欢迎浏览dlr的博客!

  祝您工作进步!身体健康!

  

 

我的分类(专题)
日志更新

最新评论

留言板

链接

Blog信息
博客名称:dlr 日志总数:280 评论数量:1874 访问次数:2730494 建立时间::2007年10月26日

XML RSS 2.0




[现场仪表] 也谈压力的量和单位
发表于:2018/8/7 10:55:58
标签(TAG):标准 单位 压力

近日论坛上对压力及其单位(MPa、KPa)的讨论很活跃,阅读了所有帖子后,感觉有些概念还是需要搞清楚的,且搞清概念也不复杂,因为,在现行的国家标准和行业标准中都有答案,我就当个标准的搬运工,来进行说明。

一.压力的定义

   (1) JJF 1008—2008 《压力计量名词术语及定要》标准是这样定义的:

“1.1压力(工程上的称呼) Pressure 垂直并均匀作用在单位面积上的力。注:压力在物理学上称为‘压强’。”
   (2) 一般教科书上是这样定义的:

“压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力,即物理学常称的压强。它的大小由受力面积和垂直作用力两个因素决定,即:P=F/S

式中 P—压力;F—垂直作用力;S—受力面积。”

(摘自论坛积分兑换的:《传感器与检测技术》一书 232页。)

    从以上定义可看出,工程技术上说的压力实际就是物理学上的压强。尽管压强一词对理解这一量的物理概念比较容易接受,但工程技术上一直称呼的是压力。虽然也曾尝试过改变,但最后仍然还是压力这一称呼。具体请看:

    国家计量技术规范JJG1008-87《压力计量名词术语及定义》一书1页上,原来是这样定义的:“1.压力(压强)(Pressure)  垂直作用在单位面积上的分布力。注:本规范内圆括号( )中的词表示可换用的词,即同义词;……。”
   国家计量技术规范JJG1008-2008《压力计量名词术语及定义》一书1页上,则改为这样的定义:“1.1压力(工程上的称呼) Pressure 垂直并均匀作用在单位面积上的力。注:压力在物理学上称为‘压强’。”
   从JJG1008规范87到2008可看出,工程上使用的称呼仍然是压力。这符合工程技术都是用压力称呼的习惯,压力这一称呼由来已久,可说是已根深蒂固,人们的习惯有时是很难改变的,如生产线上用的压力表就没有人叫它压强表吧。

    从JJG1008规范87到2008还体现了:标准是人们生产实践经验的高度总结和升华这一要素。

二.压力和力的区别          

    按国际单位制的规定在力学计量中,压力(压强)和力是分别定义的。

(1) 压力
   压力(压强)的单位为帕斯卡,定义为1N的力均匀分布在1m2面积上所形成的压力。国际符号为Pa。帕斯卡这一单位是压力单位牛顿每平方米(N/m2)的专门名称。

(2)力
   力的单位为牛顿, 定义为使质量1kg的物体产生(1m/ S2)的加速度的力,国际符号为N。

   从以上定义可看出压力和力是两个不同的量,压力的概念不是物体受压的力,Pressure就没有“受压的力”的含义,而是把“压力”作为一个整体来对待,与压强的概念是相同的。

              图一  压力和力的区别

三.压力单位的变迁

   我国在没有应用国际单位制以前,压力单位应用最多的是液柱高度(mmH2O或mmHg)、工程大气压(kgf/cm2)、标准大气压(atm)。液柱高度网友们并不陌生,如测量血压用的毫米汞柱;还有毫米水柱,即1mm汞柱或1mm水柱对底面所产生的压力。工程大气压是过去工程上最常用的压力单位,即1Kg力垂直地作用在1Cm2面积上所产生的压力。

   我国于1983年开始实施GB3100-82《国际单位制及其应用》标准。并于1994年7 月1 日实施新的GB3100-1993《国际单位制及其应用》标准,其中:GB3102.3《力学的量和单位》标准就有压力的量及单位。

                          图二  压力

         图三 压力量的单位及单位的倍数单位

   从图二、图三可见,标准给出了两个并列的名称:压力和压强,优先使用的是压力。由于压力是一个经常用的单位,1971年第14届计量大会上对其给予了专门名称帕斯卡(Pascal), 国际符号为Pa, 即用Pa代替N/m2 。(这也是用科学家姓氏命名的SI导出单位之一。帕斯卡:法国科学家,他第一个用气压计测量高度,他还提出和研究了:帕斯卡定理,帕斯卡三角形,帕斯卡定律。)

   图三的(7) 列中有个bar(巴),这是一个并用单位。bar主要是欧美国家习惯使用的单位。由于大量引进国外的设备和仪表,现在使用bar(巴)和lbf/in2 (磅力每平方英寸)的场合 是越来越多。从bar和psi一直能使用到现在,再次证明了人们的习惯是很难改变的。

在工作中常会遇到各种压力单位的换算,要求不严时可简单的进行近似,即:

0.1MPa≈100KPa≈1kgf/cm2≈1atm≈1 bar≈14.5lbf/in2

   要求数据准确时,应进行单位间的换算,这是很繁杂的工作,但现在可以在网上在线进行压力单位换算,只要在百度搜索框中输入“压力换算”,点“百度一下”,就跳出图四中的压力换算工具了。

                              图四  压力单位在线换算

四.压力单位的倍数单位的选择及应用

   帕斯卡(Pa)这个单位非常的小,不便于计算,在工程中常采用它的倍数单位,从图三可看出压力单位的倍数单位有:GPa(吉帕)、MPa(兆帕)、KPa(千帕)、hPa(百帕)、mPa(毫帕)等,这方便了应用,只要通过适当的选择,可以使数值处于实用范围内。倍数单位的选择和应用为计量数值的统一提供了方便,也保证了计量数据的统计、交流、推广和使用的一致性。

   压力单位的倍数单位在工业生产中应用最多的是:MPa、KPa、Pa。如弹簧管压力表或压力变送器采用的是MPa,差压变送器采用的是KPa,微压表采用的是Pa。

   网友最熟悉的电压单位,也有很多倍数单位,如图五所示,有MV(兆伏)、KV (千伏)、V(伏)、mV(毫伏)、μV(微伏),借此来理解压力的倍数单位,就觉得不复杂和好理解了。

          图五 电压量的单位及单位的倍数单位

    压力表的测量范围、标度盘及标度单位的选择不是生产厂随意决定的,它必须遵守相关标准;标度单位的具体选定由产品标准规定。GB/T 1226—2010 《一般压力表》标准,对压力表、真空表、压力真空表的测量范围及单位都有规定,如图六所示。从图六中可看出一般压力表的压力单位只有MPa(兆帕)一种。

         图六  测量范围

JB/T 5582----2005《压力表标度及分划》标准,规定了各种压力表的度盘标度及分划。网友上传的真空表照片,是符合现行标准的压力单位选定及标度分划的(图中红线所示)。

           图七  符合行业标准的真空表

五.压力测量基本知识

① 差压[力]:任意两个相关压力之差。

② 绝对压力:以完全真空作参考点的压力。

③ 大气压力(又称:气压):地球表面大气层空气柱重力所产生的压力。

④ 表压力:以大气压力为参考点,大于或小于大气压力的压力。

⑤ 正[表]压力(又称:正压):以大气压力为参考点,大于大气压力的压力。

⑥ 负[表]压力(又称:负压):以大气压力为参考点,小于大气压力的压力。

    工业生产的设备及压力表都是处于大气之中,所以工程上都用表压力或真空度来表示压力的大小,即压力表测得的压力数值都是指表压力或真空度(或称负压力)。也就是所测设备内部某点的真实压力与大气压之间的差值。它是以大气压作为参考点(即0点),高于大气压的用正值表示,称为正压;低于大气压的用负值表示,称为负压。用网友熟悉的电做个比喻:大气压就相当于直流电的参考点(0V),高于0V的是正压,低于0V的是负压。

    网友都知道只靠V(伏)这个单位是分不出正、负电压的。同理只根据压力表所标的压力单位MPa、KPa、bar也是分不出正压表还是负压表的,但可以从压力表,真空表,压力真空表三种名称来判断;看不清名称时可以通过压力表的0位来判断,压力表的0位在最左端的是一般压力表,是测正压的。压力表的0位在最右端的是真空表,是测负压的。压力表的0位既不在最左端也不在最右端,而是在表盘标度50%或者其它某一位置的是压力真空表,既可测正压也可以测负压。


 






中华工控网 | 联系我们 | 工控论坛首页 | 工控博客首页 | 博客注册 | 博客登陆

工控博客管理联系邮箱:工控博客服务邮箱

中华工控网 © Copyright 2013. All rights reserved.