壓力基礎(chǔ)知識演示文稿

壓力基礎(chǔ)知識演示文稿當前第1頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力基礎(chǔ)知識當前第2頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力測量技術(shù)壓力和壓力單位壓力測量壓力測量儀表壓力計數(shù)字壓力計壓力測量儀表的檢定與校準現(xiàn)場校準當前第3頁\共有81頁\編于星期三\21點1643年托里拆利試驗——充滿水銀玻璃管倒置,產(chǎn)生水銀柱——大氣對地球有壓力作用和抽真空試驗；1647年帕斯卡定律——證實大氣壓力隨高度變化的普遍規(guī)律；密閉容器內(nèi)壓力均勻傳導(dǎo)；——測量大氣壓力的水銀-真空儀表命名氣壓計；1660年波意耳定律——溫度不變，氣體壓力與體積的乘積為常數(shù)；1663年胡克定律——封閉容器內(nèi)氣體壓力是自由粒子對器壁不斷劇烈碰撞的結(jié)果；1738年伯努利定律——將氣體壓力的碰撞理論發(fā)展到解析法推導(dǎo)波意耳定律；氣體體積不變時，溫度與氣體壓力成正比；——預(yù)示了查理—蓋呂薩克定律；壓力定律當前第4頁\共有81頁\編于星期三\21點1811年阿伏伽德羅定律——相同溫度和壓力下，相同體積的純凈氣體，含有相同分子數(shù)；1847年至1859年焦耳、克勞修斯和麥克斯韋等研究了氣體壓力動力學(xué)理論。認為：

壓力是單位體積的分子動能

式中ke——分子動能；N——單位體積的分子數(shù)目；V——體積；——流體速度；——流體密度R——適比氣體常數(shù)道而頓分壓定律——動能可以相加，壓力也可以相加

混合氣體壓力=各氣體分壓力之和壓力定律當前第5頁\共有81頁\編于星期三\21點流體壓力流體的伯努利方程式中：p—靜壓力；—動壓力；—勢能壓力；對于流體場合的不同，引出了不同的壓力概念和壓力測量壓力測量：靜壓力、動壓力（激波、風(fēng)壓、脈動壓力）、液柱壓力、、差壓（流量測量、熱能測量）、臨界態(tài)壓力（溫度壓力、滲透壓、化學(xué)氣體分壓、蒸氣壓）當前第6頁\共有81頁\編于星期三\21點流體靜壓力靜壓力定義：壓力隨時間變化為p/S；p/min

p/S≤（1%壓力計分辨率）p/min≤（5%壓力計分辨率）定義壓力p為靜壓力。通常所稱壓力既指靜壓力。當前第7頁\共有81頁\編于星期三\21點牛頓壓力（1N）牛頓外力F作用在某一物體，在（1m2）接觸面積A上，產(chǎn)生帕斯卡壓力P。壓力單位——帕斯卡Pa壓力P作用力F受力面積

A當前第8頁\共有81頁\編于星期三\21點液體壓力P=gh液柱高度hmm液柱壓力1某一高度的液柱將在底面產(chǎn)生壓力P1mm高度的水銀產(chǎn)生1毫米汞柱（mmHg）的壓力；壓力單位——毫米汞柱（mmHg）1mm高度的水柱產(chǎn)生1毫米水柱（mmH2O）的壓力；壓力單位——毫米水柱（mmH2O）當前第9頁\共有81頁\編于星期三\21點托里拆利定理的壓力——液柱在重力作用下產(chǎn)生壓力P。P——壓力——液體的密度；h——液柱的高度壓力單位——毫米汞柱（mmHg）

