Балтийская Государственная Академия Рыбопромыслового Флота

Судомеханический факультет

Кафедра ХТЭАС

Лабораторная работа №2

По предмету “Приборы и техника измерений, математическое моделирование холодильных, криогенных систем и СКВ”.

“Способы и средства контроля температуры”

Выполнил : Сёмин Д.Н.

Группа: Х-41

Проверил: Ейдеюс А. И.

Калининград 2006 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Тема: Способы и средства контроля температуры.

Цель работы: Самостоятельно изучить по литературным источникам общие основы измерения температуры разных сред. Познакомиться с образ­цами датчиков-реле и регуляторов температуры, рассмотреть разно­видности их и общие принципы построения.

Теоретическая часть:

1. Понятие о температуре и температурных шкалах.

Существует много способов измерения температуры. Обобщенно все приборы для измерения температуры называют термометрами. В си­стеме единиц СИ принято измерять температуру в градусах Кельвина (T, К) и Цельсия (t, °С). В некоторых странах используются градусы Фарен­гейта (t, °F) и Ренкина (t, R). Для перехода от одной шкалы температур к другой можно пользоваться соотношением:

2. Жидкостные стеклянные термометры; пределы применения разных жидкостей.

Жидкостные стеклянные термометры используются для местного контроля температур. Они основаны на тепловом расширении жид­костей. Приведем пределы применения разных жидкостей: ртуть (-35... 750 °С); толуол (-90...200 °С); этиловый спирт (-80...70 °С); керосин (-60... 300 °С); петролейный эфир (-120...20 °С): пентан (-200...20 °С). Диапазон измерений и цена делений шкалы конкретного термометра зависят от вида жидкости, объема ее в стеклянном резервуаре, длины и диаметра капилляра.

3. Манометрические термосистемы; их характеристики при жидкостном, паровом, паро-жидкостном и адсорбционном наполнении.

Манометрический термометр состоит из тонкостенного термобал­лона, капиллярной трубки и манометра деформационного типа, рис.5.23 в. По виду наполнителя манометрические термосистемы делят на жид­костные (ж), газовые (г), конденсационные (к) и адсорбционные (а). При­мерный вид характеристик их показан на рис.5.23 г, д.

Газовая термосистема обычно заполняется азотом с начальным давленном 1,5…5 МПа. Этим исключаем влияние изменений атмосферного давления на показания прибора. Газовые термометры можно при­менять при температурах от -150 до 600 "С. Соединительный капилляр влияет на результаты измерений. Чем он длиннее, тем больше должен быть объем термобаллона. Недостатки газовых термометров обусловле­ны большим объемом тсрмобаллона и большой инерционностью термо-системы.

Жидкостная термосистсма применяется при температурах от -150 до 300 °С. Из-за несжимаемости жидкости объем термобаллонн должен быть согласован с диапазоном измерений и деформацией упругого эле­мента. Начальное давление жидкости составляет 1,5...2 МПа, чтобы ис­ключить вскипание ее при наиболее высокой температуре.

Конденсационная (парожидкостная) термосистема на 2/3 объема за­полняется жидкостью. В ней поддерживается термодинамическое равно­весие одновременно протекающих процессов испарения и конденсации. Диапазон измерений зависит от вида конденсата: хладон R22 (-25...80 °С); пропилен (-50...60°С); хлористый метил (0...120°С); ацетон (100..,200°С); этилен-бензол (160...300°С). Зависимость давления насыщенных паров от температуры во всех случаях нелинейная (кривая к на рис.5.23 г).

Ограниченное заполнение термосистемы позволяет избежать слиш­ком высоких давлений в ней при температурах, превышающих верхний предел измерений t_В. При температуре t_В. вся жидкость испаряется. По­этому дальнейшее повышение температуры сопровождается изменением давления не по сплошной кривой к, а по пунктирной прямой, как для га­зов, рис.5.23 г. Такое заполнение удобно для хранения низкотемператур­ных приборов при t > t_В. Оно позволяет использовать тонкостенные термобаллоны и капилляры. Заметим, что для нормальной работы кон­денсационной термосистемы температура упругого элемента должна быть выше температуры термобаллона, чтобы исключить конденсацию в манометре.

Адсорбционная термосистема содержит в термобаллоне активиро­ванный уголь (адсорбент). Остальной объем ее заполняется адсорбатом, т.е. хорошо поглощаемым газом (обычно углекислым газом СО₂)Спо­собность активированного угля поглощать газы зависит от температуры. В рабочем диапазоне температур эта зависимость практически линейная, рис.5.23 д. Наклон се зависит от соотношения объемов адсорбента и ад-сорбата. Чувствительность термосистемы тем выше, чем больше относи­тельный объем адсорбента, а следовательно, термобаллона. Изменением начального давления газа можно сдвигать характеристику термосистемы вправо и влево. Изменение температуры за пределами рабочего данного слабо влияет на давление и адсорбционной термосистеме. Инерционность ее сравнительно большая.

Технология изготовления всех манометрических термосистем достаточно сложна. Для надежной работы их нужно исключить механиче­ские воздействия на термобалон, капиллярную трубку и упругий эле­мент. Приборы с нарушенной герметичностью термосистемы обычно не ремонтируются.