Термометры стеклянные жидкостные.
Преобразователи стеклянных термометров, применяемых в холодильной технике, служат для лабораторных и технических измерений в области температур от -90 до +200 °С. Действие этих преобразователей основано на объемном расширении жидкости при постоянном давлении. Выходной величиной является изменение длины столбика жидкости.
В холодильной технике обычно ртуть (-30… +200°С), спирт (-50…+50°С) и толуол (-80… +60°С).
Точность (цену деления) можно увеличить, уменьшением диаметра капилляра и увеличением начального объема жидкости (количества).
По технологическим и эксплуатационным соображениям величина объема жидкости обычно не превышает 2,5 см3, а диаметр канала капилляра изготовляют не менее 0,1 мм. Т.е. точность ограничена.
Для точных измерений (порядка 0,01 °С) предназначены преобразователи с малой разностью нижнего и верхнего предела измерений (4°С в области измерений 0—60 °С). Схема такого преобразователя представлена на рисунке б). Наряду с резервуаром Р на капилляре предусмотрены дополнительное расширение Рд и ограничительное расширение Рo. Рабочий диапазон температур —соответствует участку капилляра между Рд и Ро. Кроме того, имеется участок от Р до Рд, который используют для контроля, например, при 0 °С. Размеры резервуара, расширений Рд и Рo и объем жидкости выбирают такими, чтобы рабочий диапазон температур укладывался на длине капилляра, при более низких температурах жидкость располагалась в Р и Рд, при более высоких температурах, кроме того, и в Рo.
|
|
|
Для особо точных измерений (порядка 0,001—0,01 °С) небольших изменений температуры используют метастатический преобразователь (термометр Бекмана), схема которого показана на рис. в). Преобразователь имеет основной Р и дополнительный Рд резервуары с жидкостью. Рабочий объем жидкости в резервуаре Р определяет диапазон измерений на длине L капилляра К. При необходимости изменения диапазона жидкость из резервуара Рд переливают в резервуар Р (диапазон смещается в область более низких температур) или, наоборот, из резервуара Р в резервуар Рд (смещение в область более высоких температур). В связи с тем что объем жидкости в рабочем резервуаре меняется, основная шкала по капилляру К носит условный характер и при измерениях хотя бы одна из точек шкалы должна быть привязана к температуре с помощью другого прибора. Эту привязку осуществляют по дополнительной шкале на капилляре Кд.
Важно учитывать, что коэффициент расширения стекла также влияет на показания. Используют коэффициент видимого расширения, равный разности истинных коэффициентов теплового расширения жидкости и стекла.
|
|
|
+ Простота обращения
+ Низкая стоимость
+ Достаточно высокая точность
- Хрупкость, легко сломать
- Большие габариты (длинные, что часто неудобно)
- Если ртутные, то ртуть – токсичное вещество
- Плохо поддаются автоматизации (существуют электроконтактные жидкостные термометры, но применимы только для простейшей регулировки)
- Инерционность
…
Манометрические термометры
Их действие основано на использовании зависимости давления вещества от температуры при постоянном объеме (герметичная система).
Манометрические термометры подразделяются на:
1. жидкостные (вся измерительная система заполнена жидкостью) – редко используются.
2. газовые (вся измерительная система заполнена газом).
3. конденсационные (термобаллон заполнен частично жидкостью с низкой температурой кипения и частично ее насыщенными парами).
2
 | |||
 | |||
5
4
|
|
|
3
газовый термометр
1
1 – металлический термобалон – чувствительный элемент воспринимающий температуры измеряемой среды.
2 – рабочий элемент измеряющий давление (манометр, к примеру пружинный).
3 – длинный соединительный металлический капилляр.
4 – дополнительный объем.
5 – штенгель (для заполнения термометра рабочим веществом).
Достоинства и недостатки манометрического термометра:
+ простота конструкции и применения;
+ надежность
+ возможность дистанционного измерения (до 60 м)
+ не требует электропитания
+ может быть использован для регулирования напрямую (ТРВ – терморегулирующий вентиль)
+ проще для автоматизации, чем жидкостные стеклянные термометры
- сложность ремонта при разгерметизации.
- нелинейная градуировка (необходимость в своей градуировке либо пересчете давления в температуру)
- инерционность
Манометрические жидкостные и газовые термометры применяются в основном для технических измерений (класс точности 1,0; 1,6; 2,5; 4,0). Конденсационные – как образцовые.
|
|
|
В книгах указывается, что манометрические термометры применяются обычно для измерения температур от -150˚С, однако МТШ-90 указывает на данный вид термометров, как на образцовый, при измерениях до тройной точки неона 24.5561К. Т.е. данный вид термометров применяется при низких температурах.
Газовые термометры
Дополнительный объем 4, находящийся постоянно при комнатной температуре, позволяет получить газовые термометры с переменной чувствительностью. По мере уменьшения температуры шкала такого термометра будет растягиваться. Он дает большие погрешности - до 1˚С, но удобен.
Если использовать манометр с трубкой Бурдона, то дополнительный объем 4 не нужен.
Шкалу газового термометра можно вычислить, зная объем составных частей прибора или по градуировке.
V – полный объем термометра;
V1 – объем термобалона;
T, P – температура и давление газа при измерении;
Tзап, Pзап – температура и давление в момент заполнения термометра;
Tгр, Pгр – температура и давление газа в термобалоне при градуировке.
Tман – температура дополнительного объема или манометра (например, с трубкой Бурдона) (обычно комнатная).
Из предположения идеального газа:
При градуировке T= Tгр и P= Pгр
V/ V1 - параметр термометра
Шкала термометра
Т.е. получаем градуировку.
При значительной величине дополнительного объема (при V / V 1 = 5…10) термометры становятся мало пригодны для измерения температуры от 200-300К (малая чувствительность), но зато в интервале от 5К до 30К погрешность не более ±0.3К (в этом интервале малая чувствительность полезна, поскольку у манометра тоже ограниченный диапазон точных измерений, и слишком сильная зависимость давления от температуры не нужна).
Конденсационные термометры
В качестве термометрических жидкостей используют: R22 (-25…+80 °С), пропилен (-50…+60 °С), хлористый метил (0…+125°С) и др.
В конденсационном термометре температура определяется по упругости насыщенных паров.
Объем термобаллона подбирается таким образом, чтобы при полной конденсации газа не было переполнения.
В отличие от газового термометра конденсационный не требует градуировки (в справочниках указана зависимость давления насыщенных паров от температуры).
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 30; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!