毫米水柱（mmH2O）壓力P與面積無關(guān)；液柱h越高，壓力P越大。液柱密度越大，壓力P越大。引出了液體氣壓計、液體壓力/真空計、微壓計液柱壓力2當前第10頁\共有81頁\編于星期三\21點差壓壓力根據(jù)伯努利方程可得差壓僅考慮靜壓，則差壓為用于流量或流速測量引出了——差壓開方器儀表差壓流量積算儀表當前第11頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力和壓力單位地球表面空氣柱的作用也形成壓力。大氣壓力——地球表面空氣柱所形成的壓力。大氣壓力隨海跋高度而改變，海跋越高，大氣壓力越小。大氣壓力單位常用bar、mbar、mmHg或mmH2O表示。大氣層海平面大氣壓力1bar海跋氣壓0.4bar外大氣層氣壓0.01bar大氣壓力0.01bar1bar外空間外空間氣壓0bar當前第12頁\共有81頁\編于星期三\21點大氣層海平面海跋高度真空（度）大氣壓力外空間大氣壓力零位差壓絕對壓力零位表壓力零位正壓負壓壓力A壓力B絕對壓力外大氣層壓力之間的關(guān)系當前第13頁\共有81頁\編于星期三\21點真空（度）大氣壓力零位差壓絕對壓力零位表壓力零位正壓負壓壓力A壓力B絕對壓力大氣壓力壓力之間的關(guān)系當前第14頁\共有81頁\編于星期三\21點絕對壓力絕對壓力——高于絕對壓力零位的壓力值。

既相對于真空的壓力

一般認為，絕對壓力=表壓力

+

大氣壓力絕對壓力零位絕對壓力大氣壓力表壓力當前第15頁\共有81頁\編于星期三\21點表壓力表壓力——以大氣壓力為基準大于或小于大氣壓力的壓力值（相對壓力——相對于大氣壓力）。（正壓與負壓的統(tǒng)稱）一般來說，表壓力=絕對壓力-大氣壓力大氣壓力零位表壓力大氣壓力正壓負壓當前第16頁\共有81頁\編于星期三\21點表壓力表壓力——以大氣壓力為基準大于或小于大氣壓力的壓力值（相對壓力——相對于大氣壓力）。（正壓與負壓的統(tǒng)稱）表壓力210大氣壓力壓力hP=ρ?g?h當前第17頁\共有81頁\編于星期三\21點正壓

正壓——以大氣壓力為基準，高于大氣壓力的壓力。（相對壓力——相對于大氣壓力）大氣壓力零位大氣壓力正壓負壓210大氣壓力壓力hP=ρ?g?h當前第18頁\共有81頁\編于星期三\21點負壓（真空）負壓（真空）——以大氣壓力為基準，低于大氣壓力的壓力值。（相對壓力——相對于大氣壓力）大氣壓力零位大氣壓力正壓負壓當前第19頁\共有81頁\編于星期三\21點210低壓力高壓力h差壓P1-P2=ΔPΔP=ρ?g?h差壓——兩個壓力之間的壓力差值。高壓力P1低壓力P2差壓ΔPΔP當前第20頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力計量單位壓力單位名稱——帕[斯卡]壓力單位符號Pa帕[斯卡]也是國際單位制（SI）壓力單位；

是法定壓力計量單位帕[斯卡]——1牛頓（N）的力均勻而垂直作用在1平方米（m2）面積上所產(chǎn)生的壓力

1Pa=N/m2Pa量值小，常用千帕[kPa]、兆帕[1MPa]表示

1kPa=103Pa；1MPa=106Pa當前第21頁\共有81頁\編于星期三\21點其它壓力計量單位-工程大氣壓壓力單位名稱——工程大氣壓壓力單位符號（kgf/cm2）工程大氣壓曾是工程技術(shù)中應(yīng)用廣泛的壓力單位工程大氣壓——1公斤力（kgf/cm2）垂直作用在1平方厘米（cm2）的單位面積上所產(chǎn)生的壓力

1kgf/cm2=98066.5Pa1Pa=1.0197210-5kgf/cm21MPa=10.1972kgf/cm2當前第22頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力單位名稱——毫米水柱壓力單位符號——

（mmH2O）1毫米水柱——是溫度為4℃，水的密度為1g/cm3，g=980.665cm/s2

條件下，1毫米水柱高度所產(chǎn)生的壓力值1mmH2O=9.80665Pa；1Pa=0.1097mmH2O其它壓力計量單位-毫米水柱當前第23頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力單位名稱——毫米汞柱壓力單位符號——（mmHg）1毫米汞柱——是溫度為0℃，汞的密度為13.595g/cm3，g=980.665cm/s2

