壓力與流量的測量演示文稿

壓力與流量的測量演示文稿當(dāng)前第1頁\共有66頁\編于星期三\21點壓力與流量的測量當(dāng)前第2頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位一、壓力的基本概念1.定義：

指液體、氣體或蒸汽介質(zhì)垂直并且均勻作用于單位面積上的力。在工程上習(xí)慣稱為壓力。根據(jù)定義，壓力可用公式表示。2.壓力的表達(dá)式式中:F—物體上所作用的力，N；

A—力作用的面積，m2；

p—壓力，Pa。當(dāng)前第3頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位二、壓力的單位在國際單位制中，壓力的單位為帕斯卡，簡稱為帕，符號為Pa，其物理意義為，在每平方米的面積上垂直作用1牛頓的力。即1Pa=1N/m2。除了上述法定單位外，目前國內(nèi)外還使用一些非法定單位。

1.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓也稱物理大氣壓，其符號為atm。它是指海平面上溫度為0℃，水銀密度為1.35951×104kg/m3，以及重力加速度為9.80665m/s2時760mm高水銀柱所產(chǎn)生的壓力。當(dāng)前第4頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位

2.工程大氣壓

1kgf力均勻而垂直地作用在1cm2面積上所產(chǎn)生的壓力，即1kgf/cm2。

3.毫米汞柱

1毫米汞柱是指溫度為0℃，重力加速度為9.80665m/s2時，1mm高水銀柱所產(chǎn)生的壓力，其符號為mmHg。

4.毫米水柱

1毫米水柱是指溫度為4℃，（水的密度為1000kg/m3），重力加速度為9.80665m/s2時，1mm高水柱所產(chǎn)生的壓力，其符號為mmH2O。當(dāng)前第5頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位

5.巴與國際單位并用的單位。常用毫巴。其符號為bar。

1bar=105Pa，1Pa=102毫巴6.磅力/英寸2

這是使用英制單位制國家常用的壓力單位之一，常用英文psi表示。當(dāng)前第6頁\共有66頁\編于星期三\21點

帕（Pa）巴(bar)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）工程大氣壓(kgf/cm2)毫米汞柱(mmHg)磅力/英寸2（psi）帕（Pa）11×1050.986923×10-51.019716×10-50.75006×10-20.145×10-3巴（bar）1×10510.98691.0197160.75006×10214.5038標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）1.01325×1051.0132511.033230.76×10314.696工程大氣壓(kgf/cm2)0.980665×1050.9806650.967841735.5614.223毫米汞柱(mmHg)1.333224×1021.333224×10-31.316×10-30.135951×10-210.0193磅力/英寸2（psi）6894.760.068950.0680.070351.71514.1壓力的表示方法及單位當(dāng)前第7頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位三、壓力的分類在工程技術(shù)上，為了使用方便，在不同的場合使用不同的壓力。1.大氣壓力指由空氣重量所產(chǎn)生的壓力。大氣壓力隨氣象情況、海拔高度和地理緯度等不同而改變。我們所處的環(huán)境中到處都有大氣壓力的作用。當(dāng)前第8頁\共有66頁\編于星期三\21點4.1壓力的表示方法及單位2.絕對壓力指測定點的真正壓力，以零做參考壓力的差壓。也就是指測定點的實際壓力。3.相對壓力指測定點的絕對壓力與當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪?。?dāng)絕對壓力大于大氣壓力時，其相對壓力稱為表壓力；當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，其相對壓力稱為真空度或負(fù)壓力。當(dāng)前第9頁\共有66頁\編于星期三\21點

PPAPCPBP’0p—高于大氣壓力的絕對壓力；p′—低于大氣壓力的絕對壓力；pA—大氣壓力；pB—真空度或負(fù)壓力；pC—表壓力。各種壓力間的關(guān)系如圖所示。4.1壓力的表示方法及單位當(dāng)前第10頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第11頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第12頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第13頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器一、彈性式壓力計它是以彈性元件受壓后，所產(chǎn)生的彈性變形作為測量基礎(chǔ)的。它具有以下特點：1.特點

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，現(xiàn)場使用和維修方便，壓力測量范圍寬。

缺點：該型壓力計的性能主要與彈性元件的特性有關(guān)。與材料、加工方法和熱處理質(zhì)量有關(guān)，對溫度的敏感性較強。當(dāng)前第14頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器2.彈性式壓力計類型：（1）單圈彈簧管（2）多圈彈簧管（3）波紋管（4）平薄膜（5）撓性膜等

典型元件為：波登管、膜片、波紋管當(dāng)前第15頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第16頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器3.測壓原理（單圈彈簧管為例）

圖中，A—彈簧管的固定端；

B—彈簧管的自由端；

O—彈簧管的中心軸；

Δγ—彈簧管中心角的變化量；

γ—彈簧管中心角的初始值；

R、r—彈簧管彎曲圓弧的外半徑和內(nèi)半徑；

a、b—彈簧管橢圓截面的長半軸和短半軸；當(dāng)前第17頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器結(jié)論：①中心角變化量Δγ隨橢圓短軸b的減小而增大，如果b=a，則Δγ將等于零，即具有均勻壁厚的圓形彈簧管不能用做測壓元件。②因為Δγ與中心角的初值γ成正比，（一般取γ=270°）所以為了增大彈簧管受壓變形時的位移量，可采用多圈彈簧管結(jié)構(gòu)，其基本原理與單圈彈簧管相同當(dāng)前第18頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器③Δγ還與彈性材料的性質(zhì)、幾何尺寸等因素有關(guān)，例如Δγ與彈簧管的剛度有關(guān)。

剛度大的彈簧管受壓后變形小，可測量較高的壓力；反之亦然，而剛度大小有與管壁厚度和材料彈性有關(guān)。管壁厚剛度大，管壁薄剛度小，磷青銅、不銹鋼做的彈簧管剛度大，可用來測高壓；磷銅、黃銅做的彈簧管剛度小，可用來測低壓。當(dāng)前第19頁\共有66頁\編于星期三\21點彈簧管式壓力表4.2壓力傳感器當(dāng)前第20頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器二、霍爾式壓力傳感器利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)構(gòu)成。將彈簧管的位移轉(zhuǎn)換成霍爾片輸出的霍爾電勢。實質(zhì)上是一個位移—電勢轉(zhuǎn)換裝置。彈簧管自由端連一霍爾片（半導(dǎo)體材料）使霍爾片處于一個線性非均勻磁場中。當(dāng)前第21頁\共有66頁\編于星期三\21點彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)

χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼4.2壓力傳感器當(dāng)前第22頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器

主要組成：彈性元件、霍爾元件和一對永久磁鋼組成。

彈性元件：彈簧管，自由端放在霍爾片下面。

霍爾元件：一端通以直流電，另一端輸出霍爾電勢。

永久磁鋼：通過磁鋼的磁場強度相同，而異極相對。當(dāng)前第23頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器主要性能：①測量范圍0-0.1MPa至0-60MPa；②輸出電信號0-30mVD.C.③精度等級1.5級④使用溫度-10-45℃當(dāng)前第24頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器三、應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器具有精度高0.03％～2％、體積小、重量輕、測量范圍寬、變形位移?。?.1mm～0.5mm）等優(yōu)點，同時抗振動、抗沖擊性能良好?？勺鳛榫軌毫Ρ硎褂茫梢栽诟邷叵拢?lt;1500℃）對腐蝕介質(zhì)進(jìn)行壓力測量。缺點：輸出信號比較小，受溫度影響較大，并且溫度補償較繁瑣。當(dāng)前第25頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器①彈性梁式：測量范圍：-0.1~0至0~0.6MPa。精度等級：0.3級適用溫度：-10~35℃當(dāng)前第26頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器②應(yīng)變筒式：測量范圍：0~50MPa至0~0.6MPa。精度等級：1級適用溫度：

-10~50℃（強制水冷<1500℃；強制風(fēng)冷<1800℃當(dāng)前第27頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第28頁\共有66頁\編于星期三\21點

固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。硅平膜片在圓形硅杯底部，其兩邊有兩個壓力腔，分別輸入被測差壓或被測壓力與參考壓力。髙壓腔接被測壓力，低壓腔與大氣連通或接參考壓力。四、壓阻式壓力傳感器4.2壓力傳感器當(dāng)前第29頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器用于表壓及絕壓測量傳感器表面生成集成化的惠斯登電橋,壓力作用使傳感器表面產(chǎn)生形變,該形變引起可變電阻橋臂的失衡,電橋的失衡電流經(jīng)放大處理,處理后的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送往微處理器進(jìn)行量化,量化數(shù)據(jù)經(jīng)D/A電路轉(zhuǎn)換為4-20mA的信號。Pressure當(dāng)前第30頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器當(dāng)前第31頁\共有66頁\編于星期三\21點4.2壓力傳感器壓阻式壓力傳感器的特點:(1)靈敏度高，頻率響應(yīng)高，動態(tài)特性好；(2)測量范圍寬，可測低至10Pa的微壓到高至60MPa的高壓；(3)精度高，工作可靠，其精度可達(dá)±0.2％～0.02％；(4)易于微小型化，國內(nèi)已有直徑φ1.8～2mm的傳感器。(5)敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。當(dāng)前第32頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用一、壓力計的選擇1.選擇內(nèi)容壓力計的選擇應(yīng)根據(jù)使用要求，針對具體情況做具體分析。應(yīng)在符合工藝過程、工作過程所提出的技術(shù)要求的情況下，本著節(jié)約的原則，合理地選擇壓力計的種類、儀表型號、量程和準(zhǔn)確度等級。

