流体输送与传热 压强的测量方法
回 顾 1、流体静力学方程： 【巩固】某储槽内水深10米，当地大气压为100kPa，试求深度为1米、3米、5米处的压力分别为多少？ ① ② 【巩固】某储槽内水深10米，当地大气压为100kPa，试求深度为1米、3米、5米处的压力分别为多少？ 解： =100×103+1000×9.81×1=109810Pa（方法①） =109810+1000×9.81×(3-1)=129430 Pa（方法②） =100×103+1000×9.81×5=149050Pa（方法①） 2、在连续的、静止的液体内部同一水平面上各点的压力相等。 3、对于气体来说，容器内任一点的压力都是相同的。
在化工生产中，最直观的压力数值还是通过测量得到的。 一、U形管压差计 新课展开 在化工生产中，最直观的压力数值还是通过测量得到的。 1、工作原理 U形管压差计是一种非常简单的常用的压力测量仪器，是液柱式测压计中最普通的一种，它的外形如图1所示。主要部件是一个两端开口的垂直U形玻璃管，管内装有指示液。指示液要与被测流体不互溶，不起化学作用，而且其密度要大于被测流体的密度。常用的指示液有水银、四氯化碳、水、煤油等。 当U形管的两端开口与大气相通时，即作用在两支管内指示液液面上的压力是相等的，此时两支管内的指示液液面在同一水平面上。 【问题1】U形管如何测量流体的压力呢？（通过下面的学习找到答案）
测量原理：见图2。我们将U形管的两个端口分别与管路上的两个测压口相连接，这时会发现一个明显的现象，指示液出现了高度差R。 在U形管A侧，指示液的液位低，这说明A侧受到的压力比B侧大，这样就形成指示液的高度差。因此我们可以推断，在流体流动的方向上，压力p1和p2是不相等的，而且p1＞p2，所以p1和p2之间的压力差通过U形管内指示液的高度差反映出来。
图2中在U形管中存在一个等压面，A-B 由于等压面上化简得到： （1） 式中 p1、p2——流体在不同截面的压力，Pa； R——指示液的高度差，m； ρi、ρ——指示液和被测流体的密度，kg/m3。 当被测流体为气体时，ρi>>ρ，故公式（1）可简写为 （2）
【问题3】用公式（1）算出的压力差是绝对压还是表压？ 答案是：绝压和表压的压力差相同，p1－p2可以是绝压也可以是表压的压差。 举例：假设有两点p1=150kPa，p2=200 kPa，大气压为100 kPa，则两点的表压分别为50 kPa和100 kPa。 两点的绝压差=200-150=50 kPa 两点的表压差=100-50=50 kPa 可见，绝压和表压的压差相同。
2、U形管压差计的应用 U形管压差计不仅可以用来测定管路两端的压力差，同样也可以用来测量表压或真空度。只要将压力计的一端接通大气，就可以用压差计的读数R算出测压点流体的表压或真空度。
学生练习 【问题4】见图3，从图中可以看出U形管的安装形式改变了，只有一个端口与管路连接。在这种情况下指示液也形成了高度差R，请回答： 答：（1）管路内流体的压力p小于P0 （2）公式（1）中p1、 p2应该用哪个压力来代替呢？改写公式（1）为 。（正值）（3）你能说明算出的压力P是真空度呢还是绝对压？ 答：用 计算的p是绝压。 若用 计算出的p就是真空度，即是p比大气压小的差值，就是真空度。
学生练习 【问题5】对图4出现的现象，你会怎样分析，从而得到流体压强p。 答：（1）管路内流体的压力p大于P0。 【问题6】图4中U形管用水银为指示液，测量水管中某处的压强，已知读数为30cm，求该处压强为多少kPa？（当地大气压为100kPa） 解： 单位换算：30cm=0.3m =（13600-1000）×9.81×0.3 =37081.8Pa=37.08kPa p=37.08+100=137.08kPa
二、压力表与真空表 图5展示了各类测压仪表的外形。在化工生产中，经常可以看到或者经常用到的压力测量仪表就是压力表、真空表或压力真空表，也是最简单的测量压力的仪表。 从图中可以看到，表上标有数字刻度和单位，还有指示读数的指针，这是一种指针式压力表。还有直接显示压力数值的数字式压力表。
学生练习 【问题7】某设备内的流体的绝对压力是15kPa，当地大气压为100kPa，问该设备上真空表的读数是多少？ 解：真空表的读数就是真空度 真空度=大气压-绝对压力=100-15=85 kPa
本课小结 1、压力的测量仪器有： U形管压差计、压力表、真空表、压力真空表 2、U形管压差计的工作原理：
作业 1、 U形管压差计的工作原理： 2、如图6，用水作为气体储罐测压的指示剂，已知大气压为100kPa，求储罐上压力表的读数为多少kPa？
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