Гидравлика: Лабораторный практикум, страница 5

Разность давлений может выражаться непосредственно через разность уровней в единицах длины, например в мм рт. ст., мм вод. ст. С помощью двухтрубного манометра можно измерить как разность давлений, так и избыточное, и вакуумметрическое давления. Для этого одна из трубок сообщается с атмосферой.

Чашечный (однотрубный) манометр. В отличие от двухтрубных чашечные манометры имеют резервуар 1, сообщенный с измерительной трубкой (рис. 1.3, б). Из-за значительной разницы сечений резервуара и трубки имеют место незначительные изменения уровня жидкости в резервуаре. Отсчет разности уровней при измерении давлений производится только по трубке. Перед измерениями устанавливают нуль отсчета при равных давлениях: р₁ = р₂.

Фактическая высота столба жидкости

                                     (1.15)

где  – высота столба в трубке, отсчитываемая от нулевой отметки;

 – снижение уровня жидкости в резервуаре:

,                                 (1.16)

здесь  и  – диаметры трубки и резервуара.

Подставляя (1.16) в формулу (1.15), получаем

                               (1.17)

Разновидность чашечного манометра с наклонной измерительной трубкой приведена на рис. 1.3, в. Манометр состоит из резервуара 1, гибкой соединительной трубки 2, измерительной трубки 3, установочной дуги 4 со шкалой углов наклона и вытеснителя 5 для установки нуля отсчета при различных объемах жидкости.

Понижение уровня в резервуаре вычисляется по формуле

,

где l – длина столба жидкости в трубке.

Высота гидростатического столба в трубке:

,

где α – угол наклона измерительной трубки.

После подстановки  и  в (1.17) получаем

                           (1.18)

Величину в скобке называют постоянной манометра. На базе такого манометра устроен микроманометр, в котором в качестве рабочей жидкости чаще всего используют спирт.

Чашечный манометр абсолютного давления. Верхний конец измерительной трубки чашечного манометра абсолютного давления (рис. 1.3, г) запаян. При соответствующем заполнении рабочей жидкостью (обычно ртутью) в полости трубки над жидкостью устанавливается давление, близкое к абсолютному нулю (p₂ = 0). В связи с этим высота столба в измерительной трубке пропорциональна абсолютному давлению p₁. Высота подъема столба жидкости подсчитывается по формуле (1.15).

Поплавковый манометр. В отличие от других видов чашечных  манометров в поплавковом (рис. 1.3, д) измерительным элементом является не трубка 2, а резервуар 1 .

Трубка выполняет функцию уравновешивающего элемента. Выходная величина – перемещение поплавка 3, находящегося в резервуаре. Функция преобразования может быть найдена из уравнения:

.                        (1.19)

1.5. Грузопоршневые манометры

Жидкостные манометры, основанные на гидростатических свойствах жидкости, обладают очень высокой точностью. Однако их верхний предел измерения практически ограничен допустимыми размерами приборов.

Грузопоршневые манометры позволяют значительно поднять верхний предел измерения гидростатическим методом, применяя неуплотненный поршень, т. е. поршень, входящий в цилиндр с равномерным по окружности и небольшим по величине зазором. Такой поршень может передавать жидкости не только свой вес, но и вес наложенных на него грузов. Таким образом, создаются давления, доходящие до десятков тысяч атмосфер, причем сохраняется гидростатический принцип действия, обусловленный только силами гидростатического давления.

             Рассмотрим принцип действия грузопоршневого манометра на примере манометра МП-2,5 класса 0,05 с верхним пределом измерения 2,5 кгс/см² и номинальной площадью поршня равной 1 см² (рис. 1.4).

            Манометр МП-2,5 – это грузопоршневой манометр с уравновешенным поршнем. Он состоит из собственно манометра (колонки) 1 и напорного бачка 3, соединенных трубкой 2. Манометр заполнен рабочей жидкостью, а трубка и бачок могут быть заполнены либо той, либо другой жидкостью, например ртутью (через разделитель). Перед измерением, при открытом в атмосферу бачке 3, избыток веса столба жидкости в трубке и бачке уравновешиваются весом гирь, положенных на чашку 4. Затем в бачок 3 подают измеряемое избыточное давление, а в чашку 4 – груз, необходимый для равновесия поршня. Величину измеряемого избыточного давления определяют по формулам