條件下，1毫米汞柱高度所產(chǎn)生的壓力值1mmHg=133.3224

Pa；1Pa=0.0075

mmHg其它壓力計量單位-毫米汞柱當前第24頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力單位名稱——巴壓力單位符號——（bar）巴是1948年國際計量大會通過的壓力單位，西歐國家通用。在氣象中常用毫巴作為氣壓的壓力單位1bar=1000mbar=100kPa；

其它壓力計量單位-巴當前第25頁\共有81頁\編于星期三\21點kgf/cm2MPa

barkPambarpsimmH2ommHgatm10.09806650.98066598.0665980.66514.223110000735.5590.9678410.19716110100010000145.036101971.67500.619.86921.019720.11100100014.503610197.16750.0620.986920.0101970.0010.011100.145101.97167.500620.0098690.00101970.00010.0010.110.014510.197160.7500620.00098690.070310.0068950.068956.89568.951703.0851.71570.068050.00010.00000980.0000980.0098060.0980.001422310.07355590.00009670.00135950.00013320.00133320.133321.333210.019336413.595110.00131571.0332280.1013251.0132506101.3251013.250614.6957410332.287601常用壓力計量單位換算表當前第26頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力單位名稱——磅力每平方英寸（psi或）（poundforcepersquareinch）壓力單位符號——(bf/in2)

psi是英制壓力計量單位，英美國家通用。

有時用psig——表壓單位

psid——差壓單位

psia——絕壓單位1bf/in2=6.894757

kPa

100kPa=14.5038bf/in2其它壓力計量單位——psi當前第27頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力的測量當前第28頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力測量的條件壓力量的物理感受感壓元件感壓原理、壓力量的物理變換壓力/機械位移/電信號/光信號/溫度信號轉(zhuǎn)換壓力量的指示讀數(shù)物理變換信號的指示/刻劃/顯示/圖示/記錄當前第29頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力量的物理感受感壓元件

活塞、U型管、單管、斜管、波登管、波紋管、膜合、膜片、鐘罩、電容、電感、壓敏電阻、壓電晶體、光纖、光敏材料感壓原理

感壓元件或感壓元件組合的物理實現(xiàn)；當前第30頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力量的物理變換

壓力/機械位移轉(zhuǎn)換直線位移（法向位移）：活塞（圓柱、圓球）、U型管、單管、波紋管、膜合、膜片、鐘罩、弧度位移：波登管、膜合、膜片壓力/電信號轉(zhuǎn)換頻率信號：壓電晶體、電容、電感、硅壓敏電阻電壓信號：應(yīng)變電阻、硅壓敏電阻、錳銅電阻壓力/光信號轉(zhuǎn)換電流信號：光纖、光敏材料壓力/溫度信號轉(zhuǎn)換實用壓力溫標當前第31頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力量的指示讀數(shù)

物理變換信號的壓力量值的表達直接指示指針/液面的刻劃線光柱顯示/二次儀表/二次數(shù)顯儀表物理變換信號的數(shù)字計算圖示曲線記錄儀、無紙記錄儀表現(xiàn)場儀表、集散系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）分析決策、智能儀表當前第32頁\共有81頁\編于星期三\21點大氣壓力測量托里拆利實驗

(EvagelistaTorricelli)----水銀氣壓計----大氣壓力測量真空大氣壓力760mmHg760mm水銀當前第33頁\共有81頁\編于星期三\21點210大氣壓力壓力測量

