U 型玻璃管:U 型玻璃管堪称 U 型压力计的核心部件,一般由高硼玻璃精心打造而成。高硼玻璃具有物理稳定性,能在不同温度、湿度环境下保持形态稳定;化学稳定性好,对多数常见化学物质具有良好的抗腐蚀能力。它透明度高,便于清晰观察内部液柱变化,且质地坚硬,不易碎裂,有效保障了压力计的耐用性与测量可靠性。U 型管的内截面积均匀一致,两端呈开口状态,中间位置安装有刻度标尺,标尺的零点精准设定在中央部位,为准确读取液柱高度差提供了关键参照。
工作液:注入 U 型管内的工作液种类繁多,常见的有水、水银、酒精、四氯化碳、三溴甲烷等。在实际应用中,工作液的选择是一个需要综合考量多方面因素的过程。测量范围是关键因素之一,比如测量较低压力时,像酒精、水这类密度相对较小的工作液更为合适,因为较小的压力变化就能引起较明显的液柱高度变化,利于精确测量;而当测量高压时,水银等密度大的工作液则能更好地适应,避免因压力过大导致液柱超出测量范围。被测介质的性质也不容忽视,若被测介质具有腐蚀性,就需选择与之不发生化学反应的工作液;同时,对测量精度的要求也影响工作液的抉择,精度要求越高,对工作液的特性匹配度要求也越高。
安装架:安装架的主要作用是稳固地固定 U 型玻璃管。它通常选用优质木材或金属材料制作。木质安装架质地轻便且具有一定的缓冲性能,能在一定程度上减少外界振动对 U 型管的影响;金属材料制作的安装架则具有更高的强度和稳定性,可适应较为复杂、恶劣的安装环境。安装架设计灵活,既可以通过挂钩等装置悬挂在墙壁上,节省空间且便于观察;也能够平稳地安放在工作台上,方便操作和维护。
连接部件:连接部件一般采用橡胶软胶管,其柔软且富有弹性的特性,使其能方便地与被测气体或液体的接口以及 U 型管的管口进行连接。在连接过程中,橡胶软胶管凭借良好的密封性,能够有效防止被测介质泄漏,确保压力测量的准确性。并且,橡胶软胶管具有一定的耐腐蚀性,可适应多种不同性质的被测介质。
安装:安装 U 型压力计时,需将其垂直悬挂在预先选定的固定支座上。这一过程中,可借助铅垂线等工具,确保 U 型管处于绝对垂直状态。垂直放置对于提高测量精度至关重要,哪怕 U 型管出现微小倾斜,都会导致测量的液面高度差与实际值产生偏差,进而影响压力测量结果的准确性。在安装过程中,要格外小心谨慎,避免 U 型管受到外力的撞击或强烈振动,因为这些外力干扰可能会使 U 型管产生细微裂纹或改变其内部结构,最终对测量结果造成严重影响。
注入工作液:依据具体的测量需求,从众多工作液中挑选出最合适的一种。例如,在测量低压且对精度要求较高的环境中,水或酒精可能是理想选择;而在高压测量场景下,水银则更为适宜。选定工作液后,将其缓慢注入 U 型管内,注入量一般控制在标尺刻度的 1/2 处。这样的注入量既能保证在正压和负压测量时,液柱都有足够的上升和下降空间,又便于操作人员清晰、准确地进行读数和后续测量工作。
连接被测介质:利用橡胶软胶管,将被测气体或液体的接口与 U 型管的一个或两个管口进行紧密连接。连接时,务必仔细检查连接处是否牢固,可通过轻轻拉扯橡胶管以及涂抹肥皂水检查是否有气泡产生等方法,来确认连接处无泄漏现象。一旦出现泄漏,被测介质的压力就会发生变化,导致测量结果出现严重偏差,无法真实反映实际压力情况。
读数:读取 U 型管内两侧液面的高度差时,操作人员的视线应与液面保持平齐,这是为了避免因视角问题产生视觉误差。读数应以液面弯月面顶部切线为准,精确读取刻度数值。随后,根据预先确定的工作液密度以及当地的重力加速度数值,通过特定的计算公式(压力 = 工作液密度 × 重力加速度 × 液柱高度差),就能准确计算出被测压力的大小。
保持垂直:U 型管压力计在使用过程中必须始终保持垂直放置。一旦 U 型管出现倾斜,根据三角函数原理,测量得到的液面高度差将大于或小于实际高度差,导致最终计算出的压力值与真实值产生偏差。例如,当 U 型管倾斜 10° 时,对于 10cm 的液柱高度差,测量误差可能达到 1.7cm 左右,这对于压力测量的准确性影响巨大。
同时读取两管液面高度:由于 U 型管压力计两边玻璃管在生产过程中,内径很难做到绝对一致。如果仅读取一边玻璃管的数值并简单乘二,会引入额外误差。例如,假设一侧玻璃管内径比另一侧略大,在相同压力作用下,内径大的一侧液柱上升或下降速度相对较慢,若只读取这一侧数值乘二,与同时读取两侧液面高度差计算出的压力值相比,误差可能达到 5% - 10%,严重影响测量精度。因此,为确保测量结果的准确性,在读取数值时,必须同时读取两管的液面高度。
选择合适的工作液:不同的工作液因其密度和粘度特性,适用于不同的测量场景。在测量低压时,如在空调系统的压力检测中,可选用密度较小的酒精或水作为工作液,它们能对微小的压力变化做出明显的液柱高度响应;而在测量高压,如工业锅炉的压力测量时,水银因其高密度特性,能够在高压环境下稳定工作,且不会因压力过大导致液柱超出测量范围。此外,若被测介质具有特殊性质,如强腐蚀性,就需要选择耐腐蚀的工作液,像测量含酸气体压力时,可选用特定的耐腐蚀有机液体作为工作液,防止工作液与被测介质发生化学反应,影响测量结果和仪器寿命。
定期校准:为保证 U 型管压力计测量结果的长期准确性,需要定期校准。校准方法主要有两种,一种是采用标准压力源进行比对校准。具体操作时,将标准压力源与 U 型压力计同时连接到相同的压力环境中,对比两者的测量结果,根据偏差对 U 型压力计进行调整。另一种是将 U 型压力计送至专业的相关计量机构进行校准,计量机构拥有更为精准的标准器具和专业的校准流程,能够对 U 型压力计进行全面、精确的校准,确保其在后续使用中的测量精度。
维护保养:在使用完毕后,应及时清理 U 型管内的工作液。对于水溶性工作液,如用水测量后,可使用蒸馏水冲洗多次,然后用干净的压缩空气吹干;对于水银等特殊工作液,需采用专门的回收装置进行收集,防止污染环境。清理干净后,将 U 型压力计妥善保管在干燥、通风且温度适宜的环境中。在运输和储存过程中,要采取有效的防护措施,如使用泡沫等缓冲材料包裹 U 型管,避免 U 型管受到外力撞击或振动,防止玻璃管破裂或内部结构受损,从而延长 U 型压力计的使用寿命,保证其测量性能的稳定性。
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