reforef.ru 1
Цель работы: Изучение устройства и принципа действия жидкостных приборов для измерения давления. Приобретение навыков по измерению гидростатического давления жидкостными приборами.

Общие сведения.

Гидростатическим давлением называют нормальное сжимающее напряжение в неподвижной жидкости, т.е. силу, действующую на единицу площади поверхности. За единицу измерения давления в международной системе принят паскаль (Па = Н/м2).

Различают абсолютное, атмосферное, манометрическое вакуумметрическое давления.


Абсолютное (полное) давление p отсчитывается от абсолютного вакуума. Атмосферное давление pa создается силой тяжести воздуха атмосферы и принимается в обычных условиях равным 101325 Па или 760 мм рт. ст. Избыток давления над атмосферным называют манометрическим (избыточным) давлением (pм = pa – p).

Приборы для измерения атмосферного давления назвали барометрами, манометрического – манометрами, вакуума – вакуумметрами.


По принципу действия и типу рабочего элемента приборы бывают жидкостными, механическими и электрическими.

Жидкостные приборы исторически стали применяться первыми. Их действие основано на принципе уравновешивания измеряемого давления p силой тяжести столба жидкости высотой h в приборе:

p = ρgh,

где ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения.


Поэтому величина давления может быть выражена высотой столба жидкости h (мм рт. ст., м вод. ст.). Преимуществами жидкостных приборов являются простота конструкции и высокая точность, однако они удобны только при измерении небольших давлений.

В механических приборах измеряемое давление вызывает деформацию чувствительного элемента (трубка, мембрана, сильфон), которая с помощью специальных механизмов передается на указатель. Недостатком таких приборов является инерционность, что не позволяет использовать их для измерения мгновенного значения давления в быстропротекающих процессах.


В электрических приборах воспринимаемое чувствительным элементом давление преобразуется в электрический сигнал. Сигнал регистрируется показывающим (вольтметр, амперметр) или пишущим (самописец, осциллограф) приборами. В последнем случае можно фиксировать давление при быстропротекающих процессах.

Абсолютное давление в любой точке покоящейся жидкости определяется по основному уравнению гидростатики:


p = p0 + ρgH,

где p0 – абсолютное давление на свободной поверхности жидкости; ρ – плотность жидкости; Н – глубина погружения точки под свободной поверхностью.

В работе вычисляется давление в заданной точке (например, на дне резервуара) через показания различных приборов и затем сравниваются результаты, полученные двумя путями.

Порядок выполнения работы.


Опыт №1 (p0> pa).

Экспериментальные данные:

Н=9·10-2 м

hп=22,2·10-2 м

hм=13,1·10-2 м

Решение:

p
0 = pа + ρghм

p0 = 101325 + 9,81·1000·0,13 =102600,3 Па

р
*= p0 + ρgH

р*= 102600,3 + 1000·9,81·0,09 = 102600,3 + 882,9 = 103483,2 Па

p
= pа + ρghм

р = 101325 + 1000·9,81·0,222 = 101325 + 2177,82 = 103502,82 Па

δ
р = 100(р-р*)/р

δр = 100(103502,3 – 103483,2)/103502,3 ≈0,02%
Опыт №2 (p0< pa).

Экспериментальные данные:

Н=12·10-2 м

hп=5,2·10-2 м

hв=6,8·10-2 м

Решение:

p0 = pаρghв


p0 = 101325 - 1000·9,81·0,068 = 101325 – 667,08 = 100657,92 Па

р*= p0 + ρgH

р*= 100657,92 + 1000·9,81·0,12 = 1177,2 + 100657,92 = 101835,12 Па

p = pа + ρghп

p = 101325 + 1000·9,81·0,052 = 101325 + 510,12 = 101835,12 Па

δр = 100(р-р*)/р

δр = 0%
Опыт №3.

Экспериментальные данные:

h = 0,014 м

ра = 101325 Па

рм = ра + ρgh

рм = 101325 + 1000·9,81·0,014 = 101325 + 137,34 = 101462,34 Па

Вывод: Изучил устройство и принцип действия жидкостных приборов для измерения давления. Приобрел навыки по измерению гидростатического давления жидкостными приборами. Ошибка в работе равна 0,02 и 0 процентов, значит, работа выполнена правильно.


Контрольные вопросы.


  1. Какое давление называют абсолютным (вакуумметрическим, манометрическим)?

  2. Какие единицы измерения вы знаете?

  3. Как произвести пересчет значений давления, измеренных в барах (бар), кг/см2, метрах водяного столба, миллиметрах ртутного столба – в единицы давления, используемые в системе СИ?
  4. Как называют прибор для измерения атмосферного давления (избыточного давления, разряжения)?


  5. Какой вид имеет формула для расчета давления по показаниям жидкостного манометра?

  6. Какой недостаток у механических приборов для измерения давления?

  7. Какими достоинствами обладают жидкостные манометры?