试问这台表合格否?它能否用于某空气贮罐的压力测量(该贮罐工作压力为0.8~1.0MPa,测量的绝对误差不允许大于0.05MPa)?
解 压力表校验的数据处理
表3-1 压力表的校验数据及其数据处理结果
被校表读数/MPa 标准表上行程读数/MPa 标准表下行程读数/MPa 升降变差/MPa 标准表上、下行程读数平均值/MPa 绝对误差?/MPa 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 0.000 0.385 0.790 1.210 1.595 0.000 0.405 0.810 1.215 1.595 0.000 0.020 0.020 0.005 0.000 0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595 0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005 最大误差 0.020 -0.013 仪表的最大引用误差(从绝对误差和升降变差中选取绝对值最大者做为?m,求仪表的最大引用误差)
?max???m0.020?100%???100%??1.25% PF?S1.6所以,这台仪表1.5级的精度等级合格。
空气贮罐的压力属稳态压力,且pmax=1.0MPa?1.6?2/3MPa;pmin=0.8MPa?1.6?1/3MPa;最大误差?max=1.6?1.5%=0.024MPa?0.05MPa。所以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。
3-24.什么叫节流现象? 流体经节流装置时为什么会产生静压差?
解:流体在有节流装置的管道中流动时,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象,称为节流现象。
流体经节流装置时,由于节流装置前后流体截面的该变,造成流体流速的改变,从而产生节流装置前后的压力差。
3-28 为什么说转子流量计是定压式流量计?
解:转子流量计测量流体流量时,转子前后流体压力的压差?p为一常数,即
V?t??fg=const.(恒量) ?p?p1?p2?A3-32 用转子流量计来测气压为0.65MPa、温度为40℃的CO2气体的流量时,若已知流量计读数为50L/s,求CO2的真实流量(已知CO2在标准状态时的密度为1.977kg/m3)。
解 由题知:p0=0.101325MPa,p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa);T0=293K, T1=273+40=313(K);?0=1.293kg/Nm3;?1=1.977kg/Nm3,Q0=50L/s。则
??Q1??0?p1?T01.293?0.751325?293?Q0??50?105(L/s)
?1?p0?T11.977?0.101325?3133-33 用水刻度的转子流量计,测量范围为0~10L/min,转子用密度为7920kg/m3的
不锈钢制成,若用来测量密度为0.831kg/L苯的流量,问测量范围为多少?若这时转子材料改为由密度为2750kg/m3的铝制成,问这时用来测量水的流量及苯的流量,其测量范围各为多少?
解 由题知?t=7920kg/m3,?f=0.831kg/L=831kg/m3,?W=1000/m3,Q0=10 L/min
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测苯的流量的修正系数为
KQ???t??w??f??t??f??w?(7920?1000)?831?0.9
(7920?831)?1000Qr=Q0/KQ=10/0.9?11.1(L/min)
所以,苯的流量测量范围为0~11.1L/min。
当转子材料改为铝时,?r=2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为
KrQ???t??w????r??w?(7920?1000)?2
2750?1000Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)
所以,此时测水的流量的测量范围为0~5L/min
测苯的流量的修正系数为
KfQ???r??w??f??r??f??w?(2750?1000)?831?0.87
(2750?831)?1000Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75(L/min)
所以,此时测苯的流量的测量范围为0~5.75L/min。
3-36 涡轮流量计的工作原理及特点是什么? 解:(1)涡轮流量计的工作原理:流体在管道中流动时使叶轮旋转,转速与流体的流速成线性关系,磁电感应转换器将叶轮的转速转换成相应的电脉冲信号,反映流体流速的大小。流速与管道截面的乘积就是流体的流量。
(2)涡轮流量计的特点:安装方便、测量精度高、可耐高压、反应快、便于远传、不受干扰、容易磨损等特点。
3-37 电磁流量计的工作原理是什么?它对被测介质有什么要求?
解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁力线而产生感应电动势的电磁感应原理,流体的流速越大,感应电动势也越大,感应电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。
3-46 什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?
解 (1)当被测容器的液位H=0时,差压液位计所感受的压差?p≠0的现象,称为液位测量时的零点迁移,
题3-48图 高温液体的液位测量
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3-48 测量高温液体(指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况)时,经常在负压管上装有冷凝罐(见题3-48图),问这时用差压变送器来测量液位时,要不要迁移?如要迁移,迁移量应如何考虑?
解:差压液位计正压室压力
p1=?gh1+ ?gH+p0
负压室压力
p2=?gh2+ p0
正、负压室的压差
?p=p1?p2= ?gH?(h2?h1) ?g
H=0时,?p= ?(h2?h1) ?g。
这种液位测量时,具有“负迁移”现象,为了使H=0时,?p=0,该差压变送器测液位时需要零点迁移,迁移量为(h2?h1) ?g
3-54 什么是热电偶的热电特性? 热电偶的热电势由哪两部分组成? 解:(1)将两种不同的导体(金属或合金)A和B组成一个闭合回路(称为热电偶),若两接触点温度(T、T0)不同,则回路中有一定大小电流,表明回路中有电势产生,该现象称为热电动势效应或塞贝克(Seebeck)效应。回路中的电势称为热动势,用EAB(T,T0)或EAB(t,t0).
(2)热电偶的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。
3-55 常用的热电偶有哪几种?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明使用补偿导线时要注意哪几点?
解:(1)常用的热电偶有如下几种:
(2)所配用的补偿导线如下:
(3)用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并与测量电路相连接。使用补偿导线时要注意:在一定的温度范围内,补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性;保持延伸电极与热电偶两个接点温度相等。
3-56 用热电偶测温时,为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几
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种?
