在工業(yè)環(huán)境中使用各種壓力測量。從制造和安全角度來看,壓力是最關(guān)鍵的過程變量之一。加壓氣體用于移動材料、驅(qū)動反應(yīng)、提供惰性環(huán)境、去除有害物質(zhì)以及許多其他關(guān)鍵任務(wù)。
一、壓力測量概述
在物理課上,壓力只是在一個區(qū)域上分配的力。魔術(shù)師可以躺在釘床上而不受傷害,因為他的體重分布在許多釘子上。如果同一位魔術(shù)師踩到一個釘子,他會受傷,因為第二種情況下壓力要大得多;他的全部重量都施加在一個小得多的區(qū)域上。
工業(yè)工程師正在檢查冷凝器水泵壓力表。
壓力測量最常應(yīng)用于流體,其中流體是液體或氣體。雖然液體和氣體的行為不同,但進行壓力測量的一些概念是相同的。壓力表指定了它們可以檢測到的物質(zhì)。例如,測量壓縮空氣的壓力表不能用于測量水。
壓力太大會導(dǎo)致血管破裂,從而導(dǎo)致死亡、受傷和基礎(chǔ)設(shè)施的嚴重損壞。在某些情況下,壓力太小也會導(dǎo)致同樣的情況;例如,假設(shè)反應(yīng)性化學(xué)品儲存在氬氣毯下,其中氬氣流入房間以防止反應(yīng)。
工程師和技術(shù)人員必須了解如何將壓力保持在公差范圍內(nèi)。因此,他們必須有準確的壓力測量值來作為控制決策的基礎(chǔ)。
要考慮的第一個問題是,需要什么類型的壓力測量?有絕壓、表壓和差壓測量。
二、壓力測量的類型
絕對壓力
絕對壓力是流體對表面施加的壓力。它包括流體壓力,加上大氣施加的任何壓力,這些壓力也壓在傳感器上。
表壓與大氣壓力
表壓是對大氣壓的測量。大氣壓力(在海平面上)約為101.325 kPa(14.696 psi),這個壓力適用于所有物體只是來自向地球中心推動的大氣重量。
大氣壓力會在壓力測量中造成一些混亂。例如,位于海平面的沉淀池表面(沒有工業(yè)壓力或強制壓力)承受101.325 kPa(14.696 psi)的絕對壓力。從工業(yè)角度來看,這種測量可能沒有多大價值,因為沒有工業(yè)力(例如來自泵)施加到這個表面。
相反,有時提及表壓更有用,它只是絕對壓力減去大氣壓力。在這種情況下,沉淀池的表面將是0 kPa表壓。
顯示大氣壓力如何隨高度變化的信息圖
就實際的硬件而言,事情就更撲朔迷離了。一些表壓傳感器簡單地從數(shù)學(xué)上減去大氣壓力,而另一些則對大氣開放,以將實際大氣壓力與過程進行比較。
在海平面上,在穩(wěn)定的天氣條件下,這些方法之間沒有區(qū)別。但是,如果壓力表在較高海拔或各種天氣條件下使用,減去標準壓力可能無法準確表示條件。
值得在多種天氣條件下將傳感器與已知標準進行比較,以了解特定傳感器的工作方式。此外,為了區(qū)分絕對壓力和表壓,表壓通常用g指定,例如表壓測量為38.25 psig,絕對測量為38.25 psi。
不同的壓力
壓差測量是一種測量相對于另一種流體的壓力的方法。如上所述,表壓是差壓測量的特殊應(yīng)用,其中過程壓力是相對于大氣壓進行測量的。
除了表壓外,壓差測量還可用于比較過程的兩個部分。例如,在乳制品中,必須對過程的某些部分加壓,以避免污染向后移動到牛奶中。如果優(yōu)質(zhì)牛奶處于較高壓力下,那么即使閥門泄漏,污染物也不會從較低壓力區(qū)域流向較高壓力區(qū)域。
這也用于半導(dǎo)體和醫(yī)療潔凈室。潔凈室的壓力更高,有助于將灰塵和碎屑擋在房間外,即使有人進入潔凈室也是如此。在所有這些情況下,過程某一部分的表壓不如其相對于過程另一部分的壓力重要。
除了簡單地測量壓力外,壓差測量還可用于其他應(yīng)用。在我們的下一篇壓差文章中,我們將討論工業(yè)領(lǐng)域的替代用途。