Термометры расширения это

Термометры расширения это Анемометр

Главная /

Техподдержка / Статьи / Термометры расширения

Главная /

Техподдержка / Статьи / Термометры. Понятие. Виды.

Классификация механических термометров расширения, их устройство и область применения.

В эту группу входят жидкостные стеклянные термометры, принцип действия которых основан на тепловом расширении рабочего вещества (жидкости, удельный объем которой зависит от температуры), дилатометрические и биметаллические термометры, принцип действия которых основан на различном удлинении двух твердых тел, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения.

Жидкостные стеклянные термометры. В них в качестве термометрических (рабочих) веществ применяются ртуть Hg, этиловый спирт С2Н5ОН, толуол С6Н5СН3, пентан С5Н2 и др. Наиболее широкое распространение получили ртутные стеклянные термометры, которые изготовляются двух типов: с вложенной внутренней шкалой и палочные.

Ртутный стеклянный термометр с вложенной внутренней шкалой (рис. 3-1) состоит из наружной оболочки 1, в которой расположены термобаллон с ртутью 4, тонкостенный капилляр 3 и пластинка с нанесенной на ней шкалой 2. Термобаллон припаян к наружной оболочке, закрытой герметически. Ртутный стеклянный палочный термометр состоит из термобаллона, соединенного с толстостенным капилляром. Шкала у этого термометра нанесена на наружной поверхности капилляра в виде насечки по стеклу. Ртутными термометрами измеряют температуру от -30 до + 500.°С. Верхний предел определяется температурой размягчения стеклянной оболочки термометра, нижний- температурой затвердевания ртути (_35 °С). Для повышения температуры кипения ртути пространство над ртутью в капиллярной трубке заполняется инертным газом (азотом) под давлением 1,47-1,96 МПа. Для измерения низких температур (от -190 до +80 °С) предназначены стеклянные термометры с органическими заполнителями. Устройство их аналогично ртутным. Ртутные термометры разделяются по назначению на технические, лабораторные и образцовые. Технические термометры обычно бывают с вложенной шкалой и имеют тонкую прямую или изогнутую под углом 90, 120 или 135° нижнюю часть с баллоном на конце. Разновидностью ртутных технических термометров являются электроконтактные термометры с впаянными в капиллярную трубку контактами для разрывания и замыкания столбиком ртути электрической цепи. Они используются в основном для сигнализации о нарушении заданного температурного режима. Для предохранения технических термометров от повреждения их помещают в специальные металлические защитные оправы или гильзы. Зазор между баллоном и стенкой гильзы заполняется машинным маслом при измерении температуры до 150 °С, а при более высокой температуре – медными опилками. Гильзу делают такой Длины, чтобы чувствительная часть термометра находилась на оси трубопровода. На горизонтальном трубопроводе диаметром менее 200 мм термометр устанавливают наклонно навстречу потоку, а при диаметре более 200 мм – перпендикулярно оси трубы. Жидкостные стеклянные термометры расширения благодаря простоте конструкции, дешевизне, достаточно высокой точности измерения используются лабораторной и производственной практике пищевых производств. К недостаткам приборов относятся плохая наглядность шкалы, хрупкость, невозможность передачи показаний на расстояние, запаздывание показаний вследствие большой тепловой инерции.

Про анемометры:  Газель двигатель крайслер датчик давления масла

Рис. 3-1. Общий вид термометров с вложенной шкалой

Дилатометрические термометры. На рис. 3-2 показан трубчатый дилатометрический термометр, представляющий собой закрытую с одного конца трубку /, внутри которой находится стержень 2, прижимаемый к дну трубки рычагом 3, соединенным с пружиной 4. Трубку изготовляют из материала с большим коэффициентом линейного расширения (меди, алюминия, латуни), а стержень – из материала с малым коэффициентом линейного расширения (кварца, инвара). При погружении термометра в измеряемую среду длина трубки изменяется,

а стержня остается практически прежней. Это приводит к перемещению конца стержня относительно трубки; стержень же связан посредством рычага 3 с указательной стрелкой прибора (либо с контактным устройством в системах автоматического регулирования температуры).

