2. Рідинні прилади тиску з видимим рівнем.

Прилади U-подібні (двотрубні) і чашкові (однотрубні) належать до групи рідинних приладів з видимим рівнем. Вони застосовуються як манометри (напороміри) для виміру надлишкового тиску повітря й неагресивних газів до 700 мм вод. ст. (7000 Па) і 735 мм рт. ст. (0,1 МПа), а також у якості тягомірів для виміру розрідження газових середовищ до 700 мм вод. ст. (7000 Па), вакуумметрів для виміру вакууму (розрідження) до 760 мм рт. ст. (0,101 МПа) і диференціальних манометрів для виміру різниці тисків неагресивних газів, що перебувають під тиском, близьким до атмосферного, до 700 мм вод. ст. (7000 Па) і неагресивних рідин, газів і пар, що перебувають під тиском більше 1 кгс/см² (0,1 МПа), до 700 мм рт. ст. (0,09 МПа).

Прилади U-подібні і чашкові використовуються в промисловості як локальні прилади, тобто вони встановлюються на площадках обслуговування або на окремих елементах технологічного обладнання. Прилади цього типу застосовують у якості контрольних і зразкових манометрів і вакуумметрів для перевірки робочих приладів, розрахованих на ті ж діапазони виміру тиску, розрідження або різниці тисків.

Вимірюваний тиск, розрідження або різниця тисків врівноважується й виміряється стовпом h робочої рідини, що визначається як сума стовпів h₁ і h₂ в обох колінах, де h₁ – відстань між рівнем рідини у лівому коліні і нульовою відміткою шкали і h₂ – відстань від нульової відмітки до рівня рідини у правому коліні. У якості робочої рідини звичайно застосовують воду або ртуть, а іноді й інші рідини. Внутрішній діаметр скляної трубки для виготовлення U-подібного приладу повинен бути не менш 8-10 мм і по можливості однаковий по всій її довжині. При малому діаметрі трубки капілярні властивості води не дозволяють застосовувати її як робочу рідину в приладах цього типу. У цьому випадку як робочу рідину рекомендується застосовувати спирт. U-подібний манометр повинен встановлюватися вертикально по виску.

Для виміру надлишкового тиску в об'єкті праве коліно трубки приладу з'єднують із об'єктом, а ліве залишають відкритим (сполучення з атмосферою); при вимірі розрідження - ліве коліно приладу з'єднують із об'єктом, а праве - залишають відкритим. При вимірі різниці тисків більший тиск підводять до правого, а менший - до лівого коліна трубки приладу.

Зазвичай за допомогою U-подібного приладу тиск, розрідження або різницю тисків вимірюють у міліметрах водяного або ртутного стовпа. Результат виміру може бути виражений не в міліметрах стовпа робочої рідини, а в паскалях за формулою

p₁ – p₂ = (ρ - ρ_с)gh,

де g – місцеве прискорення вільного падіння, м/с²; h – різниця рівнів робочої рідини, м; ρ - густина робочої рідини, кг/м³; ρ_с – густина середовища над робочою рідиною, кг/м³.

Чашковий (однотрубний) манометр складається із циліндричної судини й сполученої з нею вимірювальної скляної трубки. При цьому площа перетину судини значно більше, ніж вимірювальної трубки. Робочу рідину (воду, ртуть або іншу рідину) заливають у широку судину настільки, щоб рівень її у вимірювальній трубці знаходився проти нульової оцінки шкали.

При вимірі тиску в об'єкті його з'єднують за допомогою трубки з посудиною приладу, а при вимірі розрідження - з вимірювальною трубкою. При вимірі різниці тисків більший тиск подається в судину, а менший - у вимірювальну трубку.

Якщо F₁ - площа перетину вимірювальної трубки, a F₂ - судини, то

h₁F₁ = h₂F_2, тоді h₁ = h₂F₂/F₁ = h₂(d/D)²,

де d, D - внутрішні діаметри вимірювальної трубки й широкої судини, м.

Мікроманометри

Мікроманометри є переносними приладами, їх застосовують у лабораторній практиці й у промислових умовах при проведенні випробувань теплосилових і інших установок для виміру малих тисків, розріджень або різниць тисків повітря й неагресивних газів. Прилади цього типу залежно від їхнього призначення підрозділяються на робочі й зразкові мікроманометри. Робочі мікроманометри у свою чергу підрозділяються на прилади технічні й підвищеної точності.

З метою зменшення похибки вимірів у конструкції мікроманометрів застосовують похилу скляну вимірювальну трубку. У якості робочої рідини в мікроманометрах цього типу застосовують етиловий спирт, що заливають у широку судину настільки, щоб рівень його в похилій трубці перебував проти нульової оцінки шкали. Довжина шкали у мікроманометрах з похилою трубкою виконується зазвичай рівною 250 мм. При вимірюванні тиску в якому-небудь об'єкті до нього приєднують за допомогою трубки широку судину приладу, а при вимірі розрідження - похилу трубку. У випадку виміру різниці тисків більший тиск подається в посудину, а менший - у вимірювальну трубку. При цьому h₂ = n Sinα,

де n - довжина стовпа рідини в похилій трубці, α – кут нахилу трубки.

Якщо F₁ і F₂ — відповідно площа перетину похилої трубки й судини, ρ — густина робочої рідини, кг/м³; g - місцеве прискорення вільного падіння, м/с², то значення різниці тисків (Па) розраховують по формулі

p₁ – p₂ = gρ(h₁ + h₂) = ρgn(F₁/ F₂ + Sinα)

Поправки до показань рідинних приладів

При виконанні вимірювань за допомогою рідинних приладів необхідно враховувати додаткові похибки, обумовлені впливом температури, й прискоренням вільного падіння. При необхідності ці погрішності можуть бути виключені шляхом введення відповідних поправок у показання приладу.