Приборы для измерения давления в жидкости
Все приборы для измерения давления в жидкости измеряют только избыточное давление. Они бывают следующих видов:
1. Жидкостные:
а) пьезометры;
б) U-образные манометры;
в) микроманометры.
2. Механические (металлические) манометры:
а) пружинные;
б) мембранные.
3. Вакуумметры бывают жидкостные U-образные, механические (металлические) — пружинные.
Жидкостные приборы:
Рисунок 11 — Схема
пьезометра
Пьезометры— это вертикальные стеклянные трубки диаметром 6 — 12 мм с верхним концом, открытым в атмосферу (рисунок 11).
Определим избыточное давление ризб на свободной поверхности жидкости в резервуаре.
Горизонтальная поверхность, проведённая по свободной поверхности жидкости в резервуаре, является поверхностью равного давления, так что давления в точках 1 и 2 одинаковые:
Р1=Р2. (23)
Но Р1 = Ро = Ратм + Ризб.
Давление в точке 2 по основному уравнению гидростатики:
Р2 = Ратм +rgh.
Подставляем Р1 и Р2 в равенство (23):
Ратм + Ризб = Ратм +rgh,
откуда избыточное давление на свободной поверхности жидкости в резервуаре
Ризб = rgh. (24)
Из равенства (24) можно получить:
(25)
В формуле (25) h — пьезометрическая высота, то есть высота, на которую поднимается жидкость плотностью r в пьезометре под действием избыточного давления Р.
U-образные манометры служат:
а) Для измерения давления в одной точке (рисунок 12)
Рисунок 12 — Схема
U-образного манометра для измерения избыточного давления в одной точке
|
Рисунок 13 — Схема U-образного манометра для измерения разности давлений в двух точках
| Можно показать, что избыточное давление в резервуаре
Ризб = rgh.
б) Для измерения разности давлений в двух точках (рисунок 13)
Разность давлений в двух резервуарах:
DР = Р1 – Р2 = rgh.
в) Микроманометры (рисунок 14) служат для измерения небольших избыточных давлений.
Рисунок 14 — Схема микроманометра
| Можно показать, что избыточное давление в месте подключения микроманометра:
.
а) пружинные — могут быть изготовлены для измерения избыточного давления до 10 тысяч атмосфер (рисунок 15 а).
Рисунок 15 а, б — Схемы механических (металлических)
манометров
Избыточное давление подводится внутрь полой изогнутой металлической трубки 1, прогиб конца которой передаётся стрелке 2, показывающей на шкале 3 величину избыточного давления.
б) мембранные — могут быть изготовлены для измерения избыточного давления до 30 атмосфер (рисунок 15 б).
Избыточное давление подводится под низ волнообразной мембраны 3, прогиб которой рычагом 4 передаётся стрелке 1, показывающей на шкале 3 величину избыточного давления.
Сообщающиеся сосуды
Рис.16 - Расчетная схема сообщающихся сосудов
Рассмотрим схему сообщающихся сосудов, заполненных несмешивающимися жидкостями, имеющими различные плотности r1 и r2. проведем по границе раздела двух жидкостей в правом колене плоскость равного давления, след которой на схеме –горизонтальная прямая 00. абсолютные давления в точках 1 и 2, как и в любых других точках жидкости, лежащих на этой плоскости, будут одинаковыми (Р1=Р2). В соответствии с основным уравнением гидростатики Р1 и Р2 могут быть:
Таким образом, высоты столбов жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны их плотностям.
Если в сообщающиеся сосуды будет налита одна и та же жидкость, то уровни ее в обоих коленах расположатся на одинаковой высоте, так как r1 = r2 = r. Тогда, в соответствии с уравнением , или h1=h2.
Принцип сообщающихся сосудов широко используется в технике, например в измерительных приборах жидкостного типа.
Задача:определим природу давления в верхней точке правого сосуда и его значение, если манометрическое давление в верхней точке левого сосуда Рм=13 кПа, высота уровней жидкости в левом и правом сосудах – соответственно h1=600 мм, h2=450 мм, относительная плотность масла sм=0,88.
Решение: определяем плотность масла
rм=srст=0,88·1000=880 кг/м3.
Проведем на границе раздела воды и ртути плоскость равного давления, след которой на схеме – линия 00. абсолютное давление в точках 1 и 2 будет одинаковым, т.е. r1 = r2.
В соответствии с основным уравнение гидростатики получим:
, где
- абсолютное давление жидкостей в верхних точках сосудов. Тогда , откуда
=13000+1000·9.81·0.6-880·9.81·0.45-13600·9.81·(0.6-0.45)=-5010 Па.
Следовательно, в верхней точке правого сосуда – вакуум Рв=5010 Па.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|