Биметаллические термометры. Чувствительный элемент этих приборов выполнен в виде плоской или спиральной пружины, которая состоит из двух спаянных металлических полосок. Полоска 3 (рис. 3-3) изготовлена из материала с большим коэффициентом линейного расширения, а полоска 4 – с незначительным. Образованная из этих полосок биметаллическая пластина меняет степень своего изгиба в зависимости от температуры. Биметаллическая пластина соединена посредством рычага / и тяги 2 со стрелкой, которая указывает температуру на шкале прибора. Кроме показывающих, промышленность выпускает бесшкальные биметаллические термометры, использующиеся в основном в качестве электрических преобразователей или температурных реле для позиционного регулирования и сигнализации. Диапазон измерения температуры биметаллическими термометрами от -150 до +700 °С, погрешность 1 – 1,5 %.

Термоэлектрический термометр (ТТ) – это измерительный преобразователь, чувствительный элемент которого (термопара) расположен в специальной защитной арматуре, обеспечивающий защиту термоэлектродов от механических повреждений и воздействия измеряемой среды.

Для измерения температуры в металлургии наиболее широкое распространение получили термоэлектрические термометры, работающие в интервале температур от -200 до +2500 0C и выше. Данный тип устройств характеризует высокая точность и надежность, возможность использования в системах автоматического контроля и регулирования параметра, в значительной мере определяющего ход технологического процесса в металлургических агрегатах.

Сущность термоэлектрического метода заключается в возникновении ЭДС в проводнике, концы которого имеют различную температуру. Для того, чтобы измерить возникшую ЭДС, ее сравнивают с ЭДС другого проводника, образующего с первым термоэлектрическую пару AB (рис. 3), в цепи которой потечет ток.

Результирующая термо-ЭДС цепи, состоящей из двух разных проводников A и B (однородных по длине), равна

где и – разности потенциалов проводников A и B соответственно при температурах t2 и t1, мВ.

Термо-ЭДС данной пары зависит только от температуры t1 и t2 и не зависит от размеров термоэлектродов (длины, диаметра), величин теплопроводности и удельного электросопротивления.

Для увеличения чувствительности термоэлектрического метода измерения температуры в ряде случаев применяют термобатарею: несколько последовательно включенных термопар, рабочие концы которых находятся при температуре t2, свободные при известной и постоянной температуре t1.

Большой температурный диапазон измерения: от -200 °С до 1800—2200 °С

Точность более 1 °С трудно достижима, необходимо использовать термометры сопротивления или термисторы.

На показания влияет температура свободных концов, на которую необходимо вносить поправку. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.

Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, т.к. ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный. Зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.

возникновение термоэлектрической неоднородности в результате резких перепадов температур, механических напряжений, коррозии и химических процессов в проводниках приводит к изменению градуировочной характеристики и погрешностям до 5 К.

на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Для измерения температур в лабораторных условиях и промышленной практике ши­роко применяют стеклянные жидкостные термометры, являющиеся самым старым видом термометров. Их характеризует достаточно высокая точность, невысокая стоимость, простота эксплуатации. Принцип действия термометра основан на зависимости между температурой и объемом термометрической жидкости, заключенной в стеклянной оболочке. Зафиксировать изменение положения верхней границы столбика жидкости возможно вследствие различия коэффициентов объемного теплового расширения жидкости и стекла. Из-за увеличения объема резервуара видимое изменение объема жидкости ниже действительного.

