压力及温度测量仪表.ppt
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1、常用的压力及温度测量仪表,第一节 压力及差压测量仪表,一、基本概念 1、压力及其单位 压力的定义:介质垂直均匀作用于单位面积上的力。 式中:P压力; F作用力 S作用面积,我国的法定计量单位中规定压力的基本单位是帕斯卡(简称帕),符号为Pa。它的定义是:1牛顿力垂直作用在1平方米面积上所形成的压力。 压力的导出单位有:千帕,kPa;兆帕,MPa。 1MPa103kPa106Pa。 以前工程中经常使用的单位有kgf/cm2,mmH2O,mmHg是非法定计量单位,已不许使用。但在工作中常见到。,2、压力的表示方法: 在压力测量中,常用的压力的表示方法有绝对压力、表压力、差压、大气压力、负压或真空度
2、。 绝对压力:指作用于物体表面积上的全部压力,其零点以绝对真空为基准。又叫总压力或全压力。常用符号pa来表示。,大气压力:指地球表面空气柱重力所产生的平均压力值。它随时间、地点而变化。用符号pb表示。 表压力:高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,或者是相对将大气压力作为零的压力叫表压力。 一般压力表的读数就是在当地大气压力下的表压力。用符号pg表示。绝对压力、表压力和大气压力的关系如下:,负压(或真空表压力):指比大气压力第的表压力,用符号pv表示。 真空度V:当绝对压力低于大气压力时的绝对压力成为真空度。 差压pd :指两个压力之间的差值,或者以大气压力以外的任意压力作为零点所表示的压力,
3、用符号pd或p表示。,Pa 绝对压力,完全真空,Pb 大气压力,Pd 差压,Pd 差压,Pv 负压,Pg 表压力,代表规定基准点,代表任选的基准点,各种压力表示方法的关系图,V,3、压力等级的划分 在工业生产中,按照介质各种压力的大小不同将压力划分为以下几个等级: 微压:p0.01MPa 低压:0.01MPap0.25MPa 中压:0.25MPap100MPa 高压:100MPap1000MPa 超高压:p1000MPa,4、测压仪表的分类: 测压仪表根据转换原理的不同,大致可分为四大类: 1)液柱式压力计:将被测压力转换成液柱的高度进行测量; 2)弹性式压力计:将被测压力转换成弹性元件的弹性
4、形变的位移进行测量;,3) 活塞式压力计:将被测压力转换成活塞上所加的平衡砝码的重量进行测量; 4)电气式压力计:将被测压力转换成各种电量进行测量。 5、压力计的准确度等级 1)活塞式: 国家基准:0.002%; 工作基准:0.005% 一等标准:0.02;二等标准:0.05; 三等标准:0.2,2)液柱式: 国家基准:0.002%0.005% 标准器:0.050.2; 工业用:0.5,1.0%,2.5 3)弹簧管式压力表: 精密压力表:0.1, 0.16%, 0.25, 0.4 一般压力表:1.0,1.6%,2.5, 4.0,二、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,一般采
5、用水银或水作为工作液,主要用于测量低压、负压和压力差。液柱式压力计的结构形式有三种:U形管压力计、单管压力计和斜管压力计。,1. U形管压力计 U形管压力计是将一根内径为6-10mm的玻璃管弯成U形或用橡皮管将两根平行的玻璃管连通起来固定在平板上,两管之间装有刻度标尺,刻度零点在标尺中央。 测量时,U形管一端接被测介质,一端通大气。这样高压侧液面下降,低压侧液面上升,分别读出两管液柱从零点位置上升和下降的高度,两个高度之和即为被测压力(以液柱高度表示)。,压力单位以Pa,则可用下式换算: Pgh P被测介质的压力(表压),Pa 压力计工作液体的密度,Kg/m3 g重力加速度,m/s2 h液柱高
