2压力测量
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实验二 液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的(1)明确液体饱和蒸汽压的定义,熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系,即克劳休斯—克拉贝农方程.(2)了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。
(3)学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。
二、实验原理: 1、热力学原理在远低于液体临界温度下,处于密闭的真空容器中的液体,一些动能较大的液体分子可从液相进入气相,而动能较小的蒸汽分子因碰撞而凝结成液相,当这两个过程的速度相等时,气液两相建立动态平衡,此时液面上的蒸汽压力就是该温度下该液体的饱和蒸汽压,简称为蒸汽压。
蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔蒸发焓,用Δvap H *m 表示.纯液体的蒸气压随温度的变化而变化,当温度升高,分子运动加剧,更多的高动能分子由液相进入气相,因而蒸气压增大;反之,温度降低,则蒸气压减小.当蒸气压等于外界压力时,液体更沸腾,此时的温度称为沸点,所以,外压不同时,液体的沸点也不同,当外压为101.325kPa 时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳休斯—克拉贝农方程式表示为 d lnp/dT=Δvap H *m /RT 2 (1) 式中,R 为摩尔气体常数;T 为热力学温度;Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔蒸发焓。
若在实验温度范围内将Δvap H m 视为常数,对式(1)积分的:lnp=-Δvap H m /RT+C (2)其中C 为积分常数。
可以看出,实验测量出液体在一系列温度之下的饱和蒸气压,以lnp 对1/T 作图,得一直线,直线的斜率为 vap m H R∆- 由斜率可求算液体的Δvap H m . 2、实验方法静态法是将待测物质放在一个密闭的系统中,在不同温度下直接测量其饱和蒸气压。
通常是用平衡管(又称等位计)进行测定.平衡管由一个球管与一个U形管连接而成(如图1(b)所示),待测物质置于球管A内,U形管中也放置被测液体,将平衡管和抽气系统、压力计连接,在一定温度下,当U形管中的液面在同一水平时(B,C处),表明U形管两臂液面上方的压力相等,即AB段的蒸气压与C到压力计的压力相等,记下此时的温度和压力,则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸气压,或者说,所测温度就是该压力下的沸点。
一、压力表强制检定范围压力表属于计量器具,对计量器具的强制检定源于1985年9月6日公布的《中华人民共和国计量法》。
该法第九条第一款规定:县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具,部门和企业、事业单位使用的最高计量标准器具,以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面的列入强制检定目录的工作计量器具,实行强制检定。
未按照规定申请检定或者检定不合格的,不得使用。
实行强制检定的工作计量器具的目录和管理办法,由国务院制定。
国务院1987年4月15日发布的《中华人民共和国强制检定的工作计量器具检定管理办法》和国家计量局1987 年5 月28 日发布的《中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录》,都规定将用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测的压力表实施强制检定,包括压力表、风压表和氧气表。
1991年8月6日,国家技术监督局发布《强制检定的工作计量器具实施检定的有关规定(试行)》,对压力表(含压力表、风压表和氧气表)强制检定范围做了明确的规定。
1、用于安全防护的压力表需强制检定。
包括以下7类:a、锅炉主气缸和给水压力部位的测量;b、固定式空压机风仓及总管压力的测量;c、发电机、气轮机油压及机车压力的测量;d、医用高压灭菌器、高压锅压力的测量;e、带报警装置压力的测量;f、密封增压容器压力的测量;g、有害、有毒、腐蚀性严重介质压力的测量。
(如:弹簧管压力表、电远传和电接点压力表) 。
2、用于安全防护的风压表需强制检定。
即:矿井中巷道风压、风速的测量。
(如:矿用风压表、矿用风速表) 。
3、用于安全防护的氧气表需强制检定。