Наиболее широко в качестве термометрической жидкости используется ртуть. Применяют также органические заполни­тели: толуол, этиловый спирт, керосин, пентан и т. п. В табл.3 приведены температурные пределы некоторых, термометрических жидкостей и их средние коэффициенты расширения. Наибольшее распространение получили термометры со ртутным заполнением, так как ртуть обладает наилучшими свойствами: находится в жидком состоянии в широком диапазоне температур (верхний предел может быть доведен до 1200 °С с помощью увеличения давления в капилляре и применения для изготовления термометра плавленого кварца); не смачивает стекла, что позво­ляет использовать капилляры с небольшим диаметром канала (до 0,1 мм) и обеспечить высокую точность измерения (ртутные образцовые термометры 1-го разряда имеют доверительную, погрешность ε = 2σ = 0,002 ÷ 0,2 °С). Из табл. 3 видно, что ртуть имеет в 6—8 раз меньший коэффициент объемного расширения, чем другие заполнители. Это снижает чувствительность ртутных термометров. Однако для термометров, градуированных при не­полном погружении, погрешности из-за выступающего столбика будут в 6—8 раз меньше, чем у нертутных (при прочих равных условиях измерения).

Параметры термометрических веществ для стеклянных термометров.

Термометры расширения это

Органические заполнители характеризуются более низкой температурой применения, меньшей стоимостью и вредностью в экс­плуатации и производстве. Вследствие смачивания стекла, термо­метры с органическими термометрическими жидкостями имеют меньшую точность отсчета.

Стеклянные жидкостные термометры конструктивно делятся на палочные и с вложенной шкалой. Шкала у палочных термометров наносится непосредственно на толстостенный капилляр, а у термометров со вложенной шкалой – на прямоугольную стеклянную пластину молочного цвета, нахо­дящуюся сзади капилляра. Несмотря на большую инерционность, термометры со вложенной шкалой получили широкое распростра­нение, так как более удобны для применения. (рис 1.3). Стеклянные термометры (рис.1.3) в зависимости от назначения и области применения делятся на образцовые, лабораторные, технические, бытовые, метеорологические, термометры для сельского хозяйства.

Лабораторные термометры обеспечивают контроль в интер­вале температур 0—500 °С, который разбит на 4 диапазона, что позволяет получить погрешность измерении (с учетом введения поправок), не превышающую ±0,01°С (0—60°С), ±0.02 °С (55—155 °С), ±0,05 °С (140—300 °С) и ±0,1 °С (300-500 °С).

В качестве технических применяют только термометры со вло­женной шкалой, которые имеют две модификации: прямые и уг­ловые. Ртутное модификаций заполнение обеспечивает измерение температур от —30 до +600 °С, органические заполнители от —90 до +30 °С и от —60 до +200 °С. Имеется значительное число термометров в зависимости от предела измерения, длины нижней (от 66 до 2000 мм) и верхней (240 — 260 мм) частей. Допускаемая погрешность равна цене деления технического термометра. При стационарной эксплуатации в различных точках технологиче­ских агрегатов термометры устанавливаются в специальных металлических защитных чехлах (кожухах).

Термометры расширения это

Для обеспечения задач позиционного регулирования и сигнализации температуры в лабораторных и промышленных установках разработаны специальные электроконтактные технические тер­мометры двух типов:

1) с постоянными впаянными контактами обеспечивающими замыкание и размыкание электрических цепей при одной, двух или трех заранее за­данных температурах;

2) с одним подвижным контактом (перемещается внутри капилляра с по­мощью магнита) и вторым непод­вижным контактом, впаянным в капилляр, что обеспечивает за­мыкание и размыкание электри­ческой цепи при любом значении выбранной шкалы термометра. Пе­ремещающаяся в капилляре ртуть размыкает или замыкает цепи меж­ду контактами, к которым подво­дится напряжение постоянного или переменного тока и нагрузка, на которых не должна превышать 0,5 мА при напряжении не более 0,3 В.

По методу градуировки и уста­новки при измерении жидкостные термометры подразделяются на два типа:

1) градуируемые и эксплуатируемые при полном погружении, т. е. при погружении термометра в измеряемую среду до отсчитываемого деления;

2) градуируемые и эксплуатируемые при заданной глубине погружения, т. е. нижняя часть термометра, погружается в измеряемую среду до отметки, указанной на корпусе прибора.

