Piezometrul, Manometrele de mercur, Manometrele metalice, Tubul piezometric diferential, Manometre pentru diferente foarte mici de presiune, Manometre pentru presiuni mari

Manometre

Presiunea este marimea fizica scalara, care se noteaza cu litera p, si care este egala cu raportul dintre valoarea fortei si aria suprafetei.

Enuntul principiului fundamental al hidrostaticii spune ca diferenta presinilor din doua puncte ale unui lichid aflat in echilibru este direct proportionala cu diferenta de nivel la care se afla cele doua puncte.

Marimea denivelarii lichidului din tubul manometric este o masura a presiunii exercitate asupra membranei elastice.

Blaise Pascal a fost primul care a efectuat studi in hidrostatica, studi care i-au permis sa inventeze siringa si presa hidraulica. Pascal s-a nascut pe data de 19 iunie 1623 si a decedat pe data de 19 august 1662, la varsta de numai 39 de ani. Pentru contributia la dezvoltarea mecanicii fluidelor, unitatea de masura pentru presiune este pascal, unitate de masura care ii poarta numele.

Masurarea preiunilor se intrebuinteaza urmatoarelor instrumente, care variaza in raport cu marimea presiunii si natura fluidelor.

Piezometrul este un instrument care consta dintr-un tub transparent racordat la vasul lichidului. Acesta este de doua feluri: deschis (caz in care masoara presiunea relativa) si inchis (caz in care tubul trebuie sa fie destul de lung pentru ca la partea superioara sa ramana un spatiu vid, acesta masurand presiunea absoluta).

Manometrele de mercur sunt folosite pentru masurarea presiunii unui lichid sau a unui gaz in punctul A. intre sectiunile B si D pe aceeasi suprafata de nivel, avem relatia: ?mh + P0 = ?h` + PA

In care ? si ?m sunt greutatile specifice ale fluidului din recipient si mercurului. Rezulta: PA = ?mh – ?h` + P0

Densitatea mercurului fiind de 13,6 ori mai mare decat cea a apei, coloana de mercur, h, va fi de atatea ori mai scurta decat coloana unui piezometru cu apa: deci acest tip de manometru poate fi folosit pentru presiuni mai mari.

Manometrele metalice sunt de doua tipuri: - manometrul cu un arc (Bourdon) care este un tub metalic elastic, de sectiune transverasala eliptica, are forma unui arc, insurubat la un capat in recipientul a carui presiune interioara o masuram. Celalaltcapat este inchis astfel ca presiunea in tub creste, sectiunea eliptica a tubului tinde a deveni circulara, iar axa tubului tinde a deveni rectilinie. Capatul A a tubului, departandu-se de centrul arcului, deplaseaza un sector dintat, in jurul centrlui sau C si, prin intermediul unei rotite O angrenate cu sectorul, un arc se misca in fata unor diviziuni. Acest manometru este etalonat cu ajutorul altui manometru de precizie. Manometrul cu membrana. In locul tubului arcuit se intrebuinteaza uneori o placa flexibila care se deformeaza prin actiunea presiunii, iar defomatiile se transmit la acul indicator sau inregistrator printr-un dispozitiv analog cu cel al manometrului Bourdon.

Tubul piezometric diferential. Pentru masurarea diferentei de presiune din doua vase continand acelasi lichid se foloseste dispozitivul cu un tub de sticla indoit in forma de U rasturnat, care este racordat cu ambele capete, prin tuburi de cauciuc sau de metal, la cele doua vase. In partea superioara a tubului este prinsa o cantitate de aer care se poate regla cu robinetul R. Daca la fiecare vas am racorda cate un dispozitiv inchis, lichidul s-ar ridica in fiecare tub la o inaltime h1, respectiv h2. Din cauza presiunii p a aerului inchis in partea curbata a tubului, aceste inaltimi vor fi mai mici cu P/?, p fiind presiunea aerului inchis, iar ? fiind greutatea specifica a lichidului. Daca presiunea p este prea mare si lichidul nu ajunge un partea de sticla, se deschide robinetul R pentru a iesi o parte din aer.

Manometre pentru diferente foarte mici de presiune – micromanometrul diferential. Acesta se compune dintr-un vas cantinand un lichid mobil insa nevolabil. Pe la partea superioara vasul este in legatura cu presiunea p2, iar in partea inferioara, prin intermediul unui tub de sticla, inclinat cu unghiul a fata de orizontala, este in legatura cu presiunea p1. Fie p2 > p1. Lichidul se ridica in tubul inclinat de inaltimea h, deplasandu-se cu cantitatea l = h/sin a, care se citeste pe tubul oblic gradat. Pentru a fi siguri ca la unghiul a din constructie nu se adauga unghiul de inclinare chiar al instrumentului, se prevad o nivela de precizie cu bula si surub de reglare a nivelului.

Manometrul cu doua lichidese compune din doua recipiente R, R`, avand fiecare sectiune mare = O, dintr-un tub de sectiune mica = ? si continand doua lichide ce nu se amesteca, avand densitati foarte putin diferite intre ele. Aparatul serveste la masurarea diferentei, foarte mica, de presiune a fluidelor continute in doua vase. Inainte de a racorda manometrul la vase, suprafetele MN si M`N` din cele doua recipiente sunt supuse la aceeasi preiune p, insa MN este la un nivel mai jos ca M`N`. nivelurile acestor doua suprafete in raport cu suprafata de separatie A a celor doua lichide fie h si h`.

Daca presiunea creste cu ?p in recipientul R`, nivelul M`N` coboara cu ?, iar nivelul MN urca cu ?.

Daca lichidele din recipiente sunt apa pura, a carei greutate specifica la 20o C este 998 si anilina pura a carei greutate specifica la 20o C este 1022.

f) Manometre pentru presiuni mari

Manometrul cu piston; O cutie metalica cu pereti grosi este plina cu un lichid vascos cu un piston de sectiune O poate aluneca intr-un orificiu prevazut la fata superiora cu o cutie. Presiunea p tinde sa ridice pistonul, care este adus la loc incarcand pistonul cu o greutate F. Daca pa este presiunea atmosferica, avem F + pa O = pO si p = pa + F/O.

Pentru presiuni foarte mari se foloseste proprietatea uni fir de manganina de a avea o rezistenta electrica variabila cu presiunea, conform legii urmatoare, in care R si Ro sunt rezistentele electrice la presiunea p1, respectiv presiunea atmosferica: R = Ro (1 + 2,2 X 10-6p).

Se introduce lichidul, a carei presiune se masoara, o bobina de manganina protejata intr-o capsula plina cu benzina (care nu ingheata la temperaturi joase) si se masoara rezistenta. Cu asemenea manometre

s-au studiat proprietatile apei pana la 20 000 at presiune.

Bibliografie:

manualul de fizica, clasa a VIII-a editura TEORA

HIDRAULICA de Cristea Mateescu

download