6、度cm,pb,p,0 0,1 1,2 2,3 3,4 4,1 1,2 2,3 3,4 4,h,h2,h1,U形管压力计原理图,若通大气一侧的管子不通大气,而与另一被测介质相接,此时液柱高度差代表两处介质的压力差,即差压。 U形管压力计的缺点: U形管压力计的两管内径很难保证做到完全一致,所以测量时必须读出两管中液面的高度。两次读数也较麻烦,容易造成误差。,2、 单管压力计(杯形)压力计: 单管压力计实际上是U形管压力计的变形,将U形管的一根管子改成直径较大的杯形容器。被测介质的压力加在杯形容器上,玻璃管一端通大气。当被测压力变化时,玻璃管的液面也随着移动,待稳定后只需一次读出玻璃管中的液面高度
7、,就可测出被测介质的压力。,pb,h1,p,h,0,p,h,L,单管压力计,斜管微压计,3 斜管压力计 将杯形压力计的玻璃管做成倾斜的形式,就是斜管压力计。测量压力时,由于玻璃管倾斜,使液面的位移距离加长,也就使按压力单位刻度的标尺刻度实际长度加大,即h(被测压力值)lsin,因而提高了仪表的读数精度。 斜管压力计主要用来测量2000Pa以下的各种气体的微小压力、负压或差压。 一般玻璃管的倾斜角不小于15。,4、液柱式压力计的使用注意事项: 1)液柱式压力计应避免安装在过热、过冷、有腐蚀或有振动的地方。 2)液柱式压力计通常垂直安装在测压点附近的支架上。需要水平放置的斜管压力计应用水平校准仪将
8、其放平。从测压点到压力计之间的距离应尽量短,一般应在35m之间。 3)工作液的密度必须与制作仪表刻度标尺时的液体密度一致。应使液面对准标尺零点。,4) 对有毒的工作液应加装收集瓶。 5)被测介质不能与工作液混合或起化学反应。如能混合或起反应则应更换工作液或加装隔离罐。 6)为了减小读数误差,必须正确读取液面的位置,一般按照工作液弯月面顶点的位置在标尺上读取。,三、弹性式压力计 弹性式压力表是利用各种不同形状的弹性感压元件在被测压力的作用下,产生弹性变形的原理制成的测压仪表。 弹性式压力表根据测压范围的大小,有着不同的弹性元件。按弹性元件的形状结构,弹性压力计有四种主要的形式:弹簧管压力表、膜片
9、压力表、膜盒压力表和波纹管压力表。,各种不同的弹性元件,1. 弹簧管压力表 弹簧管压力表的弹性感压元件是弹簧管。弹簧管有单圈弹簧管和多圈弹簧管。与之相应的压力表有单圈弹簧管压力表(简称弹簧管压力表)和多圈弹簧管压力表(又称螺旋管压力表)。 弹簧管压力表是工业上应用最广泛的一种测压仪表,其中以单圈弹簧的应用最多。,弹簧管压力计可以直接测量蒸汽、油、水和气体等介质的表压力、负压和绝压,测量范围可以是0.11500MPa。具有结构简单、使用方便、操作安全可靠。缺点是准确度不高,不适用于动态测量。,弹簧管压力计的结构图,拉杆,调整螺钉,扇形齿轮,弹簧管,油丝,中心齿轮,仪表接头,接仪表指针,弹簧管压力
10、计的工作原理: 测量压力时,被测压力的介质通过管接头进入弹簧管的内腔中。呈椭圆形的弹簧管截面在介质压力的作用下有变圆的趋势,弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形,从而使弹簧管的自由端产生位移。但自由端的位移量很小,必须用一传动放大机构将位移量放大,以提高仪表的灵敏度。自由端位移的放大是借助于拉杆、扇形齿轮和中心齿轮来实现的。自由端位移带动拉杆,拉杆使扇形齿轮转动,驱动中心齿轮,从而指针指示出相应的被测压力。,2、多圈弹簧管压力表 1)单圈弹簧管压力表的自由端位移较小(215mm),灵敏度较低,只能直接指示用,为了提高压力表的灵敏度,使弹簧管获得最大位移,将弹性元件做成螺旋状的多圈弹簧管
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