过程检测及仪表教学课件作者丁炜第２章　压力检测及.ppt

第２章　压力检测及仪表 ２．１　概述 ２．２　液柱式压力计 ２．３　弹性式压力计 ２．４　电测式压力仪 ２．５　压力表的选择与安装 ２.１　概　　述 在化工生产过程中，经常会遇到比大气压高几百倍、甚至上千倍或比大气压低很多的工艺条件。例如，氨的合成须在３２ＭＰａ的高压下进行；在某些精馏或蒸发过程中却需要很高的负压（也叫真空度）。因为压力可以改变化学平衡，影响反应速度，也可以改变物质性质，提高过程质量等。所以，为了保证生产始终处于高产、优质、安全、低消耗，以获得最好的技术经济指标，对压力进行测量和控制是十分重要的。 ２.１　概　　述 ２.１.１　压力的基本概念 １．定义 压力就是一物体施加于另一物体单位面积上均匀、垂直的作用力（在物理学中称为压强）。它由受力的面积和垂直作用力的大小决定，方向则指向受压物体，可表示为： ２.１　概　　述 压力，也可以用相当的液柱高度来表示，如图２．１所示，即： ２.１　概　　述 ２．压力测量单位 （１）帕斯卡　帕斯卡为法定压力计量单位（简称“帕”），用Ｐａ表示。１帕斯卡等于１牛顿每平方米，单位符号Ｎ／ｍ２。因帕斯卡单位太小，工程上常用ｋＰａ（１０３Ｐａ）和ＭＰａ（１０６Ｐａ）。 （２）物理大气压（又称标准大气压）　国际上规定，在纬度为４５°的海平面上及 温度为０℃，截面为１ｃｍ２时的大气柱的重力压为一个物理大气压，又叫一个“标准大气压”。它等于水银密度为１３．５９５１ｇ／ｃｍ３和重力加速度为９８０．６６５ｃｍ／ｓ２时，高度为７６０ｍｍ水银柱垂直作用在底面积上的重力压力。 （３）工程大气压　一个工程大气压，就是在１ｃｍ２的面积上有１ｋｇ均匀、垂直的力。 （４）毫米水银柱和毫米水柱　这两种压力单位常用来表示低压。它们相当于重力加度为９８０．６６５ｃｍ／ｓ２，温度为０℃（水银）或４℃（水）时，液柱高度为１ｍｍ的各液体作用在底面积上的重力压力。主要压力单位换算表如表２．１所示。 ２.１　概　　述 ３．压力的表示方式 （１）大气压力　就是由于空气柱的重力作用在底面积上所产生的压力。我们所处的环境中，到处都有大气压力的作用。 （２）绝对压力　液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力。工程上所用的压力指示值，大多为表压力。它是绝对压力和大气压力之差，即： ２.１　概　　述 此时，常用ｍｍＨ２Ｏ或ｍｍＨｇ表示。 它们之间的关系如图２．２所示。 ２.１.２　压力仪表的分类 压力测量仪表的品种、规格甚多，分类方法也不少，常用而又比较合理的分类方法是按仪表的工作原理把压力测量仪表分为三类，如表２．２所示。 ２.２　液柱式压力计 液柱式压力计是以液体静力学原理为基础的。常见的有Ｕ形管压力计、单管压力计等。它们一般采用水银或水为工作液，常用于测量低压、负压或压力差。也可作为校验其他仪表（如差压计）的标准表。其主要特点是结构简单，价格便宜，使用方便，精度也高；但易碎，不耐压，读数不便，体积较大，难以实现自动记录和远距传示。 ２.２.１　U形液柱压力计 Ｕ形液柱压力计，是由一“Ｕ”字形的玻璃管构成的，如图２．３（ａ）所示。它的一端接触被测压力，而另一端则与大气相通，这样便可由左右两边管内液面高度差h测知被测压力p（表压）的数值。 ２.２　液柱式压力计 根据静力平衡原理，由图２．３（ａ）可知，Ｕ形管两边管内液柱差h与被测压力和的关系为： 即 可见Ｕ形管内的液柱差h与被测差压或压力成正比。被测压力的表压值可用已知工作液高度h的毫米数来表示，如ｍｍＨｇ或ｍｍＨ２Ｏ。Ｕ形液柱压力计的测量准确度受读数精度和工作液体毛细作用的影响，绝对误差可达１ｍｍ。 ２.２　液柱式压力计 ２.２.２　单管液柱压力计 如果把Ｕ形管的一个管改换成大直径的杯，即成为单管液柱压力计，如图２．３（ｂ）所示。由于大杯直径远大于单管直径，所以单管液柱压力计比Ｕ形管液柱压力计的灵敏度高；由于单管液柱压力计使用时只需进行一次读数，所以读数的绝对误差可比Ｕ形液柱压力计减少一半，即不大于０．５ｍｍ。 ２.２.３　斜管液柱压力计 如果将单管液柱压力计的单管倾斜放置，便可成为斜管液柱压力计，如图２．３（ｃ）所示。由于Ｌ的读数标尺连同单管一起被倾斜放置，可以使刻度标尺的分度间距放大，它可以测量到１／１０毫米水柱的微压。 ２.３　弹性式压力计 ２.３.１　弹性元件 弹性式压力计是以弹性元件受压后所产生的弹性变形为测量基础的。根据测压范围的不同，常用的有膜片（分平膜片与波纹膜片）、膜盒（分单膜盒与双膜盒）、波纹管（分单波纹管与双波纹管）、弹簧管（分单圈弹簧管与多圈弹簧管），其外观如图２．４所示。 膜片、膜盒与波纹管等元件多用于微压和低压的测量；单圈弹簧管（亦称波登管）和多圈弹簧管，可用于高（多圈弹簧管压力计最高测量范围为１６ＭＰａ）、中、低压直到真空度的测量。 ２.３　弹性式压