Термометры дилатометрические и биметаллические

Принцип действия дилатометрических и биметаллических термометров основан на различии линейного расширения твердых тел, из которых изготовлены чувствительные элементы этих термометров. Если температурный интервал невелик, то зависимость длины твердого тела от температуры выражается линейным уравнением вида

где — длина твердого тела при температуре , м; — длина того же тела при температуре ; — температурный коэффициент линейного расширения твердого тела,

Схема дилатометрического термометра представлена на рис. 60. Термометр состоит из трубки /, изготовленной из металла с большим коэффициентом линейного расширения (меди, латуни, алюминия), и стержня 2 из материала с малым коэффициентом линейного расширения (инвара, фарфора). Один конец трубки крепится неподвижно к корпусу прибора, а к другому жестко прикреплен стержень. Сама трубка помещается в среду, температуру которой измеряют. Изменение температуры среды приводит к изменению длины трубки, а длина стержня остается практически постоянной. Это приводит к перемещению стержня, который с помощью рычага 3 перемещает стрелку по шкале прибора.

Принцип действия биметаллических термометров основан на различии температурных коэффициентов линейного расширения металлических пластин (например, из инвара и латуни, из инвара и стали), сваренных (спаянных, склепанных) между собой по всей плоскости соприкосновения. Нагревание приводит к деформации такой термобиметаллической пластины; последняя изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (инвара) (рис. 61). Биметаллические термометры используются в качестве чувствительного элемента в температурных реле, а также для компенсации влияния температуры окружающей среды в измерительных приборах. Дилатометрические и биметаллические термометры для непосредственных измерений температуры применяются сравнительно редко.

 

Рис. 60. Схема дилатометрического термометра.

Рис. 61. Схема биметаллического термометра

Манометрические термометры

Принцип действия манометрических термометров основан на взаимосвязи между температурой и давлением рабочего вещества в замкнутой системе (термосистеме). Основные части термосистемы (рис. 62): термобаллон /, капиллярная трубка 2 и деформационный манометрический преобразователь 3 (например, трубка Бурдона). Преобразователь связан со стрелкой прибора (манометра) через передаточный механизм, который на рис. 62 не показан. Компенсация погрешности, возникающей из-за влияния температуры окружающей среды на показания манометра, осуществляется биметаллическим компенсатором 4.

 

Рис. 62. Схема манометрического термометра.

Первичным измерительным преобразователем манометрического термометра является термобаллон — элемент термосистемы, воспринимающий температуру измеряемой среды и преобразующий ее в давление рабочего вещества.

В зависимости от вида рабочего вещества манометрические термометры подразделяют на газовые, жидкостные и конденсационные (паро-жидкостные). Газовые и жидкостные манометрические термометры имеют линейную шкалу, а конденсационные — нелинейную.

Принцип действия газовых манометрических термометров основан на зависимости давления газа от температуры при постоянном объеме:

Здесь — давление газа при температуре , Па; — температурный коэффициент расширения газа,

В газовых манометрических термометрах термосистема заполнена газом под избыточным давлением. В качестве рабочего вещества используется обычно азот, аргон, гелий. Газовые манометрические термометры позволяют измерять температуру в диапазоне от -150 до +600 .

Принцип действия жидкостных манометрических термометров основан на зависимости объема термометрической жидкости (ртути, силиконовых масел, толуола) от ее температуры. Изменение объема жидкости преобразуется с помощью манометрической пружины (трубки Бурдона) в перемещение. Жидкостные манометрические термометры позволяют передавать показания на ограниченное расстояние (до 60 м), а развиваемое ими усилие настолько велико, что к ним могут быть подключены не только показывающие приборы, но и передающие преобразователи или механические регуляторы прямого действия.

Жидкостные манометрические термометры позволяют измерять температуру в диапазоне от -150 °С до +300

В конденсационных манометрических термометрах термобаллон частично заполнен низкокипящей жидкостью, а остальное его пространство — ее парами. Эти термометры имеют преимущество перед газовыми и жидкостными. Давление насыщенного пара в термосистеме зависит только от температуры на границе раздела фаз пар—жидкость, поэтому изменение объема термосистемы и температуры рабочего вещества в капиллярной трубке и манометре не изменяют показаний термометра. Объем термобаллона конденсационных манометрических термометров может быть меньше, чем объем термобаллона газовых и жидкостных манометрических термометров, что благоприятно сказывается на динамических характеристиках термометра.

В качестве рабочего вещества в конденсационных манометрических термометрах используют фреон, пропан, хлористый метил, этиловый эфир, ксилол, ацетон и др. Пределы измерения от —50 °С до +300 " С.

Динамические свойства манометрических термометров всех видов могут быть представлены статическим звеном первого порядка.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: