Поправки к ртутным термометрам

При точных измерениях температуры с помощью ртутных термометров к их показаниям вводят следующие поправки:

- основная , принимается из свидетельства прибора

- на температуру выступающего столбика ртути, вводится только к показаниям образцовых и лабораторных приборов, когда часть ртутного столбика выступает из защитной гильзы, а измеряемая температура значительно превышает температуру окружающего воздуха.

- на смещение положения нулевой точки , периодически определяется в процессе эксплуатации.

Дилатометрические термометры

Дилатометрические термометры – это термометры, принцип действия которых основан на относительном удлинении двух твердых тел под влиянием температуры. Тела имеют разные коэффициенты линейного расширения. К дилатометрическим термометрам относится стержневой и пластинчатый термометр.

Стержневой термометр (рис.13, а) состоит из трубки, выполненной из материала с большим коэффициентом линейного расширения. В трубку вставлен стержень с малым коэффициентом линейного расширения. Стержень прижимается к дну трубки рычагом, скрепленным с пружиной. Стержень с оединен со стрелкой. При изменении температуры трубка изменяет свою длину, в результате стержень в ней перемещается, вызывая изменения показаний прибора.

Пластинчатый (биметаллический) термометр (рис. 13, б) состоит из двух изогнутых и спаянных пластин из различного метала (с большим и меньшим коэффициентом температурного расширения). Под действием температуры меняется степень изгиба пластинки и стрелка перемещается.

Дилатометрические термометры как самостоятельные приборы не используются, а применяются в качестве чувствительных элементов в сигнализаторах температуры.

Манометрические термометры. Их устройство и принцип действия

Принцип действия манометрического термометра основан на зависимости давления газа, жидкости или насыщенного пара в замкнутом объеме от температуры. Эти термометры применяются во взрывоопасных производствах и служат для измерения температуры в диапазоне от -200 до 600 .

К онструктивно термометр состоит из термобаллона1, погружаемого в измеряемую среду (возможна его установка в защитной гильзе), манометра 3 и соединяющего их капилляра 2 (рис. 14).

Термобаллон – это металлическая трубка, закрытая с одного конца, и соединенная с капилляром с другого. При нагреве увеличивается давление рабочего вещества, находящегося в баллоне, это давление через капилляр передается манометрической пружине. Пружина с одной сообщается с рабочим веществом, с другой стороны соединена с указывающей стрелкой. Под действием давления пружина распрямляется, вызывая пропорциональное движение стрелки.

Соединительная трубка выполнена из стали или меди, диметром до 0,5м, длиной до 40 м. Пружина может быть одновитковая и многовитковая (рис. 15). Одновитковая выполняется из трубки овального сечения, согнутой по окружности на угол 270. Подвижный конец трубки закрыт наглухо, неподвижный сообщается с измеряемой средой. Под действием давления трубка стремится принять форму круга, в результате распрямляется. Многовитковая пружина выполняется в виде спирали из трубки, сечение которой - сплюснутая окружность. Принцип действия как у одновитковой. У многовитковой пружины перемещение свободного конца пружины и вращающий момент больше.

В зависимости от среды, которая находится в баллоне, манометрические термометры делят на газовые, конденсационные и жидкостные. Выбор типа манометра термометра зависит от диапазона измеряемой температуры и условий измерения.

• Газовый термометр (-200 600. В качестве наполнителя используется газ: гелий (при низких температурах), азот (при средних) или аргон (при высоких). Термометры имеют равномерную шкалу, так как изменение давления газа при постоянном объеме пропорционально изменению температуры этого газа

И зменение температуры окружающего воздуха влияет на расширение рабочего вещества в капилляре и пружине и вызывает изменение давления в системе, т.е. влияет на показания прибора. Чтобы уменьшить это влияние, внутренний объем термобаллона в несколько раз должен превышать общий внутренний объем пружины и капилляра. Очень часто для уменьшения влияния температурных колебаний воздуха применяют газовые термометры с температурной компенсацией. Между подвижным концом пружины и стрелкой вставляется пластина (компенсатор), которая изгибается при изменении температуры окружающего воздуха, и перемещение стрелки не происходит. Рассмотрим схему и общий вид прибора ( рис. 16).

Класс точности манометрических газовых термометров 1 или 1,5. Они бывают показывающими или самопишущими.

• Конденсационный термометр. Термобаллон на ¾ заполнен жидкостью с низкой температурой кипения, а остальная часть заполнена паром этой жидкости. Капилляр и пружина также заполнены жидкостью. Количество жидкости выбирают таким, чтобы при максимальной температуре вся жидкость не переходила в пар. В качестве жидкости используют фреон (при низких температурах), хлористый метил, хлористый этил, ацетон, толуол, спирт (в порядке увеличения пределов измерения). Давление в системе зависит только от давления жидкости в термобаллоне, т.е. от измеряемой температуры, поэтому температура окружающего воздуха влияния не оказывает. Зависимость давления от температуры не линейная, поэтому шкала конденсационного термометра неравномерная.

Класс точности 1 или 1.5 На показаниях отражаются гидростатическая погрешность – возникает из-за разности высот расположения термобаллона и прибора, для ее уменьшения длина капилляра должна быть не более 25 м. Барометрическое давление влияет только на начальном этапе измерения, когда давление в системе невелико. Изменение температуры окружающего воздуха не влияет на показания.

• Жидкостный термометр. Заполняется полиметилсилоксановыми жидкостями (ПМС), которые практически не сжимаемы. Изменение давления при нагревании этих жидкостей прямопропорционально температуре. Температурная погрешность выше, чем у газовых, поэтому длина капилляра не более 10м. Эти термометры не нашли широкого распространения.

Манометрические термометры имеют следующие погрешности:

Основную – вследствие несовершенства работы пружины и передаточного механизма

Дополнительные – барометрическую (связана с изменением атмосферного давления), температурную (связана с колебаниями температуры газовых и жидкостных термометров) и гидростатическую (связанную с разностью высоты установки баллона и пружины у жидкостных и конденсационных термометров).

Достоинствами манометрических термометров являются: сравнительная простота конструкции и применения, возможность дистанционного измерения температуры и возможность автоматической записи показаний. К недостаткам манометрических термометров относятся: относительно невысокая точность измерения, небольшое расстояние дистанционной передачи показаний, трудность ремонта при разгерметизации измерительной системы и большая тепловая инерция вследствие значительных размеров термобаллона.

Манометрические термометры не нашли широкого применения на тепловых электрических станциях. В промышленной теплоэнергетике они встречаются чаще, особенно в случаях, когда по условиям взрыво- или пожаробезопасности нельзя использовать электрические методы дистанционного измерения температуры, могут работать в условиях вибрации.

Поверка показаний манометрических термометров производится на месте или в лаборатории. В лаборатории – в термостатах, на месте – в сосудах с нагретой и холодной жидкостью (маслом или водой). Поверка производится минимум в трех отметках (начало, середина и конец шкалы) при помощи ртутного термометра (до 300) или термометра сопротивления (300-600).

При установке в трубопроводах термобаллон помещается в середину потока. У конденсационных термометров – вертикально или слегка наклонно. Если измерение производится в среде большого давления, термобаллон устанавливают в защитной гильзе с наполнителем.

Корпус прибора устанавливают в месте, где нет вибрации, для защиты от температуры используют термозащиту корпуса. Капилляр при прокладке защищается от механического воздействия. Прокладка ведется без резких перегибов, крепление при помощи скоб или крючков.