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压力和压差的概念和表示方法

更新日期:2020-01-06 02:35人气:

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在工业自动化生产过程中,压力和压差的测量相当广泛,正确测量和控制压力是保证生产良好运行、实现高产、低功耗的重要环节,如化工合成氨时氮和氢必须在一定压力下合成,压力低、反应不充分、产量低I、压力的测量 例如,在发电厂的高温高压汽包锅炉中,炉内的水位过低的话,大量的水蒸气会急速蒸发,压力会急剧上升,引起锅炉的爆炸。 另外,通过在一定的条件下测量压力和差压,也能够间接地测量温度、流量、液位等其他物理量。 因此,压力和压差的测量在石油、化工和冶金等各类工业生产中占有重要地位。

本章探讨了实验和工业生产中常用的压力检测计的检测原理、构成和使用方法等。 本章教学内容切实生产,介绍了常用压力测量仪和压力、差压变压器的实用,介绍了zui后压力测量仪的安装、使用、检测方法

压力和压差的概念和表示方法在工程技术上被定义为压力与单位面积垂直均匀作用的力,在物理概念中压力强。 式子是

式中,p表示压力,f表示垂直均匀的力,4表示受力的面积。

工程上,'; 压力有几种不同的表示方式

1 .大气压Pfl

大气压表示地球表面空气I重作用下物体单位面积产生的压力,随地理纬度、海拔和气象状况的变化而变化。 可&; .用门的大气压力表(简称气压表)进行测量。

2 .压力

压力表示以零压力为基准,被测定介质作用于物体表面的所有压力,也称为总压力或全压力

3 .表压力p

表压力表示以大气压为基准超过|地大气压p。 和压力的关系

Pa =P +Po

P =P,-Po

在工业生产过程中,由于各种工艺设备和测量仪器通常处于大气压,因此压力测量仪器的指示值指的是超过大气压的压力值,即在仪表压力本文中后述的各种压力测量仪器的强制指示的压力,如果没有特别说明,仪表压力从数值的正负也称为正压力和负五力。

4 .真空度pv

在压力小于大气压、即表压力为负值(负压力)的情况下,在工序上,真空度用g表示,真空度的数值为负压力的值的数量、即

p,=Po -P^)S压差Ap

工程上的压差是指任意两点的压力差,即=Pl -h。 -#差压对各种热工量、机械量的

测量有很多应用,差压用差压计测量,差压计通常把大压力称为正压,把小压力称为负压。 注意相对于正压,该负压未必低于大气压,请勿与上述负压混淆

图3-1表示上述各压力概念间相&lsquo的相互关系

3.1.2压力的测量单位

根据压力的定义式,压力是由力与受力面积之比决定的,因此,任何单位系统中压力的测量单位都是导出单位。 因为钟表

显示面积和力的单位很多,可以用不同的单位系统导出不同的压力测量单位。 目前常用的压力新鲜度包括:

1 .帕斯卡

帕斯卡简称帕( Pa ),是压力的国际诱导机构。

Pa) =1牛顿/平方米( N/m2)

1N的力垂直均匀地作用于lm2面积产生的压力。

该单位被规定为测量国际单位系统的压力值的单位,它取代所有其他单位在国际上通用_我国规定,从1986年开始,在以帕斯卡为压力测度单位的工程中,Pa单位过小,其倍数单位kPa (千帕斯卡)、MPa (百万帕斯卡)

目前,由于我国压力测量仪的生产和使用中习惯的原因,仍采用的非法定压力测量单位如下

(1)工程大气压力和这1公斤的力垂直于1平方厘米的面积均匀作用的压力用符号kgf/cm2表示在表7中

t行程大气压=1kg力/cm2(或kg力/cm2)

(2)毫米汞齐1毫米汞齐表示重力加速度为9. 80665米/秒2时,1mm高的汞齐在. 01时(汞密度为13.5951克/cm3)产生的压力,用符号mmHg表示。

(3)毫米水柱1毫米水柱表示重力加速度为9.80665米/秒2时,1mm高的水柱在4T时(水密度为1.0克/cm3)产生的压力,用符号mmH20表示。

各压力测量单位的换算关系如表3-1所示。

3.2液柱压力表

液柱压力表的测压元件基于液体静力学的原理,利用已知密度的液柱高度在底面产生的静压力平衡被压力,根据液柱高度决定被压力的大小。 液柱压力表是zui用于测量压力的仪器,结构简单、制造简单、测量可靠、直观、精度高、使用方便、价格便宜等优点,现在仍被广泛使用。 但是,该压力表的范围受液柱高度的限制,只能测量微小的正压、负压或差压,负载范围为10_6 ~0.3MPa。 而且玻璃管容易破损,用水银制作工作介质时存在污染和有毒等问题,只能当场指示,不能远距离记录,因此其应用范围也受到限制,一般可用于实验室检定和其他形式的压力表验证。

3.2.1 U形管压力表

1. U形管压力表的结构

u形管压力表在液柱压力表中常用zui,结构zui是一种简单的测力计。 如图3-2所示,由弯曲成u字状且内截面积相同玻璃管固定在底板上,在u字管的中间设有刻度尺

零点位于比例的中心。 在u形玻璃管内填充水银和水等工作液,使液体流到零点。

2. U形管压力表的工作原理

测量时,u形管压力十的两个喷嘴分别流过压力Pl、p2c是偶然的,两管的自由液面处于同一刻度的中央零刻度。 当/>; 2>; 9点,在右气管液面下降,在左气管液面上升,上升到液面的高度差h产生的压力和被测量差压平衡。 根据流体静力学原理

Ap -p2 -px -pgH (3-5)

式中,p为u字管压力表的工作液密度,g为u字管压力表所在地的重力加速度,即u字管的左右两管液面的高度差。

两管分别为大气压和被测压力p” 测量的压力是表压力

P =P,~Po =PgH

这样,我们可以看出:

1) U形管压力表可以测量两个被测压力之差(压差),或者测量某个表压力。

2 )作为工作液密度p,根据时间不同,不同液面高度的差//对应不同的被检测压力(或压差) :由此,压力(或压差)测量转换为对应的液面高度的测量。 被检压力(或压差)可以直接用液面高度差表示,其单位为毫米水柱mmH20 (填充工作液为水)或毫米水银栏mmHg (填充工作液为隶属)。

3 )减小u字管内的工作液的密度p时,在相同的压力下,//值变大,即使设计灵敏度提高,同时范围也变小(受玻璃管的高度限制)。 相反,为了扩大仪表的范围,可以提升肩p,但是灵敏度降低。 因此,在测量大的压力时,在能够采用水银这样的密度较高的工作液的污染量较少的应力的情况下,为了提高灵敏度,能够采用密度较小的工作液、水、酒精。

另外,为了满足不同要求的测定,要求工作液的物理、化学性能稳定,难以挥发,密度不变,不与工作介质混合,有明确的液面,zui不与玻璃吸附,读取值正确。

由于u形管的压力表难以保证两管的内径一致,因此在确定液面高度差丹时,如果必须将两管的液面高度的变化/h与n一起读取,则可能会产生较大的读取误差。

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