靜止時（靜壓力條件下）兩邊大氣壓力的作用應(yīng)使兩邊液面相等

當某一邊壓力大于或小于大氣壓力時，實現(xiàn)表壓測量

當某一邊壓力大于大氣壓力時，實現(xiàn)正壓測量

當某一邊壓力小于大氣壓力時，實現(xiàn)負壓測量當前第34頁\共有81頁\編于星期三\21點差壓測量P1-P2=ΔP差壓——在型管兩邊施加兩個不同壓力

P1和P2當壓力P1壓力P2時，正差壓（ΔP）當壓力P1

壓力P2時，負差壓（-ΔP）P1-P2=-ΔPPP1P2當前第35頁\共有81頁\編于星期三\21點U型管壓力計測量壓力

——在U型管的一端施加壓力P，

在U型管的另一端，U型管壓力計測量該壓力P

U型管壓力計讀數(shù)為該壓力測量值P壓力的測量PPP=ρ?g?h當前第36頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力表測量壓力——在管的一端施加壓力P，在管的另一端，壓力表測量該壓力P壓力表讀數(shù)M為該壓力測量值P壓力的測量PMP=M當前第37頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力計測量壓力——在管的一端施加壓力P，在管的另一端，壓力計測量該壓力P壓力計讀數(shù)Dig

為該壓力測量值P壓力的測量P=DigP1.0000kPa數(shù)字壓力計當前第38頁\共有81頁\編于星期三\21點P

P/A壓力變送器1.000kPa二次顯示儀表4-20mA壓力變送器測量壓力——在壓力管道中有壓力P，在引壓管的另一端，壓力變送器測量該壓力,將壓力變送為4-20mA電流信號,電流信號經(jīng)二次顯示儀表讀數(shù)Dig

為該壓力測量值P壓力的測量P=Dig當前第39頁\共有81頁\編于星期三\21點P

P/A壓力變送器1.000kPa二次顯示儀表4-20mA計算機集散控制系統(tǒng)DCS數(shù)據(jù)總線壓力的測量集散控制系統(tǒng)測量壓力——在壓力管道引壓管的壓力變送器測量該壓力P，將壓力變送為4-20mA電流信號,電流信號經(jīng)二次顯示儀表或直接傳輸給集散控制系統(tǒng)讀數(shù)Dig

為該壓力測量值PP=Dig當前第40頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力表——以大氣壓力為基準，用于測量大于大氣壓力的儀表

壓力測量儀表

當前第41頁\共有81頁\編于星期三\21點真空表——以大氣壓力為基準，用于測量小于大氣壓力的儀表

壓力測量儀表

當前第42頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力真空表——以大氣壓力為基準，用于測量大于和小于大氣壓力的儀表

壓力測量儀表

當前第43頁\共有81頁\編于星期三\21點絕壓表（絕對壓力表的簡稱）——以絕對壓力零位為基準，用于測量絕對壓力的儀表。同壓力表相比：絕壓表的零位為壓力真空表的-100kPa標度點絕壓表的100kPa標度點為壓力表的零位

壓力測量儀表

當前第44頁\共有81頁\編于星期三\21點差壓表——有兩個引壓口，能指示出兩個壓力P1與P2差值的壓力測量儀表

壓力測量儀表

P1P2當前第45頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力變送器——將壓力量變換為4~20mA\0~10mA電流量或變換為0~5V電壓量的壓力測量變換裝置。

電流信號、電壓信號經(jīng)二次顯示儀表讀數(shù)Dig指示為該壓力測量值P。壓力/電信號的變換利于實現(xiàn)自動化測量。P

P/A壓力變送器1.000kPa二次顯示儀表4-20mA當前第46頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力變送器實物圖

壓力測量儀表

當前第47頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力變送器實物圖

壓力測量儀表

當前第48頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力變送器的供電——24V供電

壓力變送器的測量——兩線制測量

24V供電壓力變送器4-20mA二次顯示儀表當前第49頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力儀表的測量范圍——0~F.S壓力：0-100kPa0-160kPa0-250kPa0-400kPa0-600kPa0-1MPa0-1.6MPa0-2.5MPa0–4MPa0-6MPa0-10MPa0-16MPa0-25MPa0–40MPa0-60MPa

0-100MPa0-160MPa0-250MPa0–400MPa0-600MPa

壓力真空：-

100-60kPa-

100-150kPa-

100-300kPa-100-500kPa

-

100-900kPa-

100-1.5MPa-

100-2.40MPa

真空：-

100-0kPa當前第50頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力儀表的精度等級——一般壓力儀表的精度等級：1.0級1.6級2.5級4.0級精密壓力儀表的精度等級：0.1級0.16級0.25級0.4級當前第51頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力儀表的測量準確度——用測量范圍內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示.最大允許誤差或滿量程誤差

=精度等級

測量上限值=1.0級1.6級2.5級4.0級F.S一般壓力儀表最大允許誤差=F.S0.1級0.16級0.25級0.40級精密壓力儀表最大允許誤差當前第52頁\共有81頁\編于星期三\21點-

壓力測量儀表

壓力變送器的測量范圍——壓力：0-10kPa0-16kPa0-20kPa0-25kPa0-30kPa0-35kPa0-40kPa0-60kPa

0-100kPa0-160kPa0-200kPa0-250kPa0-400kPa0-600kPa

0-1MPa0-1.6MPa0-2.5MPa0–4.0MPa0-6.0MPa

0-10MPa0-16MPa0-25MPa0-30MPa0–40MPa0-60MPa

0-100MPa0-160MPa0-250MPa0–400MPa0-600MPa

壓力真空：-100kPa-100kPa真空：-

100-0kPa當前第53頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力變送器的測量范圍當前第54頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力變送器的測量范圍當前第55頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力變送器的精度等級——一般:0.1級0.2級0.25級0.4級0.5級特殊:1.0級2.0級當前第56頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

壓力變送器的測量準確度——用測量范圍內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示.最大允許誤差或滿量程誤差

=精度等級

測量上限值=0.1級0.2級0.25級0.4級0.5級F.S一般壓力變送器最大允許誤差=F.S1.0級2.0級特殊壓力變送器最大允許誤差當前第57頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力計

液體壓力計——依據(jù)U型管測量原理——（微壓壓力）活塞壓力計——依據(jù)砝碼-活塞系統(tǒng)測量原理（中高壓壓力、測量準確度高——標準器）數(shù)字壓力計——依據(jù)壓力傳感器的測量原理（任何壓力）當前第58頁\共有81頁\編于星期三\21點數(shù)字壓力計當前第59頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力傳感器放大器數(shù)字轉(zhuǎn)換電路計算機處理數(shù)字顯示數(shù)字壓力計

數(shù)字壓力計

依據(jù)壓力傳感器測量原理的測量儀器,采用數(shù)字顯示壓力值.當前第60頁\共有81頁\編于星期三\21點-

壓力測量儀表

數(shù)字壓力計的測量范圍——壓力：0-2kPa0-5kPa0-10kPa0-20kPa0-25kPa0-40kPa0-60kPa0-100kPa0-160kPa0-250kPa0-400kPa0-600kPa

0-1MPa0-1.6MPa0-2.5MPa0–4.0MPa0-6.0MPa

0-10MPa0-16MPa0-25MPa0-30MPa0–40MPa0-60MPa

0-80MPa0-100MPa0-160MPa0-250MPa壓力真空：-100kPa-0-100kPa

真空：-

100-0kPa

當前第61頁\共有81頁\編于星期三\21點

壓力測量儀表

數(shù)字壓力計的測量準確度——用測量范圍內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示.

±0.02%F.S±0.05%F.S±0.1%F.SF.S——滿量程值±0.02%、±0.05%與±0.1%分別表示數(shù)字壓力計的基本誤差。當前第62頁\共有81頁\編于星期三\21點補償式微壓計(U型管測量原理)當前第63頁\共有81頁\編于星期三\21點活塞式絕對壓力計當前第64頁\共有81頁\編于星期三\21點標準活塞式壓力計當前第65頁\共有81頁\編于星期三\21點標準活塞式壓力計當前第66頁\共有81頁\編于星期三\21點標準活塞式壓力計當前第67頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力儀表檢測利用了U型管壓力計的測量原理既U型管一端接壓力標準，在另一端接被測壓力儀表壓力標準包括：活塞壓力計、數(shù)字精密壓力計、指針式精密壓力表被測壓力儀表：指針式工作壓力表、壓力變送器、數(shù)字壓力表數(shù)字精密壓力計指針式精密壓力表壓力變送器指針式工作壓力表數(shù)字壓力表壓源壓力標準被測儀表活塞壓力計壓力測量儀表的檢定與校準當前第68頁\共有81頁\編于星期三\21點壓力