10. Приборы для измерения температуры.
Приборы для измерения температуры классифицируют в зависимости от того, какой метод измерения положен в основу их конструкции: контактный (метод непосредственного соприкосновения измерительного прибора с измеряемой средой) и неконтактный (метод, основанный на расположении измерительного прибора на расстоянии от измеряемой среды).
Жидкостные стеклянные термометры
Жидкостные стеклянные термометры (рис. 4.5) состоят из двух основных частей: резервуара 1 с термометрической жидкостью и соединенной с ним капиллярной трубки 2 (капилляра). Сзади капилляра расположена пластинка 3 из молочного стекла, на которой нанесены деления шкалы.
Рис. 4.5. Жидкостные стеклянные термометры: а- прямой; б - угловой 90°; в -угловой 135°; 1 - резервуар; 2 -капиллярная трубка; 3 - пластинка
Для технических стеклянных термометров в качестве термометрической жидкости используют толуол (для измерения температур от -90 до +30°С), ртуть (от -30 до +500°С) полиэтилсилоксан, керосин или другие органические жидкости (от -60 до +200°С).
В промышленных условиях стеклянные термометры с ртутным заполнением устанавливают в оправах для предохранения их от механических повреждений.
Манометрические термометры (рис. 4.7, а) подразделяют на жидкостные, парожидкостные и газовые. Принцип действия манометрических термометров основан на изменении объема или давления рабочего вещества в замкнутой системе в зависимости от температуры чувствительного элемента. Чувствительным элементом у них служит трубчатая (манометрическая) пружина, упругая деформация которой зависит от изменения объема (в жидкостных термометрах) или давления (в парожидкостных и газовых термометрах) рабочего вещества в замкнутой системе под действием температуры.
Рис. 4.7. Схема (а) и общий вид (б) манометрического термометра: 1 - термобаллон; 2 - капиллярная трубка; 3 - трубчатая пружина; 4 - стрелка; 5 - шкала; 6 - тяга; 7 - сектор; 8 - присоединительная пружина
В жидкостном термометре термобаллон 1 цилиндрической формы, металлическая капиллярная трубка 2 и трубчатая манометрическая пружина 3 образуют замкнутую систему. В измеряемую среду помещают термобаллон, полностью заполненный термометрической жидкостью. При повышении температуры измеряемой среды в термобаллоне образуется избыточный объем жидкости, который поступает в манометрическую пружину. Увеличение объема в замкнутой системе приводит к росту давления, отчего манометрическая пружина стремится выпрямиться, ее свободный конец перемещается и через систему рычагов и зубчатых колес перемещает стрелку 4 по шкале 5.
В парожидкостных термометрах термобаллон частично заполнен термометрической жидкостью с низкой температурой кипения (ацетон, метилхлорид). Остальная часть системы заполнена насыщенными парами этой жидкости.
В газовых термометрах вся система заполнена инертным газом (азотом, гелием). Давление жидкости и инертных газов возрастает пропорционально увеличению температуры, поэтому шкалы жидкостных и газовых термометров равномерные.
Манометрические термометры выпускаются на температуры от -200 до +600°С. Основным достоинством манометрических термометров является возможность их применения в пожаро- и взрывоопасных установках любых категорий. Большинство манометрических термометров обладает хорошей вибростойкостью. К недостаткам следует отнести невысокую точность (класс большинства приборов 1,5; 2,5) и большие размеры чувствительных элементов: длина - от 80 до 630 мм, диаметр - 16 и 20 мм.