壓力及流動(dòng)測試技術(shù)

壓力及流動(dòng)測試技術(shù)2024/3/26壓力及流動(dòng)測試技術(shù)8.1概述一、壓力的定義流體或固體垂直作用在單位面積(S)上的力(F)稱為壓力(p)，也稱壓強(qiáng)。按壓力隨時(shí)間變化的特征，分為靜態(tài)壓力和動(dòng)態(tài)壓力。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)各種壓力的定義、計(jì)算公式和相互關(guān)系壓力名稱符號(hào)定義計(jì)算公式絕對(duì)壓力pa相對(duì)于絕對(duì)壓力零線測得的壓力，或作用于物體上全部壓力。pa=pg+p0表壓力pg絕對(duì)壓力pa與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫0的差值，當(dāng)pa>p0時(shí)，pg為正時(shí)，稱為正表壓；當(dāng)pa<p0時(shí)，pg為負(fù)時(shí)，稱為真空度。pg=pa-p0真空pv習(xí)慣上，將負(fù)表壓稱為真空，理想的真空是絕對(duì)零壓力。pv=p0-pa差壓

p任意兩個(gè)壓力之間的差值。

p=p1-p2壓力及流動(dòng)測試技術(shù)pa、pg、pv、p0之間的關(guān)系各種壓力關(guān)系圖壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力的單位是力和面積的導(dǎo)出單位，但各種單位制中力和面積的單位不同，因而壓力的單位也有多種。在SI中，壓力的單位是牛頓/米2(N/m2)，稱為帕斯卡或帕(Pa)，lPa

0.1mmH2O(毫米水柱)，在CGS制中，壓力的單位是達(dá)因/厘米2(dyn/cm2)，簡稱為巴(bar)，lbar=0.1MPa。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)二、壓力測量系統(tǒng)的分類（1）基于與重力相比較的壓力測量系統(tǒng)（2）利用彈性敏感元件的壓力位移特性的壓力測量系統(tǒng)（3）利用彈性敏感元件的應(yīng)力、應(yīng)變特性的壓力測量系統(tǒng)（4）利用彈性敏感元件的壓力集中力特性的壓力測量系統(tǒng)（5）利用彈性敏感元件的壓力頻率特性的壓力測量系統(tǒng)（6）利用某些物理特性的壓力測量系統(tǒng)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)8.2壓力測量裝置一、U形管測壓計(jì)絕對(duì)壓強(qiáng)

相對(duì)壓強(qiáng)

壓力及流動(dòng)測試技術(shù)二、傾斜式微壓計(jì)在測量氣體的微小壓強(qiáng)和壓差時(shí)，為了提高精度，常采用傾斜式微壓計(jì)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)相對(duì)壓強(qiáng)

于是

壓力及流動(dòng)測試技術(shù)三、常用測壓傳感器1.應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式測壓傳感器是基于彈性變形的原理，將被測壓力作用在傳感器的彈性元件上，使彈性元件產(chǎn)生彈性變形，并用彈性變形的大小來度量壓力的大小。由于去載時(shí)彈性變形可恢復(fù)，所以應(yīng)變式測壓傳感器不僅能測量壓力的上升段，也能測量壓力的下降段。能反映出壓力變化的全過程。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)筒式應(yīng)變測壓傳感器示意圖（1）筒式應(yīng)變測壓傳感器壓力及流動(dòng)測試技術(shù)(2)平膜片式壓力傳感器壓力及流動(dòng)測試技術(shù)(3)活塞式應(yīng)變測壓傳感器壓力及流動(dòng)測試技術(shù)2.壓電式壓力傳感器專門用于動(dòng)態(tài)壓力測量的一種性能較好的壓力傳感器。常用的壓電晶體有石英晶體、鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)3.壓阻式壓力傳感器

壓力及流動(dòng)測試技術(shù)

彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)（1）彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬可測負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓精度有0.5、1.0、1.5、2.5等壓力及流動(dòng)測試技術(shù)四、動(dòng)力測壓法測量流速在靜止氣體中，由于不存在切向力，故這個(gè)力與所取面積的方向無關(guān)，稱為靜壓力。對(duì)于運(yùn)動(dòng)流體而言，靜壓可用垂直于流體運(yùn)動(dòng)方向單位面積上的作用力來衡量?？倝毫κ侵噶黧w在某點(diǎn)速度等熵滯止到零時(shí)所達(dá)到的壓力。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)臨界點(diǎn)滯止壓力是指在沒有外力的作用下，流體速度可逆和絕熱地減速到零時(shí)所產(chǎn)生的壓力，此時(shí)，流體的全部動(dòng)能全部絕熱地轉(zhuǎn)變成壓力能?？倝号c靜壓之差稱為動(dòng)壓壓力及流動(dòng)測試技術(shù)應(yīng)用動(dòng)力測壓法測量流速的壓力感受元件為測壓管伯努利方程式壓力及流動(dòng)測試技術(shù)不可壓縮流體壓力及流動(dòng)測試技術(shù)可壓縮氣體壓力及流動(dòng)測試技術(shù)測壓管的使用上限不超過相當(dāng)于馬赫數(shù)為0.25時(shí)的流速測壓管的使用下限為被測量的流速在全壓孔直徑上的雷諾數(shù)需超過200壓力及流動(dòng)測試技術(shù)測壓差的方法（1）利用總壓管、靜壓管，分別測量流體的總壓和靜壓，以確定流體速度。（2）利用專門設(shè)計(jì)的復(fù)合測壓管，同時(shí)測量流體的總壓和靜壓（或兩者之差），以確定流體速度。由測壓管、連接管和顯示或記錄儀表三部分組成的測壓系統(tǒng)，就可以測量流體的流速。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)1.流體總壓、靜壓的測量(1)流體總壓測量與測壓管測量流體總壓的總壓管在使用時(shí)，其感壓孔軸線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)來流方向。希望總壓管對(duì)流動(dòng)方向越不敏感越好壓力及流動(dòng)測試技術(shù)L形總壓管制造容易，使用安裝方便。它對(duì)流動(dòng)偏斜角的靈敏性取決于壓力孔直徑與管子外徑之比以及總壓管頭部的形狀壓力及流動(dòng)測試技術(shù)圓柱形總壓管可以制作得很小，慣性不大，工藝性好，制造容易，使用方便。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)套管式總壓管在馬赫數(shù)變化較大范圍內(nèi)，它對(duì)流動(dòng)偏斜角的不靈敏度達(dá)到±(40～50)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)（2）流體的靜壓測量與測壓管測量被繞流體表面上某點(diǎn)的壓力或流道壁面上流體的壓力這時(shí)可利用在通道壁面或繞流物體表面開靜壓孔的方法進(jìn)行測量。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)確定流場中某點(diǎn)的壓力，也就是運(yùn)動(dòng)流體的壓力。這時(shí)可以利用尺寸較小具有一定形狀的測壓管插入流體中，進(jìn)行流體壓力測量。L形靜壓管、盤形靜壓管、套管形靜壓管需要測量平直流道內(nèi)的流體靜壓時(shí)可采用在流道壁面開靜壓孔的方法來測量。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壁面靜壓測量壓力及流動(dòng)測試技術(shù)2.畢托管分別采用總壓管和靜壓管測得流體的總壓和靜壓，然后利用公式計(jì)算得到流體速度。缺點(diǎn)：不能同時(shí)測得某一點(diǎn)的流體的總壓和靜壓?？赏瑫r(shí)測得流體總壓和靜壓之差的復(fù)合測壓管稱為畢托管（動(dòng)壓管、速度探針）壓力及流動(dòng)測試技術(shù)畢托管是測量流體速度的主要工具之一，廣泛用于流體的測速。在測量時(shí)，只要把皮托管對(duì)準(zhǔn)流體流動(dòng)的方向，使內(nèi)管頂端（滯止點(diǎn)）能感受全壓力pt，而具有靜壓孔的外管感受靜壓力ps。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用、制造方便，價(jià)格便宜，堅(jiān)固可靠，精度高。畢托管測量的是空間某點(diǎn)處的平均速度，它的頭部尺寸決定了它的空間分辨率根據(jù)所測量的流體性質(zhì)，將畢托管設(shè)計(jì)成不同的形狀，常用的有L形和T形。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)（1）L形畢托管壓力及流動(dòng)測試技術(shù)（二）畢托管的結(jié)構(gòu)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)畢托管由總壓管0和靜壓管1組成。設(shè)水流某點(diǎn)的速度為u。當(dāng)水從上游流向管口0的時(shí)候，流體作減速運(yùn)動(dòng)，流至0處速度為零，此處壓強(qiáng)為p0（稱為總壓）。然后水流繞過畢托管繼續(xù)向下游運(yùn)動(dòng)，水流速度逐漸增加，當(dāng)水流到達(dá)管口1的時(shí)候，速度值恢復(fù)至u，此處壓強(qiáng)為p（稱為靜壓）。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)（2）T形畢托管壓力及流動(dòng)測試技術(shù)3.流動(dòng)方向的測量與復(fù)合測壓管能同時(shí)測出流體的總壓及流速的大小和方向的測壓管稱為復(fù)合測壓管在平面流場的測量中，常用二元復(fù)合測壓管測量流體的總壓、靜壓及流速的大小和方向。圓柱形、管束形和楔形壓力及流動(dòng)測試技術(shù)測量流體總壓測量流動(dòng)方向壓力及流動(dòng)測試技術(shù)測量空間流動(dòng)速度的大小和方向及流體的壓力，常用球形五孔三元測壓管、管束形五孔三元測壓管和楔形五孔三元測壓管。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力檢測儀表的選擇與校驗(yàn)一、壓力檢測儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4被測壓力波動(dòng)較大或測脈動(dòng)壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件壓力及流動(dòng)測試技術(shù)2.儀表精度的選擇

壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)3.儀表類型的選擇從被測介質(zhì)壓力大小來考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)儀表輸出信號(hào)的要求使用的環(huán)境壓力及流動(dòng)測試技術(shù)二、壓力儀表的校驗(yàn)校驗(yàn)就是將被校驗(yàn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對(duì)誤差時(shí)，則認(rèn)為被校表合格。常用的校驗(yàn)儀器是活塞式壓力計(jì)，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級(jí)有0.02、0.05和0.2級(jí)，可用來校準(zhǔn)0.25級(jí)精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。壓力及流動(dòng)測試技術(shù)壓力發(fā)生部分測量部分壓力及流動(dòng)測試技術(shù)三、壓力表的安裝1.取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測量流動(dòng)介質(zhì)的壓力測量液體介質(zhì)的管道上取壓壓力及流動(dòng)測試技術(shù)9流量的測量杜偉壓力及流動(dòng)測試技術(shù)9.1概述一、概念流體的流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的流體體積或質(zhì)量，分別稱之為體積流量Qv（m3s-1）和質(zhì)量流量Qm(kgs-1)壓力及流動(dòng)測試技術(shù)二、流體的基本知識(shí)（1）流體的主要物理性質(zhì)①重度②密度

③粘度

運(yùn)動(dòng)粘度其單位為m2

s-1

壓力及流動(dòng)測試技術(shù)9.2常用流量計(jì)一般工程或?qū)嶒?yàn)用液體流量計(jì)的基本原理都是通過某種中間轉(zhuǎn)換元件或機(jī)構(gòu)，將管道中流動(dòng)的液體流量轉(zhuǎn)換成