压力基础知识-ppt课件.ppt
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1、压力测量技术压力测量技术2005-5-11Bei Jing ConST,Co.,Ltd.1ppt课件压力测量技术压力测量技术 压力和压力单位压力和压力单位 压力测量压力测量 压力测量仪表压力测量仪表 压力计压力计 数字压力计数字压力计 压力测量仪表的检定与校准压力测量仪表的检定与校准 现场校准现场校准2ppt课件 1643年托里拆利试验年托里拆利试验充满水银玻璃管倒置充满水银玻璃管倒置,产生水产生水银柱银柱大气对地球有压力作用大气对地球有压力作用和和抽真空试验抽真空试验; 1647年帕斯卡定律年帕斯卡定律证实大气压力随高度变化的普遍证实大气压力随高度变化的普遍规律;规律;密闭容器内密闭容器内压
2、力均匀传导;压力均匀传导; 测量大气压力的测量大气压力的水银水银-真空仪表真空仪表命名命名气压计;气压计; 1660年波意耳定律年波意耳定律温度不变,温度不变,气体压力与体积的乘气体压力与体积的乘积为常数;积为常数; 1663年胡克定律年胡克定律封闭容器内封闭容器内气体压力是自由粒子对气体压力是自由粒子对器壁不断剧烈碰撞的结果;器壁不断剧烈碰撞的结果; 1738年伯努利定律年伯努利定律将气体压力的碰撞理论发展到解将气体压力的碰撞理论发展到解析法析法推导波意耳定律推导波意耳定律;气体体积不变时,温度与气体压气体体积不变时,温度与气体压力成正比;力成正比; 预示了预示了查理查理盖吕萨克盖吕萨克定律
3、;定律;压力定律压力定律3ppt课件 1811年阿伏伽德罗定律相同温度和压力下,相同体积的纯净气体,含有相同分子数; 1847年至1859年焦耳、克劳修斯和麦克斯韦等研究了气体压力动力学理论。认为: 压力是单位体积的分子动能压力是单位体积的分子动能 式中 ke 分子动能;分子动能;N 单位体积的分子数目;单位体积的分子数目; V 体积;体积; 流体速度流体速度; 流体密度流体密度 R 适比气体常数适比气体常数 道而顿分压定律动能可以相加,动能可以相加, 压力也可以相加压力也可以相加 混合气体压力混合气体压力=各气体分压力之和各气体分压力之和压力定律压力定律NRT21ke32p2 V4ppt课件
4、流体压力流体压力 流体的伯努利方程流体的伯努利方程 式中:式中:p静压力;静压力; 动压力;动压力; 势能压力;势能压力; 对于流体场合的不同,引出了不同的压力概念和压力测对于流体场合的不同,引出了不同的压力概念和压力测量量 压力测量:静压力、动压力(激波、风压、脉动压力)、压力测量:静压力、动压力(激波、风压、脉动压力)、液柱压力、差压(流量测量、热能测量)、临界态压液柱压力、差压(流量测量、热能测量)、临界态压力(温度压力、渗透压、化学气体分压、蒸气压)力(温度压力、渗透压、化学气体分压、蒸气压)ConSTgh21p2 gh2215ppt课件流体流体静静压力压力 静压力定义:静压力定义:压
5、力随时间变化为压力随时间变化为 p/S; p /min p /S (1% 压力计分辨率)压力计分辨率) p /min (5% 压力计分辨率)压力计分辨率) 定义定义 压力压力 p 为为静压力。静压力。通常所称通常所称压力压力既指既指静压力。静压力。6ppt课件牛顿牛顿压力压力 (1N)牛顿外力)牛顿外力F作用在某一物体,在(作用在某一物体,在(1m2)接触)接触面积面积A上,产生帕斯卡压力上,产生帕斯卡压力P。 压力单位压力单位帕斯卡帕斯卡 PaAFP 压力压力 P作用力作用力F受力面积受力面积 A7ppt课件液体压力液体压力P= = g h液液柱柱高高度度hmm液柱液柱压力压力1某一高度的液
6、柱将在底面产生压某一高度的液柱将在底面产生压力力P1mm高度的水银产生高度的水银产生 1毫米汞柱毫米汞柱(mmHg)的压力)的压力;压力单位压力单位毫米汞柱(毫米汞柱(mmHg)1mm高度的水柱产生高度的水柱产生 1毫米水柱毫米水柱(mmH2O)的压力)的压力;压力单位压力单位毫米水柱(毫米水柱(mmH2O)8ppt课件 托里拆利托里拆利定理的压力定理的压力液柱在重力作用下产液柱在重力作用下产生生压力压力P 。P压力压力 液体的密度;液体的密度; h 液柱的高度液柱的高度压力单位压力单位毫米汞柱(毫米汞柱(mmHg) 毫米毫米水水柱(柱(mmH2O)压力压力P与面积无关;与面积无关;液柱液柱h
7、越高,越高,压力压力P越大。越大。液柱密度液柱密度 越大,越大,压力压力P越大。越大。引出了液体气压计、液体压力引出了液体气压计、液体压力/ /真空计、微压计真空计、微压计液柱液柱压力压力2hgP9ppt课件差压差压压力压力 2122212122221211ghgh21pppgh21pgh21p 根据伯努利方程可得根据伯努利方程可得差压差压仅考虑静压仅考虑静压 ,则,则 差压为差压为用于流量或流速测量用于流量或流速测量引出了引出了差压开方器仪表差压开方器仪表 差压流量积算仪表差压流量积算仪表 22212121ppp 0ghgh21 p22221 dtp2SdtSQt0 10ppt课件压力和压力
8、单位压力和压力单位地球表面地球表面空气柱的作用空气柱的作用也形成压力。也形成压力。大气压力大气压力地球表面空气柱所形成的压力。地球表面空气柱所形成的压力。大气压力大气压力随海跋高度而改变,海跋越高,大气压力越小。随海跋高度而改变,海跋越高,大气压力越小。大气压力单位大气压力单位常用常用 bar、 mbar、 mmHg 或或 mmH2O表示。表示。大气层大气层海平面大气压力海平面大气压力 1bar海跋气压海跋气压 0.4bar外大气层气压外大气层气压 0.01bar大气压力大气压力 0.01bar 1bar外空间外空间外空间气压外空间气压 0 bar11ppt课件大气层大气层海平面海平面海跋高度
9、海跋高度真空真空(度)(度)大大气气压压力力外空间外空间大气压力零位大气压力零位差压差压绝对压力零位绝对压力零位表压力零位表压力零位正正压压负负压压压压力力A压压力力B绝绝对对压压力力外大气层外大气层压力之间的关系压力之间的关系12ppt课件真空真空(度)(度)大气压力零位大气压力零位差差压压绝对压力零位绝对压力零位表压力零位表压力零位正正压压负负压压压压力力A压压力力B绝绝对对压压力力大气压大气压力力压力之间的关系压力之间的关系13ppt课件绝对压力绝对压力 绝对压力绝对压力高于绝对压力零位的压力值高于绝对压力零位的压力值。 既相对于真空的压力既相对于真空的压力 一般认为一般认为,绝对压力,
10、绝对压力 = 表压力表压力 + + 大气压力大气压力绝对压力零位绝对压力零位绝绝对对压压力力大气压力表压力14ppt课件表压力表压力 表压力表压力以大气压力为基准大于或小于大以大气压力为基准大于或小于大气压力的压力值气压力的压力值(相对压力(相对压力相对于大气压相对于大气压力)。力)。(正压与负压的统称)正压与负压的统称)一般来说一般来说,表压力,表压力 = 绝对压力绝对压力 - 大气压力大气压力大气压力零位大气压力零位表表压压力力大气压力正压负压负压15ppt课件表压力表压力 表压力表压力以大气压力为基准大于或小于大以大气压力为基准大于或小于大气压力的压力值(相对压力气压力的压力值(相对压力
11、相对于大气压相对于大气压力)。力)。(正压与负压的统称)正压与负压的统称) 表压力表压力210大大气气压压力力压压力力hP= g h16ppt课件正压正压 正压正压 以大气压力为基准,高于大气压力以大气压力为基准,高于大气压力的压力的压力。(相对压力。(相对压力相对于大气压力)相对于大气压力)大气压力零位大气压力零位大气压力正压负压负压210大大气气压压力力压压力力hP= g h17ppt课件负压负压(真空)(真空)负压(负压(真空真空)以大气压力为基准,低于大以大气压力为基准,低于大气压力的压力值气压力的压力值。(相对压力。(相对压力相对于大气相对于大气压力)压力)大气压力零位大气压力零位大
12、气压力正压负压负压18ppt课件210低低压压力力高高压压力力h差压差压P1 - P2 = P P = g h 差压差压两个两个压力之间的压力差值。压力之间的压力差值。高压力高压力 P1低压力低压力 P2差压差压 P P19ppt课件压力计量单位压力计量单位 压力单位名称压力单位名称帕帕 斯卡斯卡 压力单位符号压力单位符号 Pa 帕帕 斯卡斯卡 也是国际单位制也是国际单位制 (SI)压力单位;)压力单位; 是法定压力计量单位是法定压力计量单位 帕帕 斯卡斯卡 1 1牛顿(牛顿(N)的力均匀而垂直作用在)的力均匀而垂直作用在1 1平方米(平方米(m2)面积上所产生的压力)面积上所产生的压力 1P
13、a=N/ m2 Pa量值小,常用千帕量值小,常用千帕 kPa 、兆帕、兆帕 1MPa 表示表示 1kPa=103 Pa ; 1MPa = 106 Pa 20ppt课件其它压力计量单位其它压力计量单位- -工程大气压工程大气压 压力单位压力单位名称名称工程大气压工程大气压 压力单位符号压力单位符号 ( kgf/cm2) 工程大气压曾是工程技术中应用广泛的压力单位工程大气压曾是工程技术中应用广泛的压力单位 工程大气压工程大气压1 1公斤力(公斤力( kgf/cm2)垂直作用在)垂直作用在1 1平方厘米(平方厘米(cm2)的单位面积上所产生的压力)的单位面积上所产生的压力 1kgf/cm2=98 0
14、66.5Pa 1Pa=1.01972 10-5 kgf/cm2 1MPa = 10.1972 kgf/cm221ppt课件 压力单位压力单位名称名称 毫米毫米水水柱柱 压力单位符号压力单位符号 (mmH2O) 1毫米毫米水水柱柱是温度为是温度为4,水的水的密度为密度为1 g / cm3,g=980.665 cm/s2 条件下,条件下,1毫米毫米水水柱高度所产生的柱高度所产生的压力值压力值 1mmH2O =9.806 65 Pa; 1Pa =0.109 7 mmH2O其它压力计量单位其它压力计量单位- 毫米毫米水水柱柱22ppt课件 压力单位名称压力单位名称 毫米汞柱毫米汞柱 压力单位符号压力单
15、位符号 ( mmHg ) 1毫米汞柱毫米汞柱是温度为是温度为0,汞的汞的密度为密度为13.595 g / cm3,g=980.665cm/s2 条件下,条件下,1毫毫米汞柱高度所产生的压力值米汞柱高度所产生的压力值 1 mmHg =133.322 4 Pa; 1Pa =0.007 5 mmHg 其它压力计量单位其它压力计量单位- -毫米汞柱毫米汞柱23ppt课件 压力单位名称压力单位名称 巴巴 压力单位符号压力单位符号 ( bar ) 巴是巴是19481948年国际计量大会通过的压力单位,年国际计量大会通过的压力单位,西欧国家通用。西欧国家通用。 在气象中常用在气象中常用毫毫巴作为气压的压力单
16、位巴作为气压的压力单位 1 bar =1000 mbar=100 kPa; 其它压力计量单位其它压力计量单位-巴巴24ppt课件kgf/cm2MPa barkPambarpsimmH2ommHgatm10.09806650.98066598.0665980.66514.223110 000735.5590.9678410.197161101 00010 000145.036101971.67500.619.86921.019720.111001 00014.503610197.16750.0620.986920.0101970.0010.011100.145101.97167.500620.0
17、098690.00101970.00010.0010.110.014510.197160.7500620.00098690.070310.0068950.068956.89568.951703.0851.71570.068050.00010.00000980.0000980.0098060.0980.001422310.07355590.00009670.00135950.00013320.00133320.133321.333210.019336413.595110.00131571.0332280.1013251.0132506101.3251013.250614.6957410332.2
18、87601常用压力计量单位换算表常用压力计量单位换算表25ppt课件 压力单位名称压力单位名称磅力每平方英寸磅力每平方英寸 ( psi 或或 p.s.i)(pound force per square inch) 压力单位符号压力单位符号 ( bf / in2 ) psi 是英制压力计量单位,英美国家通用。是英制压力计量单位,英美国家通用。 有时用有时用 psig 表压表压单位单位 psid 差压差压单位单位 psia 绝压绝压单位单位 1bf / in2 =6.894 757 kPa 100 kPa=14.503 8 bf / in2其它压力计量单位其它压力计量单位psi26ppt课件压力的
19、测量压力的测量27ppt课件压力测量的条件压力测量的条件 压力量的物理感受压力量的物理感受感压元件感压元件感压原理、感压原理、 压力量的物理变换压力量的物理变换压力压力/机械位移机械位移/电信号电信号/光信号光信号/温度信号温度信号转换转换 压力量的指示读数压力量的指示读数物理变换物理变换信号的信号的指示指示/刻划刻划/显示显示/图示图示/记录记录28ppt课件压力量的物理感受压力量的物理感受感压元件感压元件 活塞、活塞、U型管、单管、斜管、波登管、波纹管、型管、单管、斜管、波登管、波纹管、膜合、膜片、钟罩、电容、电感、压敏电阻、压膜合、膜片、钟罩、电容、电感、压敏电阻、压电晶体、光纤、光敏材
20、料电晶体、光纤、光敏材料感压原理感压原理 感压元件感压元件 或或 感压元件组合感压元件组合 的物理实现;的物理实现;29ppt课件压力量的物理变换压力量的物理变换压力压力/机械位移机械位移转换转换直线位移(法向位移):直线位移(法向位移):活塞(圆柱、圆球)、活塞(圆柱、圆球)、U型型管、单管、波纹管、膜合、膜片、钟罩、管、单管、波纹管、膜合、膜片、钟罩、弧度弧度位移:位移:波登管、膜合、膜片波登管、膜合、膜片压力压力/电信号电信号转换转换频率信号:压电晶体、电容、电感、硅压敏电阻频率信号:压电晶体、电容、电感、硅压敏电阻电压信号:应变电阻、硅压敏电阻、锰铜电阻电压信号:应变电阻、硅压敏电阻、
21、锰铜电阻压力压力/光信号光信号转换转换电流信号:光纤、光敏材料电流信号:光纤、光敏材料压力压力/温度信号温度信号转换转换实用压力温标实用压力温标30ppt课件压力量的指示读数压力量的指示读数物理变换物理变换信号的压力量值的表达信号的压力量值的表达A. 直接直接指示指示指针指针/液面的液面的刻划刻划线线光柱光柱显示显示/二次仪表二次仪表/二次数显仪表二次数显仪表B. 物理变换物理变换信号的数字计算信号的数字计算图示曲线图示曲线记录仪、无纸记录仪表记录仪、无纸记录仪表现场仪表、集散系统(现场仪表、集散系统(DCS)、现场总线)、现场总线系统系统(FCS)分析决策、智能仪表分析决策、智能仪表31pp
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