當(dāng)前第33頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用2.選用根據(jù)（1）生產(chǎn)過程中對壓力測量的要求。如被測壓力范圍、測量精度以及附加裝置的要求等。（2）被測介質(zhì)的性質(zhì)。例如被測介質(zhì)溫度高低、粘度大小、腐蝕性程度、臟污程度、易燃、易爆等。（3）現(xiàn)場環(huán)境條件。如高溫、腐蝕、潮濕、振動等。

當(dāng)前第34頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用

3.測量范圍的選擇（量程的選擇）一般在被測壓力較穩(wěn)定時，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4，在被測壓力波動較大的情況下，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3。為保證測量精度，被測壓力最小值應(yīng)不低于全量程的1/3。

Pmax≤3/4滿量程，

Pmax≤2/3滿量程

Pmin≥1/3滿量程當(dāng)前第35頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用Δx=x—x0=準(zhǔn)確度×（標(biāo)尺上限—標(biāo)尺下限）式中，Δx—絕對誤差；

x—實際讀數(shù)（測量值）

x0—理論值（真值）。

4、精度等級的選擇當(dāng)前第36頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用已知測量某蒸汽壓力為（）MPa，要求最大測量誤差小于0.01MPa，如何選擇壓力表。

x=0.6MPa應(yīng)選擇單圈彈簧管壓力計，其測量范圍在（0-0.6MPa）的壓力表。

當(dāng)前第37頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用精度等級的選擇所以選擇1.5級的壓力表若設(shè)x0=0.2MPa當(dāng)前第38頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用二、壓力計的使用1.測量點的選擇

①所選測量點應(yīng)代表被測壓力的真實情況。因此，取壓點不能處于流束紊亂的地方，即要選在管道的直線部分，也就是離局部阻力較遠(yuǎn)的地方。一般對于泵的取壓點應(yīng)在泵出口和入口管徑的2d~4d位置處。對于有彎頭的則更要遠(yuǎn)一些，一般是4d~6d處當(dāng)前第39頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用②導(dǎo)壓管最好不伸入被測對象內(nèi)部，而在管壁上開一個形狀規(guī)則的取壓孔，再接上導(dǎo)壓管。當(dāng)一定要插入對象內(nèi)部時，其管口平面應(yīng)嚴(yán)格與流體流動方向平行，如下圖。如圖c、d那樣放置就會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。導(dǎo)壓管端部要光滑，不應(yīng)有突出物或毛刺。當(dāng)前第40頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用

③取壓點一般要求在水平管道上（除特殊情況），且測量液體壓力時，取壓點應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；測量氣體時，取壓點應(yīng)在管道上部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存液體。2.導(dǎo)壓管的鋪設(shè)①導(dǎo)壓管內(nèi)徑一般為6-10mm，長度L≤50mm。②鋪設(shè)導(dǎo)壓管對水平有1：10-1:20的斜度，以利于導(dǎo)壓管內(nèi)流體的排出。

當(dāng)前第41頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用③需裝排水閥及排氣閥。介質(zhì)為氣體時，在最低處裝排水閥。介質(zhì)為液體時，在最高處裝排氣閥。④對易冷凝或凍結(jié)的流體要加保溫設(shè)備。⑤在靠近取壓口的地方裝截止閥，以備檢修壓力計時使用。當(dāng)前第42頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用3.壓力計的安裝①測量蒸汽壓力時，應(yīng)裝冷凝器和冷凝管。②當(dāng)被測流體有腐蝕性、易凍結(jié)、易析出固體或是高粘度時，應(yīng)采用隔離器和隔離液，以免破壞差壓計或差壓變送器的工作性能。

