Пьезометрическая высота. Вакуум. Измерение давления

Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно наблюдать в так называемом пьезометре – простейшем устройстве для измерения давления. Пьезометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к тому объему жидкости, где измеряется давление (рис. 2.3).

 

 

Рис. 2.3

 

Применяя формулу (2.1) к жидкости, заключенной в пьезометре, получим формулу для определения давления на уровне присоединения пьезометра:

,

где p_абс – абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра; p_a – атмосферное давление.

Отсюда высота подъема жидкости в пьезометре равна

,                              (2.3)

где p_изб – избыточное давление на том же уровне.

Очевидно, что если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки.

Часто давление в жидкостях или газах численно выражают в виде соответствующей этому давлению пьезометрической высоты по формуле (2.3). Например одной технической атмосфере соответствуют 10 м вод. ст. или 760 мм рт. ст. Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разрежение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума принимается недостаток до атмосферного давления

 или .

Рис. 2.4

Возьмем сосуд (в котором давление pраз меньше атмосферного) с изогнутой трубкой и опустим ее в жидкость, находящуюся в другом сосуде. В результате разности давлений, действующих на жидкость, находящуюся в трубке на уровне А-А, со стороны давления pраз и давления pа, жидкость поднимется по трубке на высоту hвак, которая называется вакууметрической.

Запишем уравнение для линии А-А, учитывая, что для точек, расположенных на уровне B- B, глубина погружения относительно свободной поверхности А-А отрицательна:

, ,           (2.4)

а величина вакуума

.    

Нижним пределом абсолютного давления в жидкости является нуль, а максимальное значение вакуума численно равно атмосферному давлению, поэтому максимальная высота всасывания жидкости определится из уравнения (2.4), если в нем положить p_раз = 0. Таким образом, без учета упругости паров (в действительности при понижении давления ниже давления насыщенных паров данной жидкости при данной температуре произойдет вскипание жидкости и сплошность жидкости нарушится) можно записать

.                                      (2.5)

     При нормальном атмосферном давлении (1,033 кГ/см²) высота h_max равна: для воды 10,33 м, для ртути – 760 мм.

Простейшим устройством для измерения вакуума может служить, стеклянная трубка, показанная на рис. 2.5 в двух вариантах. Вакуум в жидкости может измеряться либо с помощью U-образной трубки, либо путем использования перевернутой U-образной трубки, один конец которой опущен в сосуд с жидкостью.

 

 

Рис. 2.5

Для измерения давления жидкостей и газов пользуются манометрами, которые делятся на жидкостные, механические (металлические) и электрические.

Ртутные (жидкостные) манометры.

 

Рис. 2.6                                                      Рис. 2.7

 

Определим избыточное давление (p_изб) на уровне А (рис. 2.6):

; ,

где  – удельный вес ртути,  – удельный вес воды.

Определим разность давлений между точками А и Б (рис. 2.7):

; .

Жидкостный манометры дают высокую точность измерения (  атм).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: