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何谓压力、大气压力、绝对压力、表压力和真空

来源: 作者:xazhibo 发布时间:2021-01-07 点击次数:

何谓压力、大气压力、绝对压力、表压力和真空度? 它们之间有什么关系?
垂直而均匀地作用在单位面积上的力称为压力。这个“压力”的概念是实际工作中习惯的称呼,严格说来,它应是流体力学中压强的概念。 
大气压力:是指地面上空气重量所产生的压力,它随测量地点的海拔高度、地理位置、气象情况的不同而变化。 
绝对压力:是指液体、气体或蒸汽作用在单位面积上,包括空气重量所产生的大气压力在内的全部压力,亦即不带条件起算的全压力, 或称以零作参考压力的差值。 
表压力:也称相对压力,即压力表所指示的压力。因为表压力是绝对压力抵消大气压力后所余的压力,或称以环境大气压力作参考压力的差值,所以表压力等于绝对压力与大气压力之差。 
P表=P绝-P大  
真空度:是指绝对压力低于大气压力时,仪表所测得的负表压,这个负的表压就称为真空度。所以,真空度等于大气压力与绝对压力之差。 
P真=-P表=P大-P绝  
真空度越高,绝对压力越小,真空度为零时,绝对压力等于大气压力,绝对压力为零时的真空度称为绝对真空。 
用来测量大气压力的仪表,称为气压表;用来测量绝对压力的仪表,称为绝对压力表;用来测量表压力的仪表称为压力表;用来测量负表压的仪表称为真空表。

压力仪表的计量单位是什么?过去有哪些常用的压力单位? 如何换算?

我国的法制计量单位和国际单位制中,压力的单位均为帕斯卡,用符号Pa表示。其物理意义是1N(牛顿)的力垂直均匀地作用在1m2(平方米)的面积上所产生的压力。在实际使用中,常嫌Pa的单位太小,所以常用KPa(千帕)及MPa(兆帕)等单位。 
1MPa=103KPa=106Pa 
我国过去生产和使用的压力仪表,常采用Kg.f/Cm2(工程大气压)、mmHg(毫米汞柱)和mmH2O(毫米水柱)等单位,与法定计量单位的换算关系为:

1kgf/Cm2=9.80665×104Pa

=98.0665KPa

=0.0980665MPa

1mmHg=1.333224×102Pa(0℃)

1mmH2O=9.80638Pa(4℃)

如何选用压力表?

选用压力表时要考虑压力表的量程和所测介质的性质。
我们知道压力表有不同的精度等级,在选用压力表时,要考虑工艺的实际需要和经济合理。在满足工艺精度要求的情况下,精度不要选得太高,以免造成不必要的浪费。
由于仪表的允许误差,是用仪表的量程的百分数来表示的。对于同一精度的仪表,量程选得越大,实际使用精度越低。为了保证测量时的实际使用精度,量程应尽量选得小一些。但另一方面为了保证弹性元件能在弹性变形的安全范围内可靠地工作,选择压力表量程时,要留有足够的余地。一般在被测压力较稳定的情况下,最大压力值不应超过量程的三分之二,而在被测压力波动较大的情况下,最大压力值不应超过量程的二分之一。为保证测量精度,被测压力最少值不应低于量程的三分之一。
此外,还要根据被测介质的性质,选择不同类型的压力表。具有腐蚀的介质,应选用弹性元件为不锈钢材料制成的压力表。某些介质要选用专用的压力表,如测量介质为氨,应选用氨压力表,测量的为氧气应选用氧气压力表

一、选择压力表的测量上限

  1. 压力表测量上限值的大小是根据弹簧管外廓尺寸、刚度和非线性条件设计的,测量上限值有 1×10 n 、 1.6×10 n 、 2.5×10 n 、 4×10 n 、 6×10 n 五种系列, n 是正整数、负整数或零。
  2. 数字压力表压力范围: -100kPa ~ 2kPa ~ 260MPa 。
  3. 压力表低于 1/3 量程部分准确度较低 , 不宜使用。选择测量上限时,为了保证压力表安全可靠地工作,维持其使用寿命,一般应大于最高使用压力的 1/3 。
  4. 选择使用范围时,按负荷状况的通用性,应选用全量程的 1/3 ~ 2/3 为宜,因为这一使用范围准确度较高,且在平稳、波动两种负荷下均可使用。使用范围最高不得超过度盘满刻度的 3/4 。