隔離液應(yīng)選擇沸點高、凝固點低、化學(xué)與物理性能穩(wěn)定的液體如甘油、乙醇等。③安裝時應(yīng)避免溫度和振動的影響。當(dāng)前第43頁\共有66頁\編于星期三\21點4.3壓力測量儀表的選擇和使用3.壓力計的安裝當(dāng)前第44頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量一、概念1.流量：瞬時流量:是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的多少。體積流量：用“Q”表示。m3/hm3/s質(zhì)量流量：用“M”表示T/hKg/hM=ρQ實際應(yīng)用中有重量流量：G=Qγγ—流體重度。ρ—流體密度。γ=ρg2．累計流量：在一段時間內(nèi)，流經(jīng)管道的液體總量。單位：m3

、Kg、t等當(dāng)前第45頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量二、流量測量的應(yīng)用及發(fā)展（1）水、煤氣的計量。（2）油品的計量。（3）在工程應(yīng)用上，如汽車的耗油量，液壓泵，馬達(dá)性能研究中。當(dāng)前第46頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量三、測量方法的選擇目前的流量測量極其復(fù)雜多樣，用一種或幾種流量測量方法根本不可能完成所有流量的測量，應(yīng)根據(jù)以下原則來選擇相應(yīng)的測量方法。

選取原則：

(1)測量目的。

(2)流體種類、流動狀態(tài)。

(3)測量場所。當(dāng)前第47頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量四、流量計的分類流量計的分類方法：

1.按測量單位分：質(zhì)量流量計體積流量計

2.按測量原理分：容積式流量計速度式流量計

3.按測量方法分：直接式流量計間接式流量計

當(dāng)前第48頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量當(dāng)前第49頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量當(dāng)前第50頁\共有66頁\編于星期三\21點4.4流量的測量當(dāng)前第51頁\共有66頁\編于星期三\21點轉(zhuǎn)子流量計

轉(zhuǎn)子流量計也叫做面積式流量計或浮子式流量計。也是一種利用流體流動的節(jié)流原理為基礎(chǔ)的流量測量儀表。

當(dāng)前第52頁\共有66頁\編于星期三\21點轉(zhuǎn)子流量計一、轉(zhuǎn)子流量計的特點：1.優(yōu)點①結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；②壓力損失小而且恒定；③反應(yīng)靈敏；④量程比寬；⑤示值清晰；⑥界限雷諾數(shù)低，具有線性刻度；⑦可測小流量；零點幾升每小時；⑧價格便宜。2.缺點：耐壓能力差，玻璃管易碎。當(dāng)前第53頁\共有66頁\編于星期三\21點轉(zhuǎn)子流量計二、轉(zhuǎn)子流量計的組成及工作原理（1）一段垂直安裝并向上漸擴的圓錐形管。（2）隨被測介質(zhì)流量大小做上下浮動的轉(zhuǎn)子。重力=浮力+壓力差當(dāng)前第54頁\共有66頁\編于星期三\21點轉(zhuǎn)子流量計流量與轉(zhuǎn)子高度之間的關(guān)系為：α：與轉(zhuǎn)子形狀、尺寸等有關(guān)系的流量系數(shù)；C:與圓錐管錐度有關(guān)的比例系數(shù)H:轉(zhuǎn)子在管中的高度Vf—轉(zhuǎn)子體積γf

、γ—分別為轉(zhuǎn)子材料和流體的重度Af—轉(zhuǎn)子的有效橫截面積當(dāng)前第55頁\共有66頁\編于星期三\21點

它是一種容積式流量計，用于測量各種液體特別是高粘度液體的流量。1.流量計測量部分的組成橢圓形齒輪、軸和殼體三部分組成。2.流量計的工作原理當(dāng)被測流體流經(jīng)橢圓齒輪流量計時，由于進(jìn)出口處存在壓力差，流體將帶動橢圓齒輪旋轉(zhuǎn)。橢圓齒輪流量計當(dāng)前第56頁\共有66頁\編于星期三\21點橢圓齒輪流量計當(dāng)前第57頁\共有66頁\編于星期三\21點橢圓齒輪流量計當(dāng)前第58頁\共有66頁\編于星期三\21點橢圓齒輪流量計3.橢圓齒輪流量計體積流量計算：n——橢圓齒輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)；

v0——月牙形部分的容積當(dāng)前第59頁\共有66頁\編于星期三\21點橢圓齒輪流量計4.橢圓齒輪流量計的記數(shù)和顯示

外伸軸帶有機械計數(shù)器，由它的讀數(shù)可確定流過流量計的流體總量。結(jié)合秒表計時可得到平均流量。外伸軸帶有測速發(fā)電機、光電碼盤等測速傳感器可以測得電信號，便于遠(yuǎn)程傳送、處理及數(shù)字顯示。當(dāng)前第60頁\共有66頁\編于星期三\2