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1、流体静压强的测量,压强计量基准及压强计量单位,一、计量基准:,绝对压强:以完全真空为基准计量的压强(absolute pressure),相对压强:以大气压强为基准的计算压强(gage pressure),正压:大于同高度的大气压强为正压,负压:小于同高度的大气压强为负压,pg= p - pa,大气压的相对压为0。负压的绝对值为真空度。,二、压强的三种度量单位:,1、以压强基本定义为基准: SI制:N/m2, Pa. 工程制:kgf/m2 2、以大气压强为基准: SI制:1 标准大气压=101325Pa 工程制: 1工程大气压=105Pa3、以液柱高度为基准:,1 标准大气压=10.33m水柱
2、=760mm汞柱(自行推倒) 1工程大气压=10m水柱,由P=gh, h= P/ g而来,测量压强的仪器,流体的压强可用液柱高度表示,因此液柱式测压计是测量流体压强常用的仪器,其工作液体一般为水、酒精、四氯化碳或水银等。 应用液体平衡原理可以测量流体的压强。所使用的这类仪器叫液压计。,分类:,机械式压力传感器:,电气式压力传感器:,液柱式压力计,弹簧管式压力计,活塞净重式压力计,压电压力计,压阻压力计,1、测压管(Pressure Tube),原理: 从玻璃管这一侧来看,如果从点A算 起,管内液柱高度为h,则点A上的压强,单直管测压计特点: 较精确、简单,但只能测液体的较低压强。如果测管内径很
3、细,有毛细管现象,影响读数的精确性。,结构:一根内径为10mm左右的直玻璃管的下端与装有液体的容器连接,上端开口与大气相通,,2、U型管(the U-shaped tube)测压计,U型管测压计特点: 既可测液体较高的压强,也可测气体较低压强或真空度。 由于 U形管是双管,因毛细管现象产生的读数误差就可抵消,测管可细小而精确。U形管也可测量压差。,U形管的1与2是等压面,即p1=p2,则:,若容器内是气体,则12,即1 gH 可忽略不计,容器内的压强 pc为,3、复合式测压计两点压强的计算,如图已知:1、2、3,h1、h2、h3,求pA-pB方法:找等压面123和45。,因为:,所以:,另一种
4、方法:根据“从一边开始,找等压面,向上减,向下加”的原则进行。,解:此处的等压面有两个,123和45。根据“从一边开始,找等压面,向上减,向下加”的原则得到:,例题:2-3,4、单管杯式测压计(杯形压强计),该液压计是U管压强计的一种变形,U形管的一侧用一个大截面的杯形容器代替,杯的截面积远较玻璃管为大 。,当压强计与测压口连通时,左杯端连接到高压端,则杯中液面下降h的高度至oo的位置,而此时右管中液面上升h的高度。容器中气体的绝对压力为,其表压力为,由于利用这种测压计测量压力时只需进行一次读数,因此读数的绝对误差可比U型管测压计减小一半。,根据体积平衡的原理,若忽略杯内液面的变化,容器中气体
5、的表压力为,使用这种压强计时,必须记住较高压强处总是与杯形端相接,才能使压强在玻璃管上反映出来。,5、倾斜微压计-测定微小压强(或压差),由图hlsin,如图:微压计一般用于测定气体压强,它的测压管是倾斜放置的,其倾角为。,容器中气体的绝对压力为:,其表压力为:,又根据体积平衡,则:,h,当测定时为定值,只需测得倾斜长度l,就可得出压差。由于l=hsin,说明倾斜角度越小,l比h放大的倍数就越大,量测的精度就更高。由上式还可知,在pg一定时,愈小,读数l就越大。因此,工程上常用容重比水更小的液体,例如酒精(纯度96%的酒精,=7.944kNm3)以提高精度。,若忽略杯内液面的变化,容器中气体的表压力为,h,6、微差压强计(Micromanometer)-(双液柱压强计),测压时,如p1p2,则指示液A在右侧升起,形成一读数h。由于储液室容积较大,所以液面几乎没有变化。,由于水平面34是等压面,即p3=p4,故:p1+B(hH)=p2+AhBH因而 p1-p2=(A-B)h,-用于测量微小表压、真空度或压强差,结构如图:压强计U形管的两侧都有容积较大的储液室。管内注入两种互不溶解而重度相近的指示液A、B,其重度分别为A及B。,思考:如果必须考虑储液室液面下降,压强差怎么表达?参见课后习题2-13,