  二、选择压力表的种类

  1. 用于测量黏稠或酸碱等特殊介质时,应选用不锈钢弹簧管、不锈钢机芯、不锈钢外壳或胶木外壳。按其所测介质不同,在压力表上应有规定的色标,并注明特殊介质的名称,如表 1 所示。氧气表必须标以红色 “ 禁油 " 字样。

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表 1   压力表所测不同介质对应的色标

   2. 靠墙安装时,应选用有边缘的压力表;直接安装于管道上时,应选用无边缘的压力表;用于直接测量气体时,应选用表壳后面有安全孔的压力表。出于测压位置和便于观察管理的考虑,应选择表壳直径的大小。表边位置和接头位置与表壳公称直径的关系如表 2 所示。

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表 2   表边位置和接头位置与表壳公称直径的关系

  3. 根据压力表的用途可分为普通压力表、氨压力表、氧气压力表、电接点压力表、远传压力表、耐振压力表、带检验指针压力表、双针双管或双针单管压力表、数显压力表、数字精密压力表等。

  三、选择压力表的准确度等级

  1. 压力表的准确度等级是反映被检表与精密表进行比对中,指示值与真实值接近的准确程度。它等于最大基本误差绝对值与测量上限比值的百分数,是依据校验中所产生误差的大小来决定的。 
  2. 我国一般工业用压力表共分为 4 个准确度等级,符合 JJG52-1999 《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程对压力表拟定的允许误差。这 4 个准确度等级是 :1 级、 1.6 级、 2.5 级、 4 级。允许误差 ( 按测量上限的百分数计算 ) 分别为 ±1% 、 ±1.6% 、 ±2.5% 、 ±4% 。
  3. 我国 2005 年新的数字压力表检定规程公布实施,符合 JJG875-2005 《数字压力计检定规程》。规定了压力准确度分别为 ±0.01% 、 ±0.02% 、 ±0.05% 、 ±0.1% 、 ±0.2% 、 ±0.5% 、 ±1.0% 、 ±1.6% 。 
  4. 合理选择压力表准确度等级的方法 , 应根据生产工艺、经济实用、检测方法等提出的要求,按被测压力最小值所要求的允许误差来选择准确度等级。

  四、选择压力表的质量

    1. 一般压力表的弹簧管是具有一定横截面形状 ( 常用的有扁平圆和近似椭圆形两种 ) ,弯曲成 “C" 形,而且能满足一定弹性要求的管状弹簧。如果弹簧管太小,就会影响压力表的准确度等级。 
      2. 压力表的示值超过允许误差,就应该调修该表的示值调节螺钉,如果该表没有示值调节螺钉,此表只能判为不合格。 
      3. 压力表表盘分度线应均匀,指针指示端应能覆盖最短分度线长度的 1/3 ~ 2/3 。 
      4. 带有止销的压力表,在无压力或真空时指针应紧靠止销, “ 缩格 " 不得超过规定的允许误差。 
      5. 压力表表壳应能保护内部机件不受污染,压力表应装有安全孔,安全孔上需有防尘装置。
    6. 数字压力表。则要看整体结构的合理性、所选取的材质、电子元器件的老化工艺、长期稳定性等。( 附: 指针式精密压力表与数字式压力表比较 )

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  五、压力表的安装

      1. 压力表的安装位置应符合安装状态的要求,表盘一般不应水平放置,安装位置的高低应便于工作人员观测。 
      2. 压力表安装处与测压点的距离应尽量短,要保证完好的密封性,不能出现泄漏现象。 
      3. 在安装的压力表前端应有缓冲器;为便于检验,在仪表下方应装有切断阀;当介质较脏或有脉冲压力时,可采用过滤器、缓冲器和稳压气等。

  六、压力表要定期进行检修维护

    1. 经过一段时间的使用与受压,压力表机芯难免会出现一些变形和磨损,压力表就会产生各种误差和故障。为了保证其原有的准确度而不使量值传递失真,应及时更换,以确保指示正确、安全可靠。 
      2. 压力表要定期进行清洗。因为压力表内部不清洁,就会增加各机件磨损,从而影响其正常工作,严重的会使压力表失灵、报废。 
      3. 在测压部位安装的压力表,根据 JJG52-1999 规定,它的检定周期一般不超过半年。 
      4. 测压部位介质波动大,使用频繁,准确度要求较高,以及对安全因素要求较严的,可按具体情况将检定周期适当缩短