- •4. Измерения давления
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием
- •4.3. Чувствительные элементы деформационных средств измерений давления
- •4.4. Деформационные приборы для измерения давления
- •4.5. Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования
4. Измерения давления
4.1. Общие сведения
Давлением называют отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Давление — одна из основных величин, определяющих термодинамическое состояние веществ. Давлением во многом определяется ход технологического процесса, состояние технологических аппаратов и режимы их функционирования. С задачей измерения давления приходится сталкиваться при измерениях некоторых технологических параметров, например расхода газа или пара, при изменяющихся термодинамических параметрах, уровня жидкости, и др.
Различают следующие виды давления: атмосферное, абсолютное, избыточное и вакуум (разрежение).
Атмосферное (барометрическое) давление — давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы.
Абсолютное давление — давление, отсчитанное от абсолютного нуля. За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачан воздух.
Избыточное давление — разность между абсолютным и барометрическим давлениями.
Вакуум (разрежение)—разность между барометрическим и абсолютным давлениями.
В Международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят паскаль (Па) — давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 и направленной нормально к ней.
Разнообразие видов измеряемых давлений, а также областей их применения в технологии и научных исследованиях обусловило использование наряду с системной единицей давления и внесистемных единиц. К их числу относятся бар, миллиметр ртутного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм-сила на квадратный метр, миллиметр водного столба. Соотношения единиц Давления, допущенных к применению, приведены в приложении 3.
Средства измерений давления классифицируют по виду измеряемого давления и принципу действия. По виду измеряемого давления средства измерений подразделяют на:
манометры избыточного давления — для измерения избыточного давления;
манометры абсолютного давления — для измерения давления, отсчитанного от абсолютного нуля;
барометры — для измерения атмосферного давления;
вакуумметры — для измерения вакуума (разрежения);
мановакуумметры — для измерения избыточного давления и вакуума (разрежения).
Кроме перечисленных средств измерений в практике измерений получили распространение:
напоромеры — манометры малых избыточных давлений (до 40 кПа);
тягомеры — вакуумметры с верхним пределом измерения не более— 40 кПа;
тягонапоромеры — мановакуумметры с диапазоном измерений + 204—20 кПа;
вакуумметры остаточного давления-—вакуумметры, предназначенные для измерения глубокого вакуума или остаточного давления, т. е. абсолютных давлений менее 200 Па;
дифференциальные манометры — средства измерений разности давлений.
Рис.4.1. Диапазон давлений (в Па), охватываемый существующими средствами измерений давления
По принципу действия средства измерений давления подразделяют на: жидкостные, поршневые, деформационные (пружинные), ионизационные, тепловые, электрические. Такое подразделение не является исчерпывающим и может, быть дополнено средствами измерений, основанными на иных физических явлениях.
В настоящее время существует большой парк средств измерений давления, позволяющий осуществить измерение давления в диапазоне 10~12— 10й Па (рис. 4.1) [13].
Далее рассмотрены средства измерений давления, широко применяемые в качестве рабочих при технологических измерениях. Средства измерений, применяемые в качестве образцовых, рассмотрены в гл. 15.