В процессе измерения температур стеклянными жидкостными термометрами появляются погрешности, обусловленные рядом причин. Это ошибки, вносимые наблюдателем; возникающие вслед­ствие дефектов термометра (возгонка термометрической жидкости, разрывы столбика жидкости, смещение шкальной пластинки и т. п.), а также возникающие при нормальной эксплуатации (погрешность в нанесении отметок шкалы, нелинейная температурная зависимость изменения объемов термометрической жидко­сти и стеклянной оболочки) и при отклонении условий эксплуа­тации от нормальных.

Несколько подробнее остановимся на последних. Величину их можно уменьшить введением поправок, учитывающих условия измерения.

Рассмотрим случай, когда термометр, градуированный при полном погружении, невозможно погрузить в измеряемую среду (или термостат) до отсчитываемого деления шкалы. Таким образом, часть столбика термометрической жидкости выступает над уровнем среды и имеет другую температуру. Среднюю температуру выступающего столбика измеряют, с помощью небольшого дополнительного палочного термометра, резервуар которого кре­пится к корпусу основного измерителя в середине столбика и изолируется асбестовым шнуром.

Для исключения погрешности вводят поправку на выступающий столбик Δt, определяемую по формуле

где n — число градусов на выступающем столбике, °С;

β — коэффициент видимого расширения термометрической жидкости в стекле, 1/К;

t — температура, показываемая основным термометром, °С;

tв.с — средняя температура выступающего столбика, °С.

Лабораторный стеклянный ртутный термометр, погруженный в измеряемую среду до отметки 150°С, показывает температуру 280 °С. Темпе­ратура выступающего столбика равна 30 °С. Коэффициент видимого объемного теплового расширения ртути в стекле (β = 0,00016 1/К (см. табл. 3). Поправка на выступающий столбик составит

Δt = n β(t – tв.с)=130·0.0016(280+3.12)=3,12° С.

Действительное значение температуры равно 280 + 3,12 = 283,12 °С.

При эксплуатации термометра с заданной глубиной погружения может возникнуть ошибка вследствие того, что температура его выступающей части tв’ значительно отличается от температуры tв при его градуировке (обычно равной 20°С). Поправка вычисляется по формуле

где m — число градусов, отсчитываемое по термометру, при нормальной глубине погружения, °С;

β – коэффициент видимого расширения термометрической жидкости в стекле, 1/К.

Поверка жидкостных стеклянных термометров проводится в термостатах с помощью образцовых термометров более высокого класса точности.

Твердые тела в различной степени изменяют свои линейные размеры при изменении их температуры. Данное свойство, положено в основу принципа действия биметаллических и дилатометрических термометров.

Термометры расширения это

В основном металлы и их сплавы относятся к материалам с вы­соким температурным коэффициентом линейного расширения. Для латуни он равен (18,3 — 23,6) · 10-6 1/°С, для никелевой стали 20 · 10-6 °C-1.

В то же время сплав инвар имеет низкий коэффициент линей­ного расширения (0,9 · 10-6 1/°С), так же как и плавленый кварц (0,55 · 10-6 1/°С)

На рис. 3.2 представлена схема биметаллического термометра, в котором в качестве термочувствительного элемента используется двухслойная пластинка, состоящая из металлов с существенно различными коэффициентами линейного расширения: латуни 1 и инвара 2.

Термометры расширения подразделяются на

Принцип действия жидкостных термометров основан на свойствах теплового расширения термоэлектрического вещества при изменениях температуры. Определение температуры в данном случае происходит по величине видимого изменения объёма жидкости в капиллярной трубке. В качестве термометрической жидкости применяется ртуть, этиловый спирт, керосин, толуол, пентан. Диапазон измерения температур составляет от -100 до +600°С. К недостаткам жидкостных термометров относится их хрупкость, возможность загрязнения окружающей среды, непригодность для ремонта. Для защиты от механических повреждений для термометров разработаны защитные арматуры.