包括以下2类:a、在灌装氧气瓶过程中氧气监控压力的测量;b、在工艺过程中易爆、影响安全的氧气压力的测量。
4、用于医疗卫生的氧气表需强制检定。
即医院输氧用浮标式氧气吸入器和供氧装置上氧气压力的测量。
由此可知,共有3种11类压力表需要强制检定,不是所有压力表都必须强制检定。
压力表1、量程:压力表的量程一般为工作压力的1.5~3倍,最好取2倍,根据设备的压力等级和实际工作需要来确定精度。
2、精度等级:压力表的精度等级是以它的允许误差占表盘刻度值的百分数来划分的,其精度等级数越大允许误差占表盘刻度极限值越大。
压力表的量程越大,同样精度等级的压力表,它测得压力值的绝对值允许误差越大。
1.6级代表误差为满量程的±1.6%压力容器行业里是工作压力<1.6MPa时不低于2.5级,≥1.6MPa时不低于1.6级,依据是《固定式压力容器安全技术监察规程》。
3、测量范围的选择:1 测量稳定的压力时,正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3一2/3,2 测量脉动压力(如:泵、压缩机和风机等出口处压力)时,正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3~1/23 测量高、中压力(大于4MPa)时,正常操作压力值不应超过仪表测量范围上限值的1/24、外型尺寸的选择1 在管道和设备上安装的压力表,表盘直径为中l00mm或中150mm。
2 在仪表气动管路及其辅助设备上安装的压力表,表盘直径为小60mm。
3 安装在照度较低、位置较高或示值不易观测场合的压力表,表盘直径为中150mm 或中200mm 。
压力表的精度等级分为:1.0级;1.6级;2.5级;4.0级,各等级仪表的外壳公称直径应符合下表的规定:外壳公称直径 (mm)精确度等级40;602.5;4.01001.6;2.5150;200;2501.0;1.6压力表的选择单位及标度(刻度)压力仪表一律使用法定计量单位。
即:帕(Pa)、千帕(kPa)和兆帕(MPa)o对于涉外设计项目,可以采用国际通用标准或相应的国家标准。
在执行本规定时,尚应符合国家现行有关标准的规定。
按照使用环境和测量介质的性质选择1 在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合,应根据环境条件,选择合适的外壳材料及防护等级。
2 对一般介质的测量(1) 压力在一40kPa- 0 一十40kPa时,宜选用膜盒压力表。
实验二:弹簧管压力表和压力变送器的校验一、实验目的(1)通过本实验了解各种测压仪表的结构和工作原理。
(2 ) 学习弹簧管压力表的校验方法。
(3)掌握压力标准器----活塞式压力计的使用方法。
二、实验内容校验工业用压力表和压力变送器。
三、仪器与设备0-1.0MPa(1.6级)工业压力表,活塞式压力计(0.05级),0-1.0MPa(0.4)标准弹簧管压力表,电流表,24V直流电源,砝码。
四、准备工作(1)了解各种弹簧管式压力表和液柱式压力计。
图1 校验被校压力表和压力变送器图图2 标准弹簧管压力表校验一般压力表图三实验原理用活塞式压力计校验压力表,依据连通管原理,液体在连通管内的压力处处相等。
活塞式压力计用直接作用在已知活塞面积上的砝码重力来平衡被测压力,从已知活塞面积和砝码重量,既可求得被测压力值。
四校验方法和步骤(1)利用调整螺钉来校准活塞式压力计水平,使气泡水平仪的气泡位于中间位置。
(2)给活塞式压力计充变压器油,装上被校压力表和压力传感器后进行排气。
关闭通活塞盘的切断阀,打开油杯进油阀,逆时针旋转油泵的手轮,将油吸入油泵内。
再顺时针旋转手轮,将油压入油杯。
观察是否有小气泡从油杯中升起,反复操作,直到不出现小气泡时,将手轮左旋到最大开处,关闭油杯内的进油阀。
打开被校压力表和压力传感器的切断阀。
注意切断阀不要打开太大,防止漏油。
另外开始校验前打开通活塞盘的切断阀。
(3)顺时针旋转油泵的手轮,使油压力逐渐上升至0.1MPa,如果使用砝码,在砝码盘上加上相应压力的砝码,使油压力上升直到砝码盘逐渐抬起,到规定高度(活塞杆上有标志线)时停止加压,轻轻转动活塞盘,读取被测压力表的指示值。
增加砝码时,应不断转动手轮,以免底盘下降。
(4)继续加压到0.2MPa,0.3MPa,0.4MPa,0.5MPa压力校验点,重复上述操作,直到满量程为止。
(5)逐渐减压,按上述步骤作下行程校验,记录被校验压力表和压力变送器的示值。
压力表工作原理及结构用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。
垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力,又称压强.压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装置.仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力(习惯上称表压)、负压(习惯上称真空)和差压。
