壓力和差壓的測量

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1、第5章壓力和差壓的測量本章介紹幾種在實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的壓力檢測儀表的檢測原理、組成結(jié)構(gòu)和使用方法等。5.1概述5.1.1壓力和差壓的概念及表示方法5.1.2壓力的度量單位重點(diǎn)：壓力的概念、壓力表示形式。難點(diǎn)：各種壓力之間的關(guān)系。重點(diǎn)：壓力的國際度量單位、我國常用單位。難點(diǎn)：壓力度量單位之間的換算。5.1.1壓力和差壓的概念壓力:定義為垂直均勻地作用在單位面積上的力，即物理概念中的壓強(qiáng)。表達(dá)式為差壓：兩個(gè)測量壓力之間的差值，也就是壓力差。壓力測量的方法：液柱測壓法，彈性元件測壓法，電測法。壓力的幾種表示方法——在壓力測量中，常有表壓力、絕對壓力、負(fù)壓

2、或真空度之分。大氣壓地球表面空氣因自重在物體單位面積上產(chǎn)生的壓力，它隨地理緯度、海拔高度及氣象環(huán)境的變化而變化。絕對壓力指物體實(shí)際所承受的全部壓力。表壓力是一個(gè)相對壓力，在工程實(shí)際中，所說的壓力通常是指表壓，即壓力表上的讀數(shù)。真空度當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時(shí)，表壓力為負(fù)值（負(fù)壓力），其絕對值稱為真空度。5.1.2壓力的單位帕斯卡（Pa）:國際制導(dǎo)出單位1帕（Pa）=1牛頓/平方米（N/m2）表示1N的力垂直作用在1㎡面積上所產(chǎn)生的壓力。2.其他常用度量單位（1）工程大氣壓（kgf/cm2）1工程大氣壓=1千克力/厘米2（2）毫米汞柱（mmHg）（3）毫米水柱

3、（mmH2O）壓力單位帕/Pa兆帕/MPa工程大氣壓/(kgf/cm2)物理大氣壓/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.

4、3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501各種壓力單位換算表5.2液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)的測壓是基于液體靜力學(xué)原理，利用已知密度的液

5、柱高度對底面產(chǎn)生的靜壓力來平衡被測壓力，根據(jù)液柱高度來確定被測壓力的大小。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，測量可靠、直觀，準(zhǔn)確度高，使用方便，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：測量結(jié)果只能就地讀取，不能進(jìn)行遠(yuǎn)傳；測量的量程也受限于玻璃管的高度，只能測量微小的壓力。測壓范圍為10-6~0.3MPa；玻璃管易損壞，且水銀有毒。5.2.1U形管壓力計(jì)5.2.2單管壓力計(jì)5.2.3斜管壓力計(jì)5.2.4液柱式壓力計(jì)的使用重點(diǎn)：液柱式壓力計(jì)的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)。難點(diǎn)：三種液柱式壓力計(jì)比較，使用注意事項(xiàng)。5.2液柱式壓力計(jì)5.2.1U形管壓力計(jì)1.U型管壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)U型、內(nèi)截面積相同的玻璃管，固定

6、在底板上，在U型管中間設(shè)一個(gè)刻度標(biāo)尺，零點(diǎn)在標(biāo)尺中央。U型玻璃管內(nèi)充入水銀或水等工作液，液體到零點(diǎn)處。2.U型管壓力計(jì)的工作原理當(dāng)p1=p2時(shí)，兩管中自由液面同處于標(biāo)尺中央零刻度。當(dāng)p2>p1時(shí)，右邊管中液面下降，左邊管中液面上升，一直到液面的高度差H產(chǎn)生的壓力與被測差壓平衡為止。根據(jù)流體靜力學(xué)原理有如果將兩管分別通大氣壓p0和被測壓力pa，則測得壓力為表壓力：由此可見：（1）U型管壓力計(jì)可以測量差壓，或表壓力。（2）當(dāng)工作液密度ρ一定時(shí)，不同的液面高度差H就對著不同的被測壓力，這樣，壓力的測量就轉(zhuǎn)換為對應(yīng)液面高度的測量。被測壓力可以直接用液面高度差H表示

7、，其單位用mmHg或mmH2O。（3）若減小U型管內(nèi)工作液的密度ρ，在相同壓力的作用下，H值變大，即儀表靈敏度提高，但同時(shí)量程范圍變小?！?dāng)測量較大壓力時(shí)，可采用密度比較大的工作液，如汞；——當(dāng)測量較小壓力時(shí)，為了提高靈敏度，可采用密度比較小的工作液，如水、酒精。造成讀取誤差的主要因素：（1）標(biāo)尺刻度精度（2）溫度誤差（3）安裝位置誤差兩只管嚴(yán)格鉛垂；無壓力作用下，兩管液面應(yīng)處于標(biāo)尺零位5.2.2單管壓力計(jì)1.單管壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)它是U型管壓力計(jì)的一種變形。單管壓力計(jì)把其中一個(gè)管用一個(gè)較大直徑的杯來代替，也稱杯型壓力計(jì)。由于杯的直徑與管的直徑相差較大，所以杯

8、中液面高度下降h2可忽略不計(jì)，因此在測量時(shí)只要讀數(shù)一次就夠了，減小