1. Общие сведения и классификация приборов

Для нормальной работы топливных термических и плавильных печей необходимо контролировать давление топлива и воздуха как после регулирующих органов, так и перед горелками. Кроме того, необходимо поддерживать постоянное давление в рабочем пространстве печи и обеспечивать определенную тягу, создаваемую дымовой трубой или дымососом. При работе вакуумных печей контроль разрежения обеспечивает качество и стабильность процесса.

Согласно молекулярно-кинетической теории под давлением понимается сила, с которой молекулы вещества в термодинамической системе воздействуют на единицу ограничивающей ее поверхности. При определении давления принято различать атмосферное, избыточное, абсолютное и вакуумметрическое давление.

Атмосферное давление Р_атм – давление, оказываемое атмосферой на все предметы, находящиеся в ней. Так как атмосферное давление измеряется барометрами, то его принято называть барометрическим.

Избыточное давление Р_изб – давление в каком-либо замкнутом объеме сверх атмосферного. Избыточное давление измеряют в основном манометрами, поэтому чаще его называют манометрическим;

Абсолютное давление Р_абс – сумма атмосферного и избыточного давления, т. е. Р_абс = Р_атм + Р_изб.

Под вакуумом (разрежением) понимают состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Вакуумметрическое давление Р_вак – это разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумметрической системы.

В Международной системе единиц СИ за единицу давления принят один паскаль – действие силы в один ньютон (1 Н) на площадь в один квадратный метр (м²). Но эта единица очень мала, поэтому для измерения средних и высоких давлений целесообразно применять кратные единицы: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа). Наряду с паскалем при контроле давления в металлургической промышленности пока еще используется ряд внесистемных единиц давления. Например, техническая атмосфера – 1 кгс/см² = 9,8–10⁴ Па. Атмосфера – величина довольно большая, поэтому на практике для измерения малых давлений применяют миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) и миллиметр водяного столба (мм вод. ст.). Техническая атмосфера равна давлению ртути высотой 735,56 мм или столба воды высотой 10 м.

При измерении давления в движущейся среде различают статическое и динамическое давление. Статическое давление Р_ст зависит от запаса потенциальной энергии движущейся среды и определяется статическим напором. Динамическое давление Р_дин определяется скоростью движения среды. Полное давление Р_п движущейся среды слагается из статического и динамического давлений. В дальнейшем под термином давление будет подразумеваться статическое давление.

Приборы для измерения давления и разрежения классифицируют по принципу действия и по характеру измеряемой величины. Согласно первой классификации все приборы для измерения давления подразделяют на четыре группы: жидкостные, деформационные, грузопоршневые и электрические.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, высота которого определяет значение давления.

Деформационные приборы – это такие приборы, в которых измеряемое давление определяется значением деформации упругих элементов различной конструкции или значением развиваемой ими силы.

В грузопоршневых приборах измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня или дополнительного груза.

Работа электрических приборов основана на изменении электрических свойств определенных материалов при воздействии на них внешнего давления.

По характеру измеряемой величины приборы для контроля давления или разрежения подразделяют на следующие виды: барометры (для измерения атмосферного давления), манометры (для измерения избыточного давления), дифференциальные манометры (для измерения разности давления); вакуумметры (для измерения разрежения); моновакуумметры (измеряющие небольшое избыточное давление или вакуум).

Манометры, вакуумметры и дифференциальные манометры, предназначенные для измерения небольшого давления, разрежения и разности давления газовых сред (до 40 кПа), называют напоромерами, тягомерами и тягонапоромерами (соответственно).