图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。
工程技术上所测量的多为表压。
压力的国际单位为帕(Pa)。
压力的其他单位还有:工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。
压力是工业生产中的重要参数。
如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。
在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。
此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。
弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表.弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等;按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。
这类仪表的特点是结构简单,结实耐用,测量范围宽(—0。
1~1500兆帕),是压力测量仪表中应用最多的一种。
一、压力表1。
1、压力表的工作原理弹簧管压力表又称为波登管压力表。
压力表中的弹簧的自由端是封闭的,它通过拉杆带动扇形齿轮转动。
测压时,弹簧管在被测压力作用下产生变形,因而弹簧管自由端产生位移,位移量与被测压力的大小成正比,使指针偏转,在度盘上指示出压力值。
如果表壳内通有大气,压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。
弹簧管压力表带有隔离装置时,尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力.在精确度较高(如0。
25级以上)的弹性式压力测量仪表中,弹性元件多用恒弹性合金以至石英玻璃制成。
压力表检测规程及方法一、压力表的准确度等级和最大允许基本误差应符合精度等级。
1,压力表的回程差不应超过最大允许基本误差的绝对值。
2,压力表在轻敲表壳后,其指针值变动量不得超过最大允许基本误差绝对值的1/2。
3,有零值限制钉的压力表,其指针应紧靠在限制钉上“缩格”不得超过最大允许基本误差的绝对值。
4,无零值限制钉的压力表与压力真空表,其指针需在零值分度线宽度范围内,零值分度线宽度范围内,零值分度线宽度不得超过最大允许基本误差绝对值的2倍。
5,标准压力表有那些精度等级?目前共分为四个精度等级:0,16级,0,25级,0,4级,0,6级。
6,怎样选用标准压力表?1,对量程的选择:标准压力表的使用一般不得超过测量上限的75%(即全量程的3/4刻度处)标准压力表的测量上限应比被检表的测量上限高1/3。
2,对精度等级的选择:按检定规程中规定:“标准器基本误差绝对值,不应超过被检压力表的基本误差绝对值,不应超过被检压力表基本误差绝对值的1/3。
也就是说,标准表的精度应高于被检表的3倍,标准表的级数应小于被检表的1/3。
7,被检表误差成比例地增加或减少应如何调整?主要是传动比有了变化而产生的,只要移动一下示值调节螺钉就能解决。
被检表误差逐渐增大时,将示值调节螺钉往右(下)移,扩大扇形齿轮1短臂的臂长,将传动比调底。
被检表误差逐渐减小时应将示值调节螺钉往左(上)移,缩小扇形齿轮短臂臂长,将传动比调高。
(即:螺钉往右(下)移指针走得慢,示值调节钉往(上)移,指针走得快。
)9、指针不动或很少移动是什么原因?(1)、校验器阀门未打开,或油杯控制阀未施紧,以及某接头处有漏油等情况存在。
(2)、校验器丝杆顶端的橡胶皮碗损坏或弹簧管严重漏油。
(3)、校验器接头密封垫圈的中心孔闷死介质无法传入压力表内。
(4)、校验器油杯内介质太脏,通道内淤塞或弹簧管内有积物堵住。
(5)机件卡住或口齿合齿滑牙,以及某紧固螺钉松动等。
(6)、指针松动,指针尖端或尾部与度盘相碰。
实验二液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的与要求:对液体饱和蒸汽压与温度的关系作实验上的研究。
根据建立起的经验方程式,求算液体的平均摩尔汽化热。
二、预习要求:1、明确蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义;了解动态法测定蒸气压的基本原理。
2、了解真空泵、气压计的使用及注意事项。
3、了解如何检漏及实验操作时抽气、放气的控制。
三、实验原理:在封闭体系中,液体很快和它的蒸汽达到平衡。
这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。
蒸发一摩尔液体需要吸收的热量,即为该温度下液体的摩尔汽化热。
它们的关系可用克拉贝龙~克劳修斯方程表示:(2-1)D H:摩尔汽化热(J·mol-1) R:气体常数(8.314J·mol-1·K-1)若温度改变的区间不大,D H可视为为常数(实际上D H与温度有关)。
积分上式得:(2-2)或 (2-3)常数,。
(3)式表明与有线性关系。
作图可得一直线,斜率为-B。
因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热D H。
(2-4)当外压为101.325kPa(760mmHg)时,液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。
在图上,也可以求出液体的正常沸点。
液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种:1、静态法:在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。
2、动态法:在不同外部压力下测定液体的沸点。
3、饱和气流法:在液体表面上通过干燥的气流,调节气流速度,使之能被液体的蒸汽所饱和,然后进行气体分析,计算液体的蒸汽压。
本实验利用第二种方法。
此法基于在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。
只要测得在不同外压下的沸点,也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。
四、仪器和药品:液体饱和蒸汽测定仪1套抽气泵1台福廷式压力计1支加热电炉1个搅拌马达1台1/10°C温度计2支五、装置简介:图2--1中,平衡管由三个相连通的玻璃球构成,顶部与冷凝管相连。
冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。
在缓冲瓶7和安全瓶11之间,接一活塞9,用来调节测量体系的压力。
压力表1.1.1压力表的工作原理压力表通过表内的敏感元件(波登管、膜盒、波纹管)的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针,引起指针转动来显示压力。
1.1.2压力表构造结构图溢流孔:若发生波登管爆裂的紧急情况的时候,内部压力将通过溢流孔向外界释放,防止玻璃面板的爆裂。
注:为了保持溢流孔的正常性能,需在表后面留出至少10mm的空间,不能改造或塞住溢流孔。
指针:除标准指针外,其他指针也是可选的。
玻璃面板:除标准玻璃外,其他特殊材质玻璃,如强化玻璃,无反射玻璃也是可选的。
性能分类:普通型(标准)、蒸汽用普通型(M)、耐热型(H)、耐振型(V)、蒸汽用耐振型(MV)耐热耐振型(HV)。
处理方式:禁油/禁水处理在制造时除去残留在接液部的水或油。
外装指定:壳体颜色除标准色以外,需特别注明。
节流阀(可选):为了减小脉动压力,节流阀安装在压力入口处。
脉动压力:由于发生器中泵的脉动特性,使压力表的特诊曲线振幅较大。
这对压力表是非常有害的。
1.2压力表的类别压力表按其测量精确度:可分为精密压力表、一般压力表。
精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级0.05级;一般压力表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4. 0级。
压力表按其测量基准:压力表按其指示压力的基准不同,分为一般压力表、绝对压力表不锈钢压力表、差压表。
一般压力表以大气压力为基准;绝压表以绝对压力零位为基准;差压表测量两个被测压力之差。
压力表按其测量范围:分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。
真空表用于测量小于大气压力的压力值;压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值;微压表用于测量小于60000 Pa的压力值;低压表用于测量0~6MPa压力值;中压表用于测量10~60MPa压力值;高压表用于测量100MPa以上压力值。
压力表按其显示方式:分为指针压力表,数字压力表。
压力表按其使用功能分:压力表按其使用功能不同可分为就地指示型压力表和带电信号控制型压力表。
