Методы и средства измерения давления

1. Методы и средства измерения давления

1.1. Общие сведения

Давление является одним из важнейших физических параметров, и его измерение необходимо в расчетных целях, например для определения расхода, количества и тепловой энергии среды, так и в технологических целях (например, для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов напорных трубопроводов, используемых на предприятии).

Давлением Р называют отношение Р=F/S абсолютной величины нормального, то есть действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы F к площади S этой поверхности. Если сила равномерно распределена по площади, то указанное отношение задает точное значение давления в каждой ее точке, в противном же случае – только ее среднее значение (точное значение меняется от точки к точке и определяется пределом отношения силы ΔF, приложенной на бесконечно малом участке поверхности, к его площади ΔS). В отличие от силы, величина которой может зависеть от размеров поверхности ее приложения, давление позволяет при рассмотрении взаимодействия физических тел исключить фактор площади, поскольку она является удельной, то есть отнесенной к единице площади, силой.

Жидкие и газообразные среды характеризуются свойствами упругости, то есть обратимого изменения объема или уменьшения объема среды при сжатии ее под давлением, восстановления исходного объема при снятии этого давления, текучести – обратимого изменения формы. В этих средах различают давление внешнее (поверхностное) – на границе (поверхности) сред, и внутреннее – внутри,  в объеме или массе среды.

Внешнее давление Р на поверхность S жидкой или газообразной среды, равное отношению нормальной составляющей суммы сил F, приложенной извне, к площади поверхности S, передается внутрь среды без изменений и равномерно во все стороны. Внутреннее давление покоящихся жидких и газообразных сред зависит не только от внешнего давления, но и от веса самой среды. Эта зависимость наиболее существенна для жидкостей, обладающих большей плотностью, чем газы. Положение точки измерения относительно горизонтальных плоскостей – поверхностей равного давления – определяет весовую составляющую внутреннего давления – гидростатическое давление. Полное внутреннее давление в движущейся среде (например, горизонтального напорного трубопровода) определяется суммой внешнего, гидростатического и гидродинамического давления – скоростного напорного давления, а также потерями давления на трение по всей длине трубы и вихревыми потерями при изменениях величины и направления потока в гидравлических сопротивлениях (коленах, задвижках, диафрагмах). В напорных трубопроводах с энергоносителями измеряется, как правило, статическое давление, которое