Рассмотрим назначение, устройство и принцип действия манометров.

Для измерения атмосферного давления предназначены барометры. Но давление в газах и в жидкостях может отличаться от атмосферного. В таких случаях применяют манометры.

Манометр – прибор, предназначенный для измерения давлений, больших или меньших атмосферного давления (от греческих слов манос – редкий, метрео – измеряю).

Манометры бывают двух видов: жидкостные и металлические (деформационные).

Рассмотрим устройство и принцип действия жидкостного манометра. Само название говорит о том, что его устройство основано на законах движения и равновесия жидкости.

Открытый жидкостный манометр состоит из двухколенной стеклянной трубки, в которую наливается жидкость (ртуть или вода). По закону сообщающихся сосудов жидкость в обоих коленах устанавливается на одном уровне. Подсоединим одно колено манометра при помощи резиновой трубочки к резервуару с газом, в котором нужно измерить давление. На жидкость в открытом колене действует атмосферное давление, а давление во втором колене будет равно давлению газа в резервуаре. Под действием большего из давлений жидкость перетекает из одного колена в другое до тех пор, пока большее давление не уравновесится давлением избыточного столба жидкости. В том колене, где давление меньше, высота столба жидкости будет выше. По разности уровней можно определить, насколько давление газа в резервуаре отличается от атмосферного. Шкала манометра обычно размечается в сантиметрах или миллиметрах ртутного столба.

Если же нужно определить давление внутри жидкости, то колено манометра при помощи трубки соединяют с коробочкой, поверхность которой затянута резиновой пленкой. Коробочку опускают в сосуд с жидкостью. Вода давит на пленку, и пленка прогибается. Давление газа внутри коробочки увеличивается, по закону Паскаля настолько же увеличивается давление, производимое на столбик жидкости в колене манометра. Жидкость в манометре перемещается до тех пор, пока избыточное давление сжатого воздуха не уравновесится давлением избыточного столба жидкости в открытом колене манометра.

Чем глубже погружаем коробку в жидкость, тем больше высота избыточного столба жидкости в открытом колене, следовательно, тем больше давление отличается от атмосферного, о чем можно судить по шкале манометра. Если коробочку наклонять или переворачивать внутри жидкости на одной и той же глубине, то высота столба жидкости в коленах манометра не изменяется. Это служит еще одним доказательством справедливости закона Паскаля: давление в жидкостях и газах одинаково по всем направлениям.

В основе работы деформационного манометра лежит деформация легкой, упругой, дугообразной металлической трубки 1, один конец которой закрыт, а второй конец с помощью крана 4 соединяется с сосудом, в котором нужно измерить давление. Если в сосуде давление газа больше атмосферного, то трубка разгибается. Это движение при помощи рычага 5 и зубчатки 3 передается стрелке 2, которая закреплена на оси. Конец стрелки движется по шкале. Трубка, стрелка и шкала помещены внутрь металлического корпуса, закрытого спереди стеклом. При уменьшении давления сила упругости трубки возвращает ее в исходное положение, а стрелку манометра – к нулевому делению шкалы.

Трубка манометра является не круглой, а приплюснутой. Поэтому площадь внутренней поверхности меньше, чем площадь внешней поверхности трубки. Из определения давления p=F/S следует F = pS, то есть сила давления прямо пропорциональна площади. На трубку снаружи действует атмосферное давление с силой F1, изнутри давит газ с силой F2, причем чем больше площадь, тем больше сила давления. Эти силы попарно равны. При увеличении давления газа возрастает сила давления (обозначим F3) изнутри трубки, и она не уравновешивается силой атмосферного давления. Поэтому трубка разгибается.

Жидкостные манометры применяются в электровакуумной технике, авиации, метеорологии, в геологии, геодезии, где требуется точное измерение давления, близкого к атмосферному.

Металлические манометры используются в системах горячего водоснабжения и отопительных системах. В котельных, в ТЭЦ, распределительных пунктах установлены манометры для измерения давления жидкостей и газов, перекачиваемых в трубах, снабженные предохранительным клапаном, который автоматически срабатывает при повышении допустимого значения давления в трубах. Применение манометров позволяет повысить безопасность, вовремя увидеть сбои в работе сантехнических систем.

Важно запомнить:

Манометр – прибор для измерения давлений, больших или меньших атмосферного давления.

Открытый жидкостный манометр состоит из двухколенной стеклянной трубки, принцип действия основан на законах сообщающихся сосудов. В открытом колене давление атмосферное, в другом колене давление равно давлению газа или жидкости в сосуде, с которым соединено это колено манометра. Разность высот в трубках показывает измеряемое давление.

Деформационный манометр состоит из металлической трубки в форме дуги, один конец которой закрыт, а второй сообщается с сосудом, в котором измеряют давление. Металлическая трубка под действием давления изменяет свою кривизну: разгибается или сгибается.

Манометры используются для измерений давления в жидкостях и газах в системах отопления, горячего водоснабжения, газоснабжения и других областях, где требуется знание точного давления газа или жидкости.