2路压力测量模块XC-E2WT操作手册信捷科技电子有限公司目录1. 模块概述 (1)1-1.模块特点 (1)1-2.模块规格 (1)1-3.各部分名称及功能 (2)1-4.外形尺寸 (3)2. 模块的安装 (4)2-1.安装步骤 (4)2-2.安装环境 (5)2-3.安装要求 (6)2-4.端子排布线 (7)3. 模块的外部端子说明 (8)3-1.端子排布 (8)3-2.端子说明 (8)4. 模块的外部连接 (9)4-1.电源连接 (9)4-2.与压力传感器连接 (9)5. 称重系统组成 (10)6. 模块功能描述 (11)6-1.压力传感器介绍 (11)6-2.压力传感器的校正 (11)6-3.压力测量 (12)7. 模数转换图 (15)8. 编程举例 (16)1. 模块概述两路压力测量模块XC-E2WT 作为XC 系列PLC 的扩展模块,可用于检测0~10mV 的电压信号或采集压力传感器的电压信号,并将模拟量电压值通过A/D 转换成数字值并进行运算。
1-1.模块特点1-2.模块规格 模拟量输入范围 DC 0~10mV分辨率1/65535(16Bit ) 0~40mA 综合精确度0.8% 转换速度20ms/通道 电源DC24V ±10%,100mA 安装方式可用M3的螺丝固定或直接安装在DIN46277(宽35mm )的导轨上 外形尺寸63mm×102mm×73.3mm 使用环境无腐蚀性气体 环境温度0℃~60℃ 保存环境温度-20~70℃ 环境湿度5~95% 保存环境湿度 5~95%●可采集两路压力传感器的模拟量电压信号 ●可检测0~10mV 的电压信号 ●16位的高精度A/D 转换 ● 最多可在PLC 主单元右边连接7台XC-E2WT 模块1-3.各部分名称及功能名称功能电源指示当电源接通时该指示灯亮模块型号该特殊功能模块的型号扩展口连接其他扩展模块输入端子排用于连接电压模拟量输入的端子,可拆卸DIN导轨挂钩用于直接安装模块,拆卸时拉下DIN导轨拉钩即可螺钉安装孔可以在安装孔里旋入螺钉(M3)来完成模块安装扩展电缆通过扩展电缆和PLC 扩展通讯口连接,完成数据传送1-4.外形尺寸模块的外形及尺寸请参照下图:(单位:mm)2. 模块的安装2-1.安装步骤1.检查安装检查特殊功能模块安装现场是否合适2. 安装准备为特殊模块的安装做好准备3. 安装模块将模块安装到PLC主单元右边4. 调试检查模块是否安装正确不要安装在以下环境中:2路压力测量模块XC-E2WT可以安装在PLC的主单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能模块右边,其安装可以使用DIN46277导轨(宽35mm),或者直接用M3螺丝固定。
第二章 压力检测1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25~28MPa ,测量误差不得大于1MPa 。
工艺上要求就地观察,并能高低限报警,试正确选用一台压力表,指出型号、精度与测量范围。
解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大,所以选择仪表的上限值为根据就地观察及能进行高低限报警的要求,由本章附录,可查得选用YX-150型电接点压力表,测量范围为0~60MPa 。
由于 ,故被测压力的最小值不低于满量程的1/3,这是允许的。
另外,根据测量误差的要求,可算得允许误差为所以,精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。
至此,可以确定,选择的压力表为YX-150型电接点压力表,测量范围为0~60MPa ,精度等级为1.5级。
2. 如果某反应器最大压力为0.6MPa ,允许最大绝对误差为±0.02MPa 。
现用一台测量范围为0~1.6MPa ,准确度为1.5级的压力表来进行测量,问能否符合工艺上的误差要求?若采用一台测量范围为0~1.0MPa ,准确度为1.5级的压力表,问能符合误差要求吗?试说明其理由。
解:对于测量范围为0~1.6MPa ,准确度为1.5级的压力表,允许的MPap p 562282max 1=⨯=⨯=%67.1%100601=⨯316025>最大绝对误差为1.6×1.5% = 0.024(MPa)因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。
对于测量范围为0~1.0MPa,准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为1.0×1.5% = 0.015(MPa)因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。
该例说明了选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值是不适宜的。
3. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型?试简述各种压力计的工作原理。
液柱式压力计、活塞式压力计;弹性式压力计:弹簧管式、薄膜式、波纹管式;电气式压力计:应变式、压电电阻式、电感式、电容式、霍尔式4. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。