1.2.2. Манометрические термометры.

Действие манометрических термометров основано на зависимости давления жидкости, газа или пара с жидкостью в замкнутом объёме (термосистеме) от температуры. Указанные термометры являются промышленными, показывающими и самопишущими приборами, предназначенными для измерения температуры до 600°С. Класс точности их 1-2,5.

В зависимости от заключенного в термосистеме рабочего вещества манометрические термометры разделяются на: газовые, жидкостные и конденсационные. Выбор рабочего вещества производится исходя из заданного диапазона показаний и условий измерения.

Схема показывающего манометрического термометра приведена на рис.1.3.

Термосистема прибора, заполненная рабочим веществом, состоит из термобаллона 1, погружаемого в измеряемую среду, манометрической трубчатой пружины 2, воздействующей посредством тяги 3 на указательную стрелку 4 и капилляра 5, соединяющую пружину с термобаллоном. Посредством съёмного штуцера 6, термобаллон устанавливается в трубопроводах, в баках и т.п. При нагреве термобаллона увеличение давления рабочего вещества передается через капилляр трубчатой пружине и вызывает раскручивание последней, приводя в движение через тягу 3 стрелку 4.

Рис.1.3. Схема показывающего манометрического термометра.

Газовые манометрические термометры заполняются азотом. Термометры имеют равномерную шкалу, так как изменение давления газа при постоянном объёме пропорционально изменению его температуры, то есть

(1.6.)

где и - начальное и конечное давление рабочего газа

и - начальная и конечная температуры рабочего газа.

 - температурный коэффициент давления.

Для газов коэффициент давления равен коэффициенту объёмного расширения, который имеет практически постоянное значение равное 3,66 · 10 ^–3К^-1

Жидкостные манометрические термометры заполняются органи-ческим полиметилсилоксановыми жидкостями. Изменение давления при нагревании этих жидкостей в замкнутой термосистеме находится в прямой зависимости от температуры и выражается равенством (1.6.).

Конденсационные манометрические термометры имеют в качестве рабочего тела низкокипящие органические жидкости (хлористый метил, ацетон и фреон). Действие этих приборов основано на законе Дальтона, дающем однозначную зависимость между давлением и температурой насыщенного пара вплоть до критической температуры вещества.

Термобаллон конденсационных термометров на 2/3 залит рабочей жидкостью, над которой находится образующийся из неё насыщенный пар.

На показания конденсационного термометра не влияет изменение температуры окружающего воздуха, так как давление в системе зависит только от давления пара в термобаллоне, то есть от измеряемой температуры.

1.2.3. Термоэлектрические термометры.

Действие термоэлектрических термометров основано на свойстве металлов и сплавов создавать термоэлектродвижущую силу (термо - э.д.с), зависящую от температуры места соединения (спая) концов двух разнородных проводников (термоэлектродов), образующих чувствительный элемент термометра - термопару. Располагая законом изменения термо - э.д.с. термометра от температуры и определяя значение термо э.д.с. электроизмерительным прибором, можно найти искомое значение температуры в месте измерения.

В качестве вторичных приборов, работающих с термоэлектрическими термометрами, применяются магнитоэлектрические милливольтметры и потенциометры.

Для измерения температуры одно из мест соединения разнородных проводников помещается в измеряемую среду (рабочие концы), а другое место соединения (свободные концы) должно иметь известное значение температуры или находиться при стабильной, заранее известной температуре. Измерительный прибор (или третий проводник) может включаться или в свободные концы или в термоэлектрод (рис. 1.4).

Экспериментальная зависимость термо - э.д.с. от температуры рабочего конца t при постоянной температуре свободных концов t₀, обычно равной 0С называется градуировочной характеристикой термоэлектрического термометра.

Значение развиваемой термо - э.д.с. зависит от материала термоэлектродов и температуры рабочего и свободных концов термометра. В качестве термоэлектродов применяют те металлы и сплавы, которые развивают сравнительно большие термо - э.д.с..

Создаваемая термометрами термо - э.д.с. сравнительно невелика, она составляет не более 8 мВ на каждые 100С.

Рабочий конец термометров в большинстве случаев образуется скруткой и сваркой концов термоэлектродов. Иногда применяется также спайка концов термоэлектродов серебряным припоем.

Рис 1.4. Присоединение вторичного прибора к термоэлектрическому термометру.

В том случае, когда имеется необходимость установки термоэлектродов и вторичного прибора на значительном расстоянии друг от друга, используют удлинительные (компенсационные) провода. Для каждого типа термоэлектрического термометра удлинительные провода изготавливают из определенных материалов, которые в паре между собой должны развивать термо-э.д.с., равную или близкую к термо - э.д.с. термометра. Внешне эти провода отличаются по цвету изоляции или оплетки.

Устройство термометра типа ТПП показано на рис. 1.5. Термоэлектроды, образующие рабочий конец 1 изолированы по длине фарфоровыми трубками 2,3 и помещены в защитный чехол 4 , рассчитанный на атмосферное давление . Для придания чехлу дополнительной прочности нерабочая часть его заключена в стальную трубку 5. При помощи стальных втулок 6 и 7 защитный чехол соединен с корпусом 8 водозащищенной бакелитовой головки, в которой закреплены два зажима 9 с припаянными к ним термоэлектродами, уплотненными герметиком 10. Корпус головки закрыт съемной крышкой 11 на резьбе, уплотненной прокладкой 12. Для ввода в головку внешних соединительных проводов служит штуцер 13 с уплотнением 14. На поверхности головки закреплена металлическая табличка 15 , на которой указаны : тип термометра, допускаемые давления и конечная температура измеряемой среды, материал защитного чехла, дата изготовления термометра и марка предприятия изготовителя.