Принцип действия дилатометрических термометров основан на преобразовании изменений температуры в разность удлинений двух твердых тел, обусловленную различием их температурных коэффициентов линейного расширения. Диапазон измерения температур составляет от -30 до +1000°С.

Принцип действия биметаллических термометров основан на преобразовании изменений температуры в изгиб пластин, состоящих из двух металлов с разными температурными коэффициентами расширения. Диапазон измерения температур составляет от -100 до +600°С.

Термометры расширения это

Манометрический
термометр

В рабочем состоянии, термобаллон манометрического термометра
помещается в измеряемую среду. Нагреваясь, внутри замкнутого объема
термобаллона увеличивается давление, которое и измеряется манометром. Шкала
манометра проградуирована в единицах температуры (градусы Цельсия).
Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях.

Термометр
сопротивления

Металлические термометры сопротивления изготавливаются из
помещенной в электроизоляционный корпус тонкой медной или платиновой проволоки.

Биметаллический
термометр.

Биметаллический термометр составлен из двух тонких лент
металла, к примеру медной и железной, при нагревании которых, их расширение
происходит неодинаково. Плоские поверхности лент плотно скреплены между собой,
при этом, биметаллическая система из двух лент, скручена в спираль, а один из
концов такой спирали жестко закреплен. При охлаждении или нагревании спирали,
ленты, изготовленные из разных металлов, сжимаются или расширяются в разной
степени. Как следствие, спираль или скручивается, или раскручивается.
Прикрепленный к свободному концу спирали указатель, отображает результаты
измерений.

Термометры. Понятие. Виды.

Термометр – это высокоточное устройство, которое
предназначается для измерения текущей температуры. В промышленности,
термометром измеряют температуру жидкостей, газов, твердых и сыпучих
продуктов, расплавов и.т.д. Термометры особенно часто применяют на производствах,
где важно знать температуру сырья для правильного протекания технологических
процессов, или в качестве одного из средств контроля готовой продукции. Это
предприятия химической, металлургической, строительной, сельскохозяйственной
отраслей, а также сфера производства продуктов питания.

Термометры расширения это

В быту, термометры могут быть использованы в различных
целях. Например, существуют уличные термометры для деревянных и пластиковых
окон, комнатные термометры, термометры для бань и саун. Приобрести термометры
можно для воды, чая, и даже для пива и вина. Существуют термометры для
аквариума, специальные термометры для почвы, и инкубаторов. В продаже имеются
также термометры для морозильных камер, холодильников и погребов и подвалов.

Установить термометр,
как правило, технологически не сложно. Однако, не стоит забывать, что только
выполненная по всем правилам установка термометра гарантирует надёжность и
долговечность его работы. Следует также учитывать, что термометр – прибор
инерционный, т.е. время установления его показаний составляет около 10 – 20
минут, в зависимости от требуемой точности. Поэтому не ожидайте, что термометр
изменит свои показания в тот же момент, как только он будет вынут из упаковки
или установлен.

По конструктивным особенностям выделяют следующие виды
термометров:

Электроконтактные
термометры

Электроконтактные термометры изготавливаются на заказ, по
техническим условиям предприятия. Такие термометры конструктивно делятся на 2
вида:

– Термометры с переменной, устанавливаемой вручную,
температурой контактирования,

– Термометры с постоянной или заданной температурой
контактирования. Это, так называемые термоконтакторы.

Кварцевые
термометры

Сайт официального дилера ОАО «Теплоконтроль».

Термометры расширения это

Поставка продукции произ-водственно-технического назначения со склада и под заказ.

› Оцените нашу работу

Не нашли что искали? Заполните ОПРОСНЫЙ ЛИСТ для заказа регулятора давления или температуры!

Термометры расширения это

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий