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第十章

压力是化工生产和实验过程中重要的工艺参数之一，因此，正确地测量和控制压力是保证化工生产和实验过程良好地运行，达到优质、高产、低耗及安全生产的重要环节。

化工生产和实验中测量压力的范围很广，要求的精度也各异，因此目前使用的压力测量仪器的种类很多，原理各异。其中，根据压力测量仪器工作原理的不同可分为液柱式压力计、弹性式压力计和电测式压力计；而根据所测压强范围的不同可分为压强计、气压计、微压计、真空计、压差计等；根据仪表的精度等级的不同可分为标准压强计（精度等级在0。5级以上）和工程用压强计（精度等级在0。5级以下）；根据显示方式的不同可分为指示式、自动记录式、远传式、信号式等。

一、液柱式压力计

液柱式压力计是以流体静力学为基础的，根据液柱高度来确定被测压力的压力计。液柱所用的**种类很多，可以采用单纯物质，也可以用**混合物，但所用**在与被测物质接触处必须有一个清晰而稳定的界面，即所用**不能与被测介质发生化学反应或形成均相混合物；同时，**在环境温度的变化范围内不能发生汽化、凝固。常用的工作**有水银、水、酒精，当被测压力或压力差很小，且流体是水时，还可用甲苯、氯苯、四氯化碳等作为指示液。液柱式压力计结构简单，精度较高，既可用于测量流体的压力，又可用于测量流体的压力差。

液柱式压力计的基本形式有U形管压力计、倒U形管压力计、单管式压力计、斜管式压力计、微差压力计等。

1。U形管压力计

在实验室中，若要测量的流体的压力不大，可使用玻璃U形管压力计。其结构简单，制作方便，读数直观，价格低廉。U形管压力计的结构如图3-1所示。

在U形管两端连接两个测压点，由于两边压力不同，两边液面会产生高度差R，根据读数R，可依式3-1计算两点间的压差。

图3-1　U形管压力计的结构

式中：ρ——管路中**密度，kg／m3；

ρ0——U形管中指示液密度，kg／m3。

U形管压差计的测量误差一般可达2mm。

2。倒U形管压力计

将U形管压力计倒置，如图3-2所示，称为倒U形管压力计。这种压力计的优点是不需要另加指示液而以待测流体指示，倒U形管的上部为空气，适用于被侧压差较小的场合，相应的压差计算公式如式3-2所示。

式中：ρ——管路中**的密度，kg／m3；

ρ空气——U形管中空气的密度，kg／m3。

图3-2　倒U形管压力计的结构

图3-3　单管式压力计的结构

3。单管式压力计

单管式压力计是U形管压力计的一种变形，如图3-3所示。单管式压力计是用一只杯代替U形管压力计的一根管，由于杯的截面远大于玻璃管的截面（一般两者的比值要等于或大于200），所以在其两端作用不同的压强时，细管一边的液柱从平衡位置升高h1，杯形一边下降h2。根据等体积原理，h1远大于h2，故h2可忽略不计。因此，在读数时只需读液柱一边的高度即R，故其读数误差可比U形管压力计减少一半。

4。斜管式压力计

斜管式压力计可用来测量微小的压强和负压，结构如图3-4所示。斜管式压力计是将U形管压力计或单管式压力计的玻璃管与水平方向作角度α的倾斜，以便在压力微小变化时可提高读数的精度。为准确测定α，可用水准仪测校水平位置。由于酒精有较小的密度，常用它作为斜管式压力计的工作**，以提高微压计的灵敏度。如果要求斜管式压力计测量不同的压力范围，则可采用斜管倾斜角度可变的微压计，即通过改变倾斜角α的大小来改变压力测量范围。

斜管式压力计的测压范围一般为0～±200mm水柱，精度为0。5～1级，可用来测表压、负压、差压和校验低压的标准表。其特点是零位刻度在刻度标尺的下端，使用前需水平放置，调好零位。

图3-4　斜管式压力计的结构

图3-5　微差压力计

5。微差压力计（双液U形管微压差计）

微差压力计的结构如图3-5所示，微差压力计是在U形管上方增设两个扩大室，内装密度接近但不互溶的两种指示液A和C（ρA＞ρC），扩大室内径与U形管内径之比应大于10，这样扩大室的横截面积比U形管的横截面积大得多，即可认为即使U形管内指示液A的液面差R较大，但两扩大室内指示液C的液面变化微小，可近似认为维持在同一水平面。相应的压差计算公式如式3-3所示。

当压强差很小时，为了扩大读数R，减小相对读数误差，可以通过减小ρA－ρC来实现。ρA－ρC越小，则读数R越大，故当所用的两种**密度接近时，可以得到读数很大的R，这在测微小压差时特别适用。

工业上常用的A-B指示液为石蜡油-工业酒精；实验室常用苄醇-氯化钙溶液（氯化钙溶液的密度可以用不同的浓度来调节）。

6。液柱式压力计使用注意事项

液柱式压力计虽然构造简单、使用方便、测量准确度高，但耐压程度差、测量范围小、容易破碎，其示值与工作**的密度有关，因此在使用中必须注意以下几点。

（1）被测压力不能超过仪表测量范围。有时因被测对象突然增压或操作不注意造成压强增大，使工作液被冲走。若是水银工作液被冲走，既带来损失，还可能造成汞中毒，在工作中应特别注意。

（2）若取压点不在同一水平面上，用液柱式压力计测量压力差时，必须考虑取压点的位能。

（3）被测介质不能与工作液混合或起化学反应。当被测介质要与水或水银混合或发生反应时，则应更换其他工作液或采取加隔离液的方法。

（4）液柱压力计安装的位置应避开过热、过冷及有震动的地方。因为过热会使工作液易蒸发；过冷可能使工作液冻结；震动太大会把玻璃管震破，造成测量误差，或根本无法指示。一般，冬天常在水中加入少许甘油或者采用酒精、甘油、水的混合物作为工作液以防冻结。

（5）在使用过程中应保持测量管和刻度标尺的清晰，定期更换工作液。