2.1. Термометры расширения

К ним в первую очередь относятся термометры стеклянные жидкостные. Они широко используются в различных отраслях пищевой промышленности благодаря простоте своей конструкции и высокой точности измерений.

Интервал измеряемых температур составляет от -100 до 650 °С.

Материал стекла термометра может быть различных марок. В качестве наполнителя используют различные жидкости и ртуть. Последняя обладает рядом преимуществ, в том числе она не смачивает стекло и может быть получена химически чистой. Температура ее плавления 38,66 °С, а кипения 356,6 °С.

Цена деления шкалы от 0,01 до 10 °С определяется диапазоном измерений, видом применяемой жидкости и назначением.

В настоящее время проводятся работы по расширению диапазона измерений от минус 200 до 1200 °С.

По своим конструктивным характеристикам жидкостные термометры делятся на следующие виды:

• термометры с вложенной шкалой (шкала скреплена с капилляром и находится внутри защитной оболочки);

• термометры палочного типа (шкала на поверхности капилляра);

• термометры с прикладной шкалой (капилляр прикреплен к шкальной пластине).

Термометры рассчитаны либо на полное (до считываемой температуры), либо на частичное погружение в измеряемую среду, на последних имеется отметка глубины погружения.

Градуировка термометров произведена в градусах международной шкалы температур, обозначаемой °С.

Термометры для более точных измерений снабжаются паспортами с указанием величин поправок.

При применении жидкостных термометров возникают погрешности, обусловленные отличием условий их использования от условий градуировки, а также в связи со старением стекла.

В частности, вводится поправка на так называемый “выступающий столбик”.

Так, если термометр, рассчитанный на полное погружение, применяется с частичным, то поправка составит

,

где – длина “выступающего столбика”, °С ;

– температура, отсчитанная по термометру ;

– средняя температура “выступающего столбика”, определяемая вспомогательным термометром, резервуар которого размещается в середине “выступающего столбика” ;

– коэффициент, зависящий от вида наполняемой жидкости (толуол – 7,5; спирт – 6,5; керосин – 5,6; эфир – 9,3).

При использовании термометра, предназначенного для неполного погружения, следует вводить поправку на окружающую температуру:

,

где – температура окружающего воздуха.

Для того чтобы учесть старение стекла, которое приводит к уменьшению объема резервуара и смещению точки 0 °С, периодически необходимо контролировать эту точку и вносить соответствующие поправки в показания термометра.

Стеклянный, ртутный, лабораторный метастатический термометр Бекмана типа ТЛ-1 с вложенной шкалой из молочного стекла предназначен для высокоточных измерений температурных разностей (не более 5 °С) в интервале температур от -20 до +150 °С.

Применяется для отсчета разностей температур между точками кипения или замерзания растворов различных концентраций при определении молекулярных весов, а также при колориметрических измерениях. Изогнутый в верхней части капилляр образует верхний запасной сильфонообразный резервуар со вспомогательной шкалой. На запаянную головку термометра насажен металлический никелированный колпачок. Условная нулевая точка основной шкалы может принимать различные значения в зависимости от количества ртути, содержащейся в момент отсчета в основном резервуаре термометра. Настройка термометра на заданный интервал осуществляется предварительным переливанием ртути из основного резервуара во вспомогательный с приблизительной дозировкой по верхней шкале. При измерениях его погружают до нормального деления основной шкалы.

Пределы измерения, °С: основная шкала 05, вспомогательная -20150.

Цена деления: основная 0,01; вспомогательная 5 °С.

Стеклянный ртутный с вложенной шкалой из молочного стекла лабораторный химический термометр типа ТЛ-2 погружается до отсчитываемой температурной отметки.

Пределы измерения ,°С: -3070; 0100; 0150; 0250; 0350.

Цена деления 1 С.

Термометр лабораторный палочный высокоградусный ТЛ-3 стеклянный ртутный выполнен из массивной капиллярной трубки с нанесенным делением шкалы.

Пределы измерения, °С: 0500.

Цена деления: 2 C.

Термометр лабораторный палочный высокоградусный типа ТЛ-4 – для точных измерений и поверки в термостатах других термометров. Пределы измерения,°С: – 30 260 °С.

Цена деления 0,1 °С.

В комплект поставки входит поверочное свидетельство.

Промышленностью также выпускаются комплекты из 4-х лабораторных приборов типа ТЛ-5 и 8-ми приборов типа ТЛ-6, цена деления 0,5 °С.

Для поверочных лабораторий выпускается термометр типа ТЛ-18, который предназначен для точного измерения температуры в условиях специальных лабораторий.

