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在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，壓力和壓差的測量相當廣泛，正確測量和控制壓力是保證生產(chǎn)良好運行、實現(xiàn)高產(chǎn)、低功耗的重要環(huán)節(jié)，如化工合成氨時氮和氫必須在一定壓力下合成，壓力低、反應不充分、產(chǎn)量低I、壓力的測量 例如，在發(fā)電廠的高溫高壓汽包鍋爐中，爐內的水位過低的話，大量的水蒸氣會急速蒸發(fā)，壓力會急劇上升，引起鍋爐的爆炸。 另外，通過在一定的條件下測量壓力和差壓，也能夠間接地測量溫度、流量、液位等其他物理量。 因此，壓力和壓差的測量在石油、化工和冶金等各類工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。

本章探討了實驗和工業(yè)生產(chǎn)中常用的壓力檢測計的檢測原理、構成和使用方法等。 本章教學內容切實生產(chǎn)，介紹了常用壓力測量儀和壓力、差壓變壓器的實用，介紹了zui后壓力測量儀的安裝、使用、檢測方法

壓力和壓差的概念和表示方法在工程技術上被定義為壓力與單位面積垂直均勻作用的力，在物理概念中壓力強。 式子是

式中，p表示壓力，f表示垂直均勻的力，4表示受力的面積。

工程上，'； 壓力有幾種不同的表示方式

1 .大氣壓Pfl

大氣壓表示地球表面空氣I重作用下物體單位面積產(chǎn)生的壓力，隨地理緯度、海拔和氣象狀況的變化而變化。 可&； .用門的大氣壓力表(簡稱氣壓表)進行測量。

2 .壓力

壓力表示以零壓力為基準，被測定介質作用于物體表面的所有壓力，也稱為總壓力或全壓力

3 .表壓力p

表壓力表示以大氣壓為基準超過|地大氣壓p。 和壓力的關系

Pa =P +Po

P =P，-Po

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于各種工藝設備和測量儀器通常處于大氣壓，因此壓力測量儀器的指示值指的是超過大氣壓的壓力值，即在儀表壓力本文中后述的各種壓力測量儀器的強制指示的壓力，如果沒有特別說明，儀表壓力從數(shù)值的正負也稱為正壓力和負五力。

4 .真空度pv

在壓力小于大氣壓、即表壓力為負值(負壓力)的情況下，在工序上，真空度用g表示，真空度的數(shù)值為負壓力的值的數(shù)量、即

p，=Po -P^)S壓差Ap

工程上的壓差是指任意兩點的壓力差，即=Pl -h。 -#差壓對各種熱工量、機械量的

測量有很多應用，差壓用差壓計測量，差壓計通常把大壓力稱為正壓，把小壓力稱為負壓。 注意相對于正壓，該負壓未必低于大氣壓，請勿與上述負壓混淆

圖3-1表示上述各壓力概念間相&lsquo的相互關系

3.1.2壓力的測量單位

根據(jù)壓力的定義式，壓力是由力與受力面積之比決定的，因此，任何單位系統(tǒng)中壓力的測量單位都是導出單位。 因為鐘表

顯示面積和力的單位很多，可以用不同的單位系統(tǒng)導出不同的壓力測量單位。 目前常用的壓力新鮮度包括:

1 .帕斯卡

帕斯卡簡稱帕( Pa )，是壓力的國際誘導機構。

Pa) =1牛頓/平方米( N/m2)

1N的力垂直均勻地作用于lm2面積產(chǎn)生的壓力。

該單位被規(guī)定為測量國際單位系統(tǒng)的壓力值的單位，它取代所有其他單位在國際上通用_我國規(guī)定，從1986年開始，在以帕斯卡為壓力測度單位的工程中，Pa單位過小，其倍數(shù)單位kPa (千帕斯卡)、MPa (百萬帕斯卡)

目前，由于我國壓力測量儀的生產(chǎn)和使用中習慣的原因，仍采用的非法定壓力測量單位如下

(1)工程大氣壓力和這1公斤的力垂直于1平方厘米的面積均勻作用的壓力用符號kgf/cm2表示在表7中

t行程大氣壓=1kg力/cm2(或kg力/cm2)

