ГЛАВА ЧЕТВЪРТА 

3.4.1. Измерване на налягане. 

Налягането характеризира явленията, свързани с флуидите. То играе важна роля при 
управлението   на   много   технологични   процеси.   Разнообразието   от   диапазони   на 
изменение на налягането   /от абсолютен вакуум до свръх високи налягания/ е 
наложило много методи и средства за измерването му. 

При   измерване  на   налягане  интерес  представлява   абсолютното   налягане     /Р

абс

/, 

свръхналягането   /Р

с

/,   атмосферното   налягане   /Р

а

/.   диференциалното   налягане   /Р

д

/  и 

вакуумът / Р

в

 /. 

Абсолютното  налягане  в дадена  точка  се  нарича  пълното  натисково  напрежение в 
точката, породено от действието на всички външни сили, включително и тези от 
атмосферно   налягане.   Абсолютното   налягане   може   да   бъде   по-голямо   или 
помалко от атмосферното. 

Ако Р

абс

 > Р

а

 се получава свръхналягане, т.е. 

P

C

=

P

ABC

− P

A

, 3.4.1.

Ако Р

абс

 < Р

а

 се получава вакуум, който може да се определи по формулата: 

P

B

=

P 

a

− P

abc

, 3.4.2.

За измерване на налягане, в измерителната техника се използуват различни типове 
уреди.  В  зависимост от измерваната  величина  тези   уреди  са  разделят  на  следните 
групи:  уреди   за  измерване   на   атмосферно   налягане,   наречени   барометри,  уреди  за 
измерване   на   свръхналягане   -   манометри,   уреди   за   измерване   разлики   в   налягания 
диференциални манометри и уреди за измерване на вакуум - вакууммери. 

Използуват се следните методи за измерване на налягане: 
1. Хидростатични методи, при апаратите, базиращи се на тези методи, измерваното 
налягане се уравновесява от налягането, създавано от стълб течност с известна 
плътност   и  височина,  пропорционална   на   налягането.   Върху   тези   методи   се 
основават живачните барометри, U - образните манометри, вакуумметри и др. 
2. Методи, основаващи  се  на деформацията, която  налягането предизвиква върху 
специални   еластични   преобразуватели.   Еластичната   сила   от   деформацията 
уравновесява силата, създавана от измерваното налягане. Като еластични елементи се 
използуват:  тръбни пружини, мембрани, цилиндрични пружини и др. Найголямо 
приложение са намерили манометрите с еластичен преобразувател. 
3.     Методи,   основаващи   се   на   механично   уравновесяване   на   налягането, 
действуващо   върху   определена  площ   на  подвижния   му  елемент.  Към  уредите, 
основаващи   се   на   тези   методи,   спадат  буталните  манометри   с   механично 
уравновесяване. Буталните манометри се използуват като образцови уреди. 
4. Електрически методи. Измерването на налягане при тези методи се основава на 
зависимостта   между   налягането   и   електрическите   параметри   на   преобразувателния 
елемент.  Към  уредите,   основаващи   се  на  тези   методи,  спадат  пиезоелектрическите 
манометри, магнитоеластичните манометри, йонизационни манометри и др. 

В зависимост от принципа си на действие, уредите за измерване на налягане биват: 
течностни, пружинни /механични/, бутални и електромеханични. 

3.4.1. Течностни манометри. 

В   техническите   измервания   се   използуват   два   типа   течностни   манометри:   U 
образни и чашкови. И двата типа манометри са намерили приложение за измерване на 
свръхналягане, разреждане и разлика в налягане на течности и газове. 

Когато се измерва налягане до 7000 Ра, като работна течност се използува вода, а за 
налягане до 0.1 МРа, работната течност е живак. 

На Фиг. 3.4.1. е показан U образен манометър. Той представлява U - образна 
стъклена тръба, запълнена до половината си с работна течност. Вътрешният размер на 
стъклените   тръбички   не   трябва   да   бъде   по-малък   от   8   -   10   mm,   ако   работната 
течност е вода. В противен случай за работна течност трябва да се предпочита 
спирт, толуол или живак. 

фиг. 3.4.1. U манометър

фиг. 3.4.2. Чашов манометър

Работното положение на U образния манометър е вертикално. 

Измерваното налягане се уравновесява с налягането на стълб от работна течност с 
височина h, определен като сума от стълбовете h

1

  и h

2

. Измерваното налягане в 

милиметри стълб на работна течност може да се определи в Ра чрез формулата. 

P

=

gh

(

〉 

−

〉 

C

)

, 3.4.3.

където g е земно ускорение на mρ-

2

     плътност на работната течност, kg.m

3

; ρ

c 

плътност на околната среда, kg/m

3

. 

Ако е в сила условието, че ρ

c

 « ρ уравнението добива вида: 

P

 =

gh

〉

, 3.4.4.

Чашковият манометър е показан на фиг. 3.4.2. Той се състои от цилиндричен съд 1 и 
стъклена   измервателна   тръбичка     2.   При   измерване   по-високото   налягане   се 
подава към цилиндричния съд. Измерваното налягане се отчита само по височината h на 
стълба течност в тръбичката. 

Грешката  при   измерване  ще   бъде   толкова  по-малка,   колкото  по-голямо   е 
отношението   между   напречните   сечения   на   цилиндричния   съд   и   тръбичката.   При 
подаване на измерваното налягане, нивото на течността в чашката се понижава с h

2

, а в 

тръбичката се повишава с h

1. 

Ако се означи с F

1

 сечението на тръбичката, а с F

2

 сечението на цилиндричен съд, за 

равенството на обемите може да се запише 

h

1

F

1

=

h 

2

F 

2

, 3.4.5.

а като се вземе предвид, че

h

=

h

1

+

h

2

, 3.4.6.

където h

1

 е ниво на течността в тръбичката; h

2

 - ниво на течността в чашката.

за общата височина на течността се получава:

h 

=

h 

1 

1

F 

d 

2 

+ 

1 

  = 

h 

1 

1 

+   

, 3.4.7.

F 

D 

2 

2 

Грешката при тези уреди не надвишава ± 1 mm за едно деление на скалата. 

За измерване на малки налягания се използуват микроманометри /фиг.3.4.3/. Те се 
състоят от цилиндричен съд 1, наклонена тръбичка 3 и измервателна скала 2. 

Фиг.3.4.3. 
Микроманометър 

Използуваната   конструкция   позволява   да   се   увеличи   дължината   на   скалата,   при 
измерване на малки налягания,  с което се намалява грешката при отчитане на 
височината на течността h

1

. Връзката между височината на течността и дължината на 

тръбичката l се дава със зависимостта

l

=

h 

1

sin 

〈

, 3.4.8. 

Връзката  между дължината на  тръбичката и измерваното  налягане  може да  се 
определи от равенството на обемите на двата стълба течност - в чашката и в 
тръбичката: 

lF

 = 

1

h 

2

F 

2

,3.4.9.

където F

1

  е напречното сечение на тръбичката, m

2

  ;F

2

  - напречното сечение на 

чашката, m

2

 ; h

2

 - височината на стълба течност в чашката. 

Височината на стълба течност, който уравновесява измерваното налягане  е 

h

=

h 

1

+

h

2

,3.4.10.

Като се заместят h

1

 и h

2

 от изразите 3.4.9. и 3.4.10 се получава

h 

=

l 

F 

1 

sin 

〈  +   

,3.4.11

F 

2 

Измерваното налягане се получава

P 

a 

= 

h 

〉 

g 

= 

l

F 

1 

F 

1 

sin 

〈  +    〉 

g 

, 3.4.12

F 

2 

Ако изразът 

〉 

g

получава

sin 

〈  +   

се приеме за постоянен, за измерваното налягане се

F 

2 

P 

a

  = 

kl 

, 3.4.13. 

където k е константа на уреда. 

На фиг.3.4.4.   е   показан   поплавъков   манометър.   Той   представлява   U   образен 
манометър, в чашката на който е поместен поплавък. Поплавъкът е свързан чрез 
лостова система със стрелката на показващите уреди. 

Разликата в налягането Р

1

 - Р

2

 се уравновесява от стълба течност с височина 

Н= h

1

+ h

2

, 3.4.14.

Ако се отчете, че условието за равновесие се изразява от зависимостта

P 

1

− P

2

=

H

(

〉 

−

〉

C

)

g, 3.4.15.

и, че за съдове с цилиндрична форма f и F са свързани с равенството

h

 = 

1 

h 

2

D 

2

d 

2

, тогава

H 

=

2

h 

2 

F 

= 

h 

1 

f или

D 

2 

h 

2 

1 

+ 

2 

( 

〉   

−

〉 

c 

)

g , 3.4.16

d 

В 3.4.16, 1 

+

D

2

d

и g 

( 

〉   

−

〉 

c 

) 

се постоянни величини, следователно може да се 

запише следното 

P 

1

− P 

2

=

kh

2

, 3.4.17.

Където k е константа на уреда. 

Като запълваща течност за този тип манометри се използува най-често живак. Това е 
една от основните причини за ограниченото им използуване. 

Поплавъковите манометри се използуват за измерване на разход, пад на налягане при 

неголеми свръхналягания /до 250 kРа/.