测量仪表和测量方法.doc

III.测量仪表和测量方法 流体压强、流曼以及温度都是化工生产和科学实验中操作条件的重要信息，它是必须测量的基本参数。因此，本章就它们的测量作概要的介绍。 一、流体压强的测量方法 流体压弹测量可分成流体静压测量和流体总压(滞止压强)的测量，前者可采用在管道或设备壁面上开孔测压的办法，也可以将静压管插入流体中，并使管子轴线与来流方向垂直，即测压管端面与来流方向平行的方法测压;后者可用总注管(亦称Pitot)的办法。在化工生产和实验中，经常遇到流体静压强的测量问题，因此着重讨论如何证确测量流体的静压。 3.1.1.常用的压强计 根据压强的基准，压强的表示方法可分为二种，以绝对零压为基准的称为绝对压;以物理大气压为基准的，称为表压，或真空度。如图3-1所示。压强计的型式繁多，但在化工实验中比较常用的有如下几种： 3.1.1.1 液柱式压强计 液柱式压强计是基于流体静力学原理 设计的。结构比较简单，精度较高。既可 用于测量流体的压强，又可用于测量流体 的压差。其基本形式如下： （1） U形式压强计 如图3-2所示。这是一种最基本最常见的压强计，它是用一根粗细均匀的玻璃管弯制而成，也可用二支粗细相同的玻璃管做成连通器形式。玻璃管内充填工作指示液(一般用水银、水)。U形压强计在使用前工作液处于平衡状态，当作用于U形压强计两端的势能不同时，管内一边液柱下降，而另一边则上升，重新达到平衡状态。这时两个液面的高度差为R可表示为 （3-1） 或 （3-1.1） 式中 称为虚拟压强。 (2 ) 单管式压强计 单管式压强计是U形压强计的一种变形，即用一只杯形代替U形压强计中的一根管子。如图3-3所示。由于杯的截面远大于玻璃管的截面(一般二者之比值，要等于或大于200倍)，所以在其两端作用不同压强时，细管一边的液柱从平衡位置升高h1，杯形一边下降h2。根据等体积原理，h1h2，故h2可忽略不计。因此，在读数时只要读一边液柱高度，其读数误差可比U形压差计减少一半。 (3)倾斜式压强计 倾斜式压强计是把单管压强计或U形压强计的玻璃管与水平方向作а角度的倾斜。如图3-4所示。倾斜角的大小可以调节。它使读数放大了倍，即： 市场上供应的Y-61型倾斜微压计，就是根据这个原理设计、制造的。它的结构如图3-5所示。微压计使用密度为0.81的酒精作指示液。不同倾斜角的正弦值以相应的0.2、0.3、0.4和0乃数值标刻在微压计的弧形支架上，以供应用时选择。 （4)补偿式微压计 补偿式微压计如图3-6所示。设在螺杆上的调节水匣和固定不动的观测筒用一根软管连通起来，螺杆下部为铀承，上部则与微调盘固定在一起，旋转微调盘便螺杆转动，调节水匣则在螺杆上作上下移动。未测量时将水匣调到最低位置，这时游标及微调盘皆指零。观察筒内的液面恰好淹没到水准头的尖顶。测量时高压通入观测筒，低压通入水匣，于是观测筒内液面下降，水准头露出液面，而调节水匣内的液面升高，这时旋转微调盘使水匣升高，则观察筒内的液面也跟着升高。当液面升高到恰好再与水准头的尖顶相平时，说明观察筒和调节水匣内的压差恰好由水匣升高的水位所补偿。升高的高度，由水匣带动的游标在标尺上读得。 补偿式微压计精度较高，读数可精确到0.01mm，但读数调节过程太慢。因此，不适用于压强不稳定的场合。 水准头的位置可由装在观察筒上的反射镜看出， 当反射镜中水准头的尖顶和其映象尖顶正好相碰时，压强处于平衡状态。如图3-7所示。 使用前必须先拧开高压端上方的螺丝，灌进适量蒸馏水(液面在水准头尖顶附近)。同时还须注意量程，最好能用U形压差计预测压强或压差大致范围，将水匣预先调节至该范围内，而后再接入测压系统进行微调。 (5)倒U形式压强计 倒U形管压强计如图3-8所示。指示剂为空气。一般用于测置液体小压差的场合。由于工作液体在二点上压强不同，故在倒U形的二根支管中上升的液柱高度也不同，则 （3-2） (6)双液液柱压差计 双液液柱压差计如图3-9所示。它一般用于测量气体压差的场。ρ1和ρ2分别代表二种指示液的密度。由流体静力学原理： （3-3） 当ΔP很小时，为了扩大读数R，减小相对读数误差，可以减小（ρ2-ρ1）来实现，如，（ρ2-ρ1）愈