Цена деления 0,1 °С. Величина поправок не более +0,2 °С.

Еще более высокую точность измерений можно получить, пользуясь термометрами лабораторными ртутными равноделенными типа TP-1 для точных измерений. Они могут быть использованы в качестве образцовых. Цена деления шкалы составляет 0,01 °С. Величина поправок не более 0,05 °С. Снабжаются поверочным свидетельством, в котором указываются поправки к показаниям термометра, коэффициенты внутреннего и внешнего давления.

Пределы 0  60 °С. Размах шкалы – 4 °С.

Приборы типа ТР - 2 охватывают диапазон 0155 °С (через каждые 10 °С). Цена деления 0,02 °С.

Для измерения температуры мяса в процессе хранения и перевозки разработан специальный термометр СП-7. Наполнитель – толуол или полиэтилсилоксан, окрашенные в красный цвет. При определении температуры нижнюю часть термометра погружают в измеряемую среду. Пределы измерения температуры -30 ÷ +30 °С.

Цена деления 1 °С.

Для специальных камер выпускается термометр типа СЛ-12 с погружаемой нижней частью, загнутой под углом 90°. Наполнитель толуол, окрашенный в красный цвет. Пределы измерения 0 70 °С, погрешность не более 1 °С.

Для автоклавов пищевой промышленности выпускаются термометры типа СП-36. Нижняя часть его изогнута под углом 105°. Пределы измерения 0 150 °С. Погрешность 2 °С.

Специально для молочной промышленности разработаны термометры стеклянные жидкостные типов ТС-4 (с вложенной шкалой из молочного стекла) и ТС-4а (со шкалой из бумаги). Предназначены для измерения температуры молока в процессе производства и хранения молочных продуктов.

Термометрическая жидкость – толуол или полиэтилсилоксан, окрашенные в красный или другие цвета.

При измерении его погружают до отметки “0”.

Пределы измерения 0 100 °С. Цена деления 1 °С.

Для защиты технических термометров выпускаются специальные оправы металлические. Они состоят из чехла для верхней части термометра с вырезным окном для шкалы, кармана для нижней части (прямой или угловой), колена (для угловых).

В зависимости от формы нижней части применяются два типа оправ А – прямые и Б – под углом 90°. Погруженная часть выпускается на давление до 6,4 МПа.

Динамические свойства жидкостных термометров описываются переда­точной функцией:

,

где в пределах 0,1-2 с;

– в пределах 3,2-45 с.

При размещении в защитных чехлах:

с и с.

Разновидностью жидкостных стеклянных термометров являются электроконтактные. В капилляре впаяны платиновые проволочки. Один из контактов располагается в нижней части, а другие – на уровне значений температур, которые необходимо сигнализировать. Контакты могут быть неподвижные и подвижные. Контакт перемещается с помощью винта овальной гайки, заключенной в овальную трубку. Винт вращается при помощи подковообразного магнита, установленного на диамагнитном колпачке в верхней части термометра.

Сигнализатор температуры пневматический дилатометрический, конструктивно выполнен из двух узлов: дилатометрического чувствительного элемента и приставки пневматической. Материал стержня имеет небольшой коэффициент линейного расширения по сравнению с материалом чувствительной трубки.

На свободном конце стержня имеется регулирующая гайка со шкалой. Сопло вставлено в паз стержня и крепится к основанию трубки винтами. К соплу пружиной прижат шарик. Силы прижатия шарика к отверстию сопла определяют температуру срабатывания реле.

П невматическая приставка состоит из: платы, реле универсального пневматического, перепускного устройства, переключателя рода работ и пневмосопротивления нерегулируемого. Давление 0,14 МПа.

Д

Рис. 2.1.1

илатометрические термометры (рис. 2.1.1) служат первичными преобразователями в системах контроля и стабилизации.

Принцип действия стержневого дилатометрического термометра основан на разности удлинения стержня и трубки при изменении температуры.

В

Рис. 2.1.1

процессе измерения трубка полностью погружена в контролируемую среду.

При изменении температуры изменение длины трубки (при неизменных размерах стержня) передается через систему рычагов стрелке показывающего прибора.

Ч

Рис. 2.1.2

увствительный элемент биметаллического термометра (рис. 2.1.2) представляет собой две металлические ленты, соединенные между собой. При этом один из металлов имеет высокий коэффициент температурного расширения, другой – низкий. При деформации чувствительного элемента перемещение его конечной части передается стрелке через рычажную систему. Эти термометры широко используются в холодильных установках, для измерений температуры в помещениях. Класс точности приборов 2,0. Диапазон измерений 150700 °С .