液柱式测压计

液柱式测压计的测压原理是以流体静力学基本方程式为依据的。

测压管是一种最简单的液柱式测压计。它是一根直径均匀的玻璃管,直接接在需要测量压力的容器上,如图2-11所示。为了减小毛细作用的影响,玻璃管的直径一般不小于10 mm。图2-11(a)所示为测量容器中A点处的液体的表压力,即

p=g h

图2-11(b)所示为测量容器中气体的真空,即

p v=ρg h

这种测压管的优点是结构简单、测量准确,缺点是测量范围较小。

图2-11　测压管

图2-12　U形管测压计

当被测流体的压力较大时,采用U形管测压计,如图2-12所示。它的一端连接到所要测量压力的点,另一端与大气相通。U形管测压计的测量范围比测压管大,它测量容器中的绝对压力可以高于大气压力,也可以低于大气压力。

图2-12(a)所示为测量压力高于大气压力的情况。在被测流体与U形管中液体交界面作水平面1-2,则1-2为等压面。故U形管左右两管中的点1和点2的静压力相等,即 p 1=p 2。根据静压力计算公式p=p 0+γh得

p1=p+γ1h1

p2=pa+γ2h2

由两式相等得

p=pa+γ2h2-γ1h1　　　　　(2-17)

表压力为

pg=γ2h2-γ1h1　　　　　(218)

图2-12(b)所示为测量压力低于大气压力的情况,即测量真空值。其计算方法与上述相似,求得绝对压力为

p=pa-γ2h2-γ1h1　　　　　(2-19)

真空值为

pv=pa-p=γ2h2+γ1h1　　　　　(2-20)

当被测流体是气体时,由于气体密度小,可以忽略以上各式中的γ1h 1项。

U形管差压计是用来测量两处压力差值的。如图2-13所示,为测定A、B两点的压力差,将U形管差压计分别与A、B两点接通,在U形管中取等压面1-2,即p 1=p 2,其中

p 1=p A+γA(h 1+h)

p 2=p B+γB h 2+γh

则

p A+γA(h 1+h)=p B+γB h 2+γh

A、B两点的压力差为

Δp=pA-pB=γBh2+γh-γA(h1+h)　　　　　(2-21)

若两容器中都为气体,由于气体密度小,上式可简化为

Δp=pA-pB=γh　　　　　(2-22)

图213　U形管差压计

当测量较小的流体压力时,为了提高测量精度,往往采用倾斜微压计。如图2-14所示,横断面积为A 1的容器内盛有密度为ρ的工作液体(工程上常采用纯度为95%的酒精,ρ= 809.8 kg/m3)。截面积为A 2、倾斜角为α可调的玻璃管与之相连通。微压计在未测压之前,容器和斜管中液面在同一水平面上。若微压计与被测点相连后,容器中工作液面下降高度为h 1,同时工作液体沿斜管上升l长度,斜管中液面上升的高度为h 2=l·sinα。由于容器中流体下降的体积与斜管中液体上升的体积相等,所以。微压计中工作液体液面的高度差为

被测压力差为

图214　倾斜式微压计

式中,为微压计系数,不同的α角对应不同的K值。倾斜管微压计系数K一般有0.2、0.3、0.4、0.6、0.8五个数据,刻在微压计的弧形支架上。

当倾斜管开口通大气时,测得的p 2为表压力;当容器开口通大气时,测得的p 1为真空值。