементарных сил, действующих по всей
смоченной пло­щади щита. Проинтегрировав
по площади S
будем иметь

B свою очередь

h
= y∙sin
α ,

– статический момент площади относительно
оси x.

Как
известно, статический момент площади
равен произведению площади на расстояние
у0
от центра его тяжести до рассматриваемой
оси. Следовательно,

На рис.
8,в видно, что у0∙sinα
=
h0.
Тогда, подставляя значение статического
момента и заменяя через h0
получим

F
= S
(ρgh0
+ p0)
.

(13)

При p0
=
pa
на щит будет действовать слева атмосферное
давление и справа давление со стороны
жидкости, направлен­ные навстречу
друг к другу. Поэтому формула для этого
случая будет иметь вид

Видно,
что суммарная сила давления жидкости
на плоскую поверхность равна произведению
пло­щади смоченной фигуры на давление
в центре ее тяжести. Нетрудно видеть
также, что сила F
состоит из двух слагаемых: внешней силы
суммарного гидростатического давления
р0S
и
силы избыточного давления ρgh0S.
Первая сила приложена в центре тяжести
фигуры. Точка приложения второй силы
(центр давления) располагается ниже
центра тяжести.

Соседние файлы в папке Лекции

Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы , действующей на данную поверхность, к её площади :

Давле́ние сплошной среды — скалярная интенсивная физическая величина; характеризует состояние среды и является диагональной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды не зависит от ориентации. Для обозначения давления обычно используется символ  — от лат.  «давление».

Давление идеального газа (вообще говоря, системы пренебрежимо мало взаимодействующих частиц) на стенку ищется как

где — проекция импульса на ось сближения со стенкой, а — аналогичная проекция вектора плотности потока, для которого

(размерность пространства, вообще говоря, зависит от задачи)

где — концентрация, — функция распределения вероятности. В частности, при распределении Максвелла, интеграл легко берётся и получается: .

Единицы измеренияПравить

В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.

Кроме того, на практике используются также единицы торр и физическая атмосфера.

Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления — барометрами, артериального давления — сфигмоманометрами.

• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивировано 2 ноября 2013 года. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879.
• Постановление Правительства РФ от 15.08.2015 № 847 «О внесении изменений в приложение № 3 к Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации». Архивировано 4 марта 2016 года.

ИсторияПравить

Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силою пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом» (Aqua suctu sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).

В 1630 году генуэзский физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотою примерно 21 метр. В другом письме Галилею (от 24 октября 1630 года) Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.

Изменчивость и влияние на погодуПравить

Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па

Стандартное давлениеПравить

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

Барическая ступеньПравить

Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень   равна:

При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.

С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре и давлении он равен .

Изменения давления с высотойПравить

Изменение давления с высотой.

С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:

где:   — давление,   — ускорение свободного падения,   — плотность воздуха,   — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты ( ) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Так как плотность газа зависит от его давления, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха  , в котором плотность воздуха почти не изменяется. На практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.

Приведение к уровню моря

Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.

При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:

То есть, зная давление и температуру на уровне  , можно найти давление   на уровне моря  .

Вычисление давления на высоте   по давлению на уровне моря   и температуре воздуха  :

Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:

где   — высота в километрах.

Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.

В ещё более грубом приближении, двукратному изменению давления соответствует изменение высоты на каждые пять километров.

В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.

Видеоурок: атмосферное давление

• Давление Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine // Метеорологический словарь
• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879.
• Перышкин А. В. Измерение атмосферного давления. Опыт Отто Герике // Физика. 7 класс / Е. Н Тихонова. — 16-е изд. — М.: Дрофа, 2013. — С. 190. — 189 с.
• . Класс!ная физика. Дата обращения: 9 июня 2015. Архивировано 16 марта 2015 года.
• . pogoda.by. Дата обращения: 7 июня 2015. Архивировано 25 апреля 2015 года.
• . IUPAC. Дата обращения: 18 августа 2013. Архивировано 18 августа 2013 года.

ЛитератураПравить

• Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — 2 изд. — М., 1958.
• Бургесс Э. К границам пространства, пер. с англ.. — М.: Изд. иностранной литературы, 1957. — 223 с.

СсылкиПравить

• Медиафайлы по теме Атмосферное давление на Викискладе
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• График изменения атмосферного давления при изменении высоты

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО ТИПУ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

По виду упругого чувствительного элемента пружинные приборы делятся на следующие группы:

1) приборы с трубчатой пружиной, или собственно пружинные;

2) мембранные приборы, у которых упругим элементом служит мембрана, анероидная или мембранная коробка, блок анероидных или мембранных коробок;

3) пружинно-мембранные с гибкой мембраной;

4) приборы с упругой гармониковой мембраной (сильфоном);

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ДАВЛЕНИЕ», ТОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ И СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ НИМИ

Давление является одним из важнейших параметров химико-технологических процессов. От величины давления часто зависит правильность протекания процесса химического производства. Под давлением в общем случае понимают предел отношения нормальной составляющей силы к площади, на которую действует сила. При равномерном распределении сил давление равно частному от деления нормальной составляющей силы давления на площадь, на которую эта сила действует. Величина единицы давления зависит от выбранной системы единиц.

Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютное давление Pа – параметр состояния вещества (жидкостей, газов и паров). Избыточное давление рипредставляет собой разность между абсолютным давлением Pа и барометрическим давлением Рб (т. е. давлением окружающей среды):

Ри = Ра – Рб.

Если абсолютное давление ниже барометрического, то

РВ = Рб – Ра,

где Pв – разрежение.

Единицы измерения давления: Па (Н/м2); кгс/см2; мм вод. ст.; мм рт.ст.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ

Приборы для измерения давления подразделяются на:

а) манометры – для измерения абсолютного и избыточного давления;

б) вакуумметры – для измерения разряжения (вакуума);

в) мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума;

г) напоромеры – для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0,04 МПа);

д) тягомеры – для измерения малых разряжений (верхний предел измерения до 0,004 МПа);

е) тягонапорометры – для измерения разряжений и малых избыточных давлений;

ж) дифференциальные манометры – для измерения разности давлений;

з) барометры – для измерения барометрического давления атмосферного воздуха.

Рис. 3. Напоромер

Рис. 4. Тягомер

Рис. 5. Барометр

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Методы измерения давления во многом предопределяют как принципы действия, так и конструктивные особенности средств измерений. В этой связи в первую очередь следует остановиться на наиболее общих методологических вопросах техники измерения давления. Давление, исходя из самых общих позиций, может быть определено как путем его непосредственного измерения, так и посредством измерения другой физической величины, функционально связанной с измеряемым давлением.

В первом случае измеряемое давление воздействует непосредственно на чувствительный элемент прибора, который передает информацию о значении давления последующим звеньям измерительной цепи, преобразующим ее в требуемую форму. Этот метод определения давления является методом прямых измерений и получил наибольшее распространение в технике измерения давления. На нем основаны принципы действия большинства манометров и измерительных преобразователей давления.

Во втором случае непосредственно измеряются другие физические величины или параметры, характеризующие физические свойства измеряемой среды, значения которых закономерно связаны с давлением (температура кипения жидкости, скорость распространения ультразвука, теплопроводность газа и т.д.). Этот метод является методом косвенных измерений давления и применяется, как правило, в тех случаях, когда прямой метод по тем или иным причинам неприменим, например, при измерении сверхнизкого давления (вакуумная техника) или при измерении высоких и сверхвысоких давлений.

Методологически не менее важен и вопрос о способе, которым средство измерений воспроизводит единицу давления, что непосредственно сказывается на его функциональных возможностях.

Относительный метод измерений, в отличие от абсолютного, основан на предварительном исследовании зависимости от давления физических свойств и параметров чувствительных элементов средств измерения давления при методах прямых, измерений или других физических величин и свойств измеряемой среды — при методах косвенных измерений. На пример, деформационные манометры перед их применением для измерения давления должны быть сначала отградуированы по образцовым средствам измерений соответствующей точности.

Помимо классификации по основным методам измерений давлений и видам давления, средства измерений давления классифицируют по:

· принципу действия,

· функциональному назначению,

· диапазону и точности измерений.

КЛАСС ТОЧНОСТИ ПРИБОРОВ

Обобщенной характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность, значение которых устанавливается в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств. Например, класс точности вольтметра характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонением от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других влияющих факторов.

В настоящее время в нашей стране используются два вида классов точности:

1) по абсолютным погрешностям (порядковые номера классов);

2) по относительным погрешностям. В последнем случае класс точности – это отношение абсолютной погрешности Д к диапазону шкалы прибора, выраженное в процентах.

Государственными стандартами для разных приборов установлены различные классы точности. Класс точности обозначается на циферблате прибора либо в паспорте прибора.

Согласно ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) классы точности выбираются из ряда:

Средства измерений с двумя и более шкалами могут иметь соответственно два и более классов точности.

Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. Кроме того, этот параметр используется при косвенных измерениях других технологических параметров: уровня, расхода, температуры, плотности и т. д. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па).

В большинстве случаев первичные преобразователи давления имеют неэлектрический выходной сигнал в виде силы или перемещения и объединены в один блок с измерительным прибором. Если результаты измерений необходимо передавать на расстояние, то применяют промежуточное преобразование этого неэлектрического сигнала в унифицированный электрический или пневматический. При этом первичный и промежуточный преобразователи объединяют в один измерительный преобразователь.

Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в любых отраслях промышленности. Надежность измерения этого параметра гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах.