 |
Абсолютное и избыточное давление,
|
|
|
|
Вакуум, приборы для их измерения
Различают абсолютное, избыточное давление, вакуум, или разрежение. Если абсолютное давление больше атмосферного, то наблюдается избыточное давление, если меньше – вакуум (вакуумметрическое давление) (рис. 1.2).
Рассмотрим первый случай: 
. Тогда имеем:
. (1.8)
Согласно формуле (1.8), если давление на свободной поверхности 
, то весовое давление 
.
Рис. 1.2. Шкала давлений
Избыточное давление 
бывает и на свободной поверхности.
Рассмотрим второй случай:
Тогда имеем:
. (1.9)
Если давление в жидкости меньше атмосферного, то состояние жидкости характеризуется разрежением (вакуумом). Вакуумметрическое давление (вакуум) определяется из (1.9):
. (1.10)
Шкалы абсолютных и избыточных давлений являются неограниченными, шкала вакуума ограничена – она меняется
от атмосферного давления до нуля.
Для измерения гидростатического давления применяются различные приборы. Их можно подразделить на две основные группы: жидкостные
и механические.
Простейший жидкостной прибор – пьезометр (рис. 1.3). Пьезометр – открытая с обоих концов стеклянная трубка, которая одним концом присоединяется к источнику давления.
Абсолютное давление p определяется по формуле:
, (1.11)
где 
– пьезометрическая высота.
Пьезометры используют для измерения низких давлений 
. Для измерения высоких давлений применяются ртутные манометры (рис. 1.4).
| 
|
| Рис. 1.3. Пьезометр | Рис. 1.4. Ртутный манометр |
Абсолютное давление 
измеряется по формуле:
. (1.12)
Вместо ртути могут быть использованы другие жидкости, плотность которых гораздо выше плотности жидкости, находящейся в резервуаре.
Для измерения перепада давления применяются жидкостные дифференциальные манометры (рис. 1.5).
|
|
|
Рис. 1.5. Ртутный дифференциальный манометр
Используется следующая формула для измерения разности давлений:
. (1.13)
Пьезометры могут быть использованы и для измерения вакуума
(рис. 1.6). Абсолютное давление в сосуде определяется по формуле:
(1.14)
Рис. 1.6. Измерение вакуума
Следовательно:
(1.15)
Обычно 
называют вакуумметрической высотой и обозначают 
Жидкостные манометры просты по конструкции, характеризуются большой точностью измерений, однако они применяются для измерения сравнительно небольших давлений. Для измерения больших давлений применяются механические манометры. В механических манометрах жидкость измеряется величиной деформации гибкого элемента (полой пружины, мембраны). Механические манометры могут применяться и для измерения малых давлений и вакуума (моновакуумметры). Широкое распространение нашли сильфонные перепадомеры, дифференциальные сильфонные манометры.
Закон Паскаля и его использование в технике
Согласно основному уравнению гидростатики (1.7), изменение внешнего давления p на некоторую величину ∆ p приводит к изменению давления во всех точках жидкости на ту же величину ∆ p:
. (1.16)
Это и есть доказательство закона Паскаля.
Закон Паскаля используется в технике в двух направлениях:
– для умножения усилия (прессы, домкраты и т.д.);
– для умножения давления.
Умножение усилия. Предположим, что 
, тогда имеем 
.
Следовательно, в подпоршневом пространстве (рис. 1.7) реализуется постоянное давление, равное 
.
Рис. 1.7. Схема умножения усилия
Это давление передается на поршень большего диаметра 
:
. (1.17)
Как видно из формулы (1.17), при 
получим 
.
Умножение давления. Пусть 
и 
.
Сила, действующая на жесткую систему цилиндров (рис. 1.8), равна:
.
Рис. 1.8. Схема умножения давления
Отсюда находим 
:
. (1.18)
|
|
|
Согласно формуле (1.18), на выходе можно получить сколь угодно большое давление .
|
|
|
