压力检测及仪表

第２章 压力检测及仪表
２．１ ２．２ ２．３ ２．４ ２．５
概述 液柱式压力计 弹性式压力计 电测式压力仪 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３ ２ＭＰａ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。
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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。
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２.２ 液柱式压力计
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Fra Baidu bibliotek知工作液高度h的毫米数来表示，如ｍｍ Ｈｇ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。
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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０．５ｍ ｍ。
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（１０６Ｐ ａ）。 （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／ｃ ｍ３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１ ｋｇ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。
弹簧管压力表主要是由一端面封闭（称自由端）并弯成圆弧 形的扁圆（或椭圆）空心管子和一组传动放大机构（简称机 芯，它包括拉杆、扇形齿轮、中心齿轮）及指示机构（包括 指针、面板上的分度标尺）所组成。
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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。
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２.３ 弹性式压力计
２.３.２ 弹簧管压力表
单圈弹簧管压力表（简称弹簧管压力表）的测量范围极广， 品种规格繁多，除普通弹簧管压力表外，还有耐腐蚀的氨用 压力表和禁油的氧用压力表。它们的外形和结构都很相似。 弹簧管压力表的结构如图２．５所示。
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。
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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。
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。
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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：
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。
２.１ 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：
式中 h———液柱的高度，ｃｍ； ρ———液体的密度，ｇ／ｃｍ３； g———重力加速度，ｃｍ／ｓ２。 显然，压力等于液柱高度、液体的密度和重力 加速度的乘积。
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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
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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：
当被测压力低于大气压力时，则称为负压力（或真空度）。 它是大气压力与绝对压力之差，即：
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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：
式中 F———垂直作用力，Ｎ； S———受力面积，ｍ２； p——压力，Ｐａ。
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