中級實驗III：化學工程實驗（簡體書）

第8章 化工實驗常用的測量儀表
化工實驗常用的測量儀表一般以測量溫度、壓力、流量和液位等參數居多，雖然其品種較多，但從化工儀表的組成來看，基本上由三部分組成，即檢測環節、傳送放大環節和顯示部分。這些測量儀表的準確度對實驗結果影響最大，因此化工儀表的選用應該符合化工生產和化工實驗的需要，設計合理，經濟實用，準確可靠。本章就化工實驗室測量溫度、壓力、流量所用儀表的原理、性能、使用及安裝條件等，作一些簡要的介紹，使學生能正確地使用化工儀表，測得準確的實驗數據，降低測量誤差。
8.1 壓強和壓差測量
在化學工業生產與有關的化工實驗中，經常遇到液體靜壓強的測量問題。測量的壓強或壓差的數值，既是化工生產或化工實驗過程中的重要參數，又是安全生產或實驗安全的控制關鍵。例如對于在精餾、吸收等化工單元操作中所用的塔設備，需要測量和控制塔頂、塔釜的壓強，以便了解塔設備是否正常。在化工原理實驗中，管道流體流動阻力實驗需要測量流體通過管道的壓降，離心泵特性曲線實驗需要測量泵進、出口的壓強，傳熱實驗需要控制水蒸氣的壓強。在精細化工生產中，反應器壓強的測量和控制，硝基苯加氫反應中氫氣壓強的控制等都非常重要。為了便于壓強的觀察、記錄和遠程傳送等，還需要用壓強變換器來測量壓強。壓強測量儀表種類較多，按工作原理不同，可分為液柱式壓差計、彈性式壓力計、電測壓力計等。下面介紹實驗室中常用的兩種壓力計。
8.1.1 液柱式壓差計
液柱式壓差計是基于流體靜力學原理設計的，利用液柱高度和被測介質壓強相平衡的原理制成的測壓儀表。常見的液柱式壓力計有U形管壓差計、單管壓差計和傾斜式壓差計等。常用的測壓介質為水、酒精和水銀，一般用于低壓、負壓和壓差的測量。液柱式壓差計既可用于流體壓強的測量，又可用于流體壓差的測量，用于壓差測量的壓力計又稱壓差計。
液柱式壓差計的優點是結構簡單，靈敏度和精確度高，常用來校正其他類型的壓差計；缺點是體積大，反應慢，難以自動測量。
1.U形管壓差計
如果所測壓差不大，則在實驗室常使用玻璃U形管壓差計（圖8—1）。其結構簡單，制作方便，讀數直觀，價格低廉。U形管壓差計由一根“U”字形玻璃管和位置在其中間的刻度標尺構成，管內指示液充到刻度標尺的零點處。