Для измерения гидростатического давления широко применяют пьезометры, манометры и вакуумметры. Пьезометры. Пьезометр представляет собой стеклянную трубку диаметром не менее 10 мм. Так как в трубке появляется мениск, обусловленный поверхностным натяжением, искажающий отсчеты при измерении давлений, то обычно диаметры трубок rf^lO—15 мм Для измерения давления воды 0,1 МПа требуется трубка длиной 10 м, поэтому пьезометры применяются для измерения давления в десятые и сотые доли МПа, как пра^ вило, при проведении лабораторных исследований. Например, если для воды (см. рис. 8, б) пьезометр показывает ftp = 2,3 м, то манометрическое давление в точке, где установлен пьезометр, будет
Рм = pghp = 1 • 2,3 = 0,023 МПа.
Манометры. Эти приборы применяют для измерения давления больше 0,1 МПа. Манометры бывают жидкостные и механические. Жидкостные манометры дают наиболее высокую точность измерения, но могут измерять небольшие давления величиной до 0,3 МПа. Ртутные жидкостные манометры являются наиболее распространенными. Для измерения больших давлений служат механические манометры. Они компактны, просты по конструкции и удобны в употреблении, поэтому являются одними из самых распространенных в технике.Ртутный манометр (рис. 11, а) представляет собой U-образную стеклянную трубку. Нижнюю изогнутую часть трубки заполняют ртутью, причем один конец манометра присоединяют к резервуару, где необходимо измерить давление, а второй сообщается с атмосферой. Для нахождения давления в точке К пользуемся уравнением (37). Полагая, что в резервуаре находится жидкость с плотностью р, будем иметь
откуда манометрическое давление в точке К будет
(64)
Например, если /гр=1,35 м; /12 = 0, то манометрическое давление в точке К (см. рис. 11, а) будет
Существуют так называемые дифференциальные ртутные манометры, при помощи которых определяют разность давлений в двух заданных точках. Дифференциальные манометры дают точные измерения, особенно если разность давлений мала, а каждое из давлений имеет большую величину.
На рис. 11, б показан дифференциальный ртутный манометр, подключенный к двум трубам, заполненным жидкостью, имеющей плотность р. Разность давлений в точках А и В может быть определена по формуле
Механические манометры (рис. 11, в) измеряют давления до 2,5 МПа при латунной и выше 2,5 МПа при стальной трубке. Манометр имеет корпус 5, штуцер 6, серпообразную латунную (или стальную) трубку 4 с эллиптическим сечением приводного устройства 3, стрелку манометра 2 и шкалу /. Манометр ввинчивают штуцером в область, в которой нужно измерить давление. Жидкость под давлением поступает в штуцер 6, затем в серповидную трубку-пружину 4. Под давлением жидкости трубка 4 распрямляется, и конец ее при помощи приводного механизма приводит в движение стрелку, указывающую на шкале манометра величину измеряемого давления.» Так как перемещение свободного конца трубки 4 в некоторых пределах пропорционально давлению жидкости, передающемуся по трубке, то шкала манометра имеет одинаковые деления.
Трубчатые манометры общетехнического назначения имеют шкалу в пределах 0,05—1000 МПа, удовлетворяющую требованиям 2—2,5 классов точности.
Кроме механических трубчатых манометров, имеются мембранные манометры (рис. 11, г), где вместо трубчатой пружины поставлена мембрана 3. На мембрану 3 (металлическая гофрированная пластинка) из штуцера 4 передается давление жидкости, вследствие чего мембрана прогибается. Прогиб мембраны передается через поводок 2 и зубчатый сектор 1 на стрелку привода. Обычно мембранные манометры измеряют давление до 2,5 МПа.
Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными манометрайи некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений. Основным недостатком механических манометров является неустойчивость их показаний, вызываемых остаточными деформациями упругого элемента, изменением его упругих свойств, износом передаточного механизма от упругого элемента к стрелке манометра. Поэтому механические манометры нужно периодически проверять с целью определения поправок для компенсации отклонений в показаниях прибора.
Вакуумметры. Для измерений вакуума применяют вакуум-метрические трубки (см. рис. 9). Один конец такой трубки присоединен к сосуду, в -котором необходимо определить вакуум, а второй опущен-в жидкость, на свободной поверхности которой давление равно атмосферному. Под действием разности давлений жидкость поднимается на высоту 1гвак, зная которую, легко можно найти вакуумметрическое давление. Иногда величину вакуума измеряют в метрах водяного столба; вакуум в 0,1 МПа срответствует 10. м вод. ст.