Методы измерения давления жидких и газообразных веществ Виды измеряемых давлений, единицы измерения

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

Давлением Р называют отношение F/S действующей перпендикулярно к поверхности тела силы F к площади S этой поверхности.

На практике давления газообразных и жидких сред могут измеряться относительно двух базовых уровней, показанных на рис. 3.84:

• уровня абсолютного вакуума (абсолютного нуля давления) – идеализированного состояния среды в замкнутом пространстве, из которого удалены все молекулы и атомы вещества среды;

• уровня атмосферного (барометрического). Давление, измеряемое относительно вакуума, называют давлением абсолютным (DА). Барометрическое давление (DБ) – это абсолютное давление земной атмосферы. Оно зависит от конкретных условий измерения: температуры воздуха и высоты над уровнем моря. Давление, которое больше или меньше атмосферного, называют соответственно избыточным (DИ) или давлением разряжения, и вакуумметрическим (DВ). Очевидно, что DА=DБ+DИ. При измерении разности давлений сред в двух различных процессах или в двух точках одного процесса, при чем таких, что ни одно из давлений не является атмосферным, такую разность называют дифференциальным давлением (DD)

Р ис. 3.84. Уровни базовых давлений

В международной системе единиц (СИ), принятой в 1960 году, единицей силы является Н (ньютон), а единицей площади – м². отсюда определяется единица измерения давления – паскаль Па=1 н/м² и ее производные: килопаскаль (1кПа=10³ Па), мегапаскаль (1МПа=10⁶ Па). Наряду с системой СИ в области измерения продолжают использоваться единицы и других, более ранних систем. Так единица кгс/см², получила название технической (метрической) атмосферы (ат). На практике используется внесистемная единица как физическая или нормальная атмосфера (атм), которая эквивалентна уравновешивающему столбу 760 мм рт. ст. Для приблизительных оценок и расчетов давления с относительной погрешностью не более 0,5% полезно использовать следующие соотношения: 1ат = 1кгс/см² = 0,97атм = 10⁴ мм вод. ст. = 735 мм рт. ст. = 0,98∙10⁵ Па = 0,98 бар.

Материальным хранителем единиц давления являются первичные (национальные) и вторичные (рабочие) эталоны давления. Для диапазона 1÷100 кПа избыточных и разностных давлений используется в качестве первичного эталона ртутный 2х трубный (U-образный) манометр с лазерным считыванием высоты мениска (погрешность считывания не более 10^-3 мм, а абсолютная суммарная погрешность прибора, учитывающая в том числе и влияние температуры, не превышает 5∙10^-4 от верхней границы диапазона). Для других диапазонов применяются газовые и жидкостные грузопоршневые манометры в качестве рабочих эталонов.

Приборы для измерения давления и разности давлений жидких и газообразных веществ делятся на показывающие (механические, жидкостные, ионизационные) и электрические (с электрическим выходным сигналом). Далее рассмотрим электрические приборы для измерения давления. Они различаются по выходному сигналу (ток, напряжение постоянного тока, частота) и чувствительному элементу, преобразующему давление или разность давлений в перемещение или механическое напряжение. Из чувствительных элементов можно выделить мембрану сильфон, мембрану со струной, упругие пружинные трубки, вибрирующий цилиндр, и др.