(2)毫米汞齊1毫米汞齊表示重力加速度為9. 80665米/秒2時，1mm高的汞齊在. 01時(汞密度為13.5951克/cm3)產(chǎn)生的壓力，用符號mmHg表示。

(3)毫米水柱1毫米水柱表示重力加速度為9.80665米/秒2時，1mm高的水柱在4T時(水密度為1.0克/cm3)產(chǎn)生的壓力，用符號mmH20表示。

各壓力測量單位的換算關系如表3-1所示。

3.2液柱壓力表

液柱壓力表的測壓元件基于液體靜力學的原理，利用已知密度的液柱高度在底面產(chǎn)生的靜壓力平衡被壓力，根據(jù)液柱高度決定被壓力的大小。 液柱壓力表是zui用于測量壓力的儀器，結構簡單、制造簡單、測量可靠、直觀、精度高、使用方便、價格便宜等優(yōu)點，現(xiàn)在仍被廣泛使用。 但是，該壓力表的范圍受液柱高度的限制，只能測量微小的正壓、負壓或差壓，負載范圍為10_6 ~0.3MPa。 而且玻璃管容易破損，用水銀制作工作介質時存在污染和有毒等問題，只能當場指示，不能遠距離記錄，因此其應用范圍也受到限制，一般可用于實驗室檢定和其他形式的壓力表驗證。

3.2.1 U形管壓力表

1. U形管壓力表的結構

u形管壓力表在液柱壓力表中常用zui，結構zui是一種簡單的測力計。 如圖3-2所示，由彎曲成u字狀且內截面積相同玻璃管固定在底板上，在u字管的中間設有刻度尺

零點位于比例的中心。 在u形玻璃管內填充水銀和水等工作液，使液體流到零點。

2. U形管壓力表的工作原理

測量時，u形管壓力十的兩個噴嘴分別流過壓力Pl、p2c是偶然的，兩管的自由液面處于同一刻度的中央零刻度。 當/>； 2>； 9點，在右氣管液面下降，在左氣管液面上升，上升到液面的高度差h產(chǎn)生的壓力和被測量差壓平衡。 根據(jù)流體靜力學原理

Ap -p2 -px -pgH (3-5)

式中，p為u字管壓力表的工作液密度，g為u字管壓力表所在地的重力加速度，即u字管的左右兩管液面的高度差。

兩管分別為大氣壓和被測壓力p&rdquo； 測量的壓力是表壓力

P =P，~Po =PgH

這樣，我們可以看出:

1) U形管壓力表可以測量兩個被測壓力之差(壓差)，或者測量某個表壓力。

2 )作為工作液密度p，根據(jù)時間不同，不同液面高度的差//對應不同的被檢測壓力(或壓差) :由此，壓力(或壓差)測量轉換為對應的液面高度的測量。 被檢壓力(或壓差)可以直接用液面高度差表示，其單位為毫米水柱mmH20 (填充工作液為水)或毫米水銀欄mmHg (填充工作液為隸屬)。

3 )減小u字管內的工作液的密度p時，在相同的壓力下，//值變大，即使設計靈敏度提高，同時范圍也變小(受玻璃管的高度限制)。 相反，為了擴大儀表的范圍，可以提升肩p，但是靈敏度降低。 因此，在測量大的壓力時，在能夠采用水銀這樣的密度較高的工作液的污染量較少的應力的情況下，為了提高靈敏度，能夠采用密度較小的工作液、水、酒精。

另外，為了滿足不同要求的測定，要求工作液的物理、化學性能穩(wěn)定，難以揮發(fā)，密度不變，不與工作介質混合，有明確的液面，zui不與玻璃吸附，讀取值正確。

由于u形管的壓力表難以保證兩管的內徑一致，因此在確定液面高度差丹時，如果必須將兩管的液面高度的變化/h與n一起讀取，則可能會產(chǎn)生較大的讀取誤差。

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