解:(1)热电偶的热电势只有当T0(或t0)恒定是才是被测温度T(或t)的单值函数。热电偶标准分度表是以T0=0℃为参考温度条件下测试制定的,只有保持T0=0℃,才能直接应用分度表或分度曲线。若T0≠0℃,则应进行冷端补偿和处理。
(2)冷端温度补偿的方法有:延长导线法,0℃恒温法,冷端温度修正法,冷端温度自动补偿法等。
3-57试述热电偶温度计、热电阻温度计各包括哪些元件和仪表?输入、输出信号各是什么?
解:热电偶温度计由热电偶(感温元件)、显示仪表和连接导线组成;输入信号是温度,输出信号是热电势。
热电阻温度计由热电阻(感温元件)、显示仪表和连接导线组成;输入信号是温度,输出信号是电阻。
3-58 用K型热电偶测某设备的温度,测得的热电势为20mV,冷端(室温)为25C,求设备的温度?如果改用E型热电偶来测温,在相同的条件下,E热电偶测得的热电势为多少?
解 用K型热电偶测温时,设设备的温度为t,则E(t,25)=20mV,查K型热电偶分度表,E(25,0)=1.000mV。根据中间温度定律,
E(t,0)= E(t,25)+ E(25,0)=20+1.0=21.000 mV
反查K型热电偶分度表,得t=508.4℃
若改用E型热电偶来测次设备温度,同样,根据中间温度定律,测得热电势为 EE(508.4,25)= EK(508.4,0)? EK(25,0)=37678.6?1496.5=36182.1?V?36.18mV。 3-59 现用一支镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度,其冷端温度为30℃,显示仪表的机械零位在0℃时,这时指示值为400℃,则认为换热器内的温度为430℃对不对?为什么?正确值为多少度?
解 认为换热器内的温度为430℃不对。
设换热器内的温度为t,实测热电势为E(t,30),根据显示仪表指示值为400℃,则有E(t,30)= E(400,0),由中间温度定律并查镍铬-铜镍(E型)热电偶分度表,有
E(t,0)= E(t,30)+ E(30,0)= E(400,0)+ E(30,0)=28943+1801=30744?V 反查镍铬-铜镍热电偶分度表,得换热器内的温度t=422.5℃
3-60.试述热电阻测温原理?常用测温热电阻有哪几种?热电阻的分度号主要有几种?相应的R0各为多少?
解:(1)热电阻测温原理:电阻-温度效应,即大多数金属导体的电阻值随温度而变化的现象。
(2)常用测温热电阻有:铂热电阻和铜热电阻。 (3)铂热电阻的分度号主要有: ? Pt100,(R0=100?); ? Pt50,(R0=50?);
? Pt1000,(R0=1000?);等 铜热电阻的分度号主要有: ? Cu100,(R0=100?);
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? Cu50,(R0=50?);等
3-62 用分度号为Ptl00铂电阻测温,在计算时错用了Cul00的分度表,查得的温度为140℃,问实际温度为多少?
解 查Cul00的分度表,140℃对应电阻为159.96?,而该电阻值实际为Ptl00铂电阻测温时的电阻值,反查Ptl00的分度表,得实际温度为157℃
3-63 用分度号为Cu50、百度电阻比W(100)=R100/R0=1.42的铜热电阻测某一反应器内温度,当被测温度为50℃时,该热电阻的阻值R50为多少? 若测某一环境温度时热电阻的阻值为92?,该环境温度为多少?
解 分度号为Cu50、百度电阻比W(100)=1.42的铜热电阻,其R0=50?,R100=50?1.42=71?。则该铜热电阻测温的灵敏度k为
k?71?50?0.21(?/℃)
100?0被测温度为50℃时,电阻值R50=50?+0.21?/℃?50℃=60.5?。
当测某一环境温度时,若热电阻的阻值Rt=92?,则对应的环境温度为
t=(92?50)/0.21=200℃。
第4章 显示仪表
4-1 动圈式仪表的工作原理是什么?它由哪些部分构成?各部分有何作用?
解 动圈式仪表的工作原理是基于磁电式测量机构,它主要由测量线路和测量机构两部分组成,测量机构是核心。
测量机构接受mV测量信号,在处于永久磁铁磁场中的线圈中形成电流I,载流线圈受磁场作用便产生转动力矩M,从而带动指针偏转,指示被测信号的大小,即
mV信号U 线圈电流I 线圈转动力矩M 转动角度? 指针显示 测量线路主要是将各种信号转换成测量机构可以直接接受的直流mV信号,便于测量机构进行测量指示。
4-3 热电偶与动圈式仪表配套使用时,为什么要规定外接电阻为某一定值?在实际接线时如何达到这—数值?
解 热电偶与动圈式仪表配合使用时,流过动圈的电流不仅和热电偶的热电势E(t,t0)有关,也和回路内总的电阻有关,回路中总的电阻R总是表内电阻R内和表外电阻R外之和。 只有表外电阻保持恒定值时,线圈内电流才与被测热电动势成比例,从而指针的偏转才能准确地反映被测温度的高低。一般规定表外总电阻为15?。为了适应各种不同情况下的实际情况,外接调整电阻以满足表外总电阻为15?的要求。
4-10 对于标尺始端为0℃的电子电位差计,当热电偶的热端为0℃,冷端为25℃时,问这时应指示多少度?输入信号为多少?若热端为0℃,冷端也为0℃时,这时应指示多少度?输入信号为多少?
解 当热电偶的热端为0℃,冷端为25℃时,应指示0℃; 输入信号为E(0,25)= ?E(25,0)。 若热端为0℃,冷端也为0℃时,这时应指示0℃;输入信号为E(0,0)=0。
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