Дилатометрические и биметаллические термометры. Принцип действия.

Рис. 60. Схема дилатометрического термометра.

Рис. 61. Схема биметаллического термометра

Принцип действия дилатометрических и биметаллических термометров основан на различии линейного расширения твердых тел, из которых изготовлены чувствительные элементы этих термометров. Если температурный интервал невелик, то зависимость длины твердого тела от температуры выражается линейным уравнением вида

где — длина твердого тела при температуре , м; — длина того же тела при температуре ; — температурный коэффициент линейного расширения твердого тела,

Схема дилатометрического термометра представлена на рис. 60. Термометр состоит из трубки /, изготовленной из металла с большим коэффициентом линейного расширения (меди, латуни, алюминия), и стержня 2 из материала с малым коэффициентом линейного расширения (инвара, фарфора). Один конец трубки крепится неподвижно к корпусу прибора, а к другому жестко прикреплен стержень. Сама трубка помещается в среду, температуру которой измеряют. Изменение температуры среды приводит к изменению длины трубки, а длина стержня остается практически постоянной. Это приводит к перемещению стержня, который с помощью рычага 3 перемещает стрелку по шкале прибора.

Принцип действия биметаллических термометров основан на различии температурных коэффициентов линейного расширения металлических пластин (например, из инвара и латуни, из инвара и стали), сваренных (спаянных, склепанных) между собой по всей плоскости соприкосновения. Нагревание приводит к деформации такой термобиметаллической пластины; последняя изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (инвара) (рис. 61). Биметаллические термометры используются в качестве чувствительного элемента в температурных реле, а также для компенсации влияния температуры окружающей среды в измерительных приборах. Дилатометрические и биметаллические термометры для непосредственных измерений температуры применяются сравнительно редко.

Термометры расширения подразделяются на:

 жидкостные термометры,

 дилатометрические термометры,

 биметаллические термометры.

Принцип действия жидкостных термометров основан на свойствах теплового расширения термоэлектрического вещества при изменениях температуры. Определение температуры в данном случае происходит по величине видимого изменения объёма жидкости в капиллярной трубке. В качестве термометрической жидкости применяется ртуть, этиловый спирт, керосин, толуол, пентан. Диапазон измерения температур составляет от -100 до +600°С. К недостаткам жидкостных термометров относится их хрупкость, возможность загрязнения окружающей среды, непригодность для ремонта. Для защиты от механических повреждений для термометров разработаны защитные арматуры.

Принцип действия дилатометрических термометров основан на преобразовании изменений температуры в разность удлинений двух твердых тел, обусловленную различием их температурных коэффициентов линейного расширения. Диапазон измерения температур составляет от -30 до +1000°С.

Принцип действия биметаллических термометров основан на преобразовании изменений температуры в изгиб пластин, состоящих из двух металлов с разными температурными коэффициентами расширения. Диапазон измерения температур составляет от -100 до +600°С.

Устройство:

Термометр состоит из термобаллона и показывающей приставки.

Термобаллон состоит из тубки, в который размещена биметаллическая пружина, рассчитанная на вполне определенные изменения температуры. К пружине приварена ось, которая имеет возможность вращаться на двух опорах при раскручивании (скручивании) пружины, которое происходит при изменении температуры измеряемой среды. Вращение передается на стрелку, которая показывает на оцифрованной шкале значение температуры.

Измеряемые среды

· в пределах коррозионной стойкости стали 12Х18Н10Е

Давление измеряемой среды, кгс/см², до

· 64 — без защитной гильзы

· 250 — с защитной гильзой.

Биметаллические термометры наиболее распространены при измерении комнатной температуры. Основанная погрешность термометров составляет 1-3% от диапазона регулирования. Одним из главных недостатков биметаллических термометров является требование индивидуальной градуировки, которая происходит путем сравнения показаний с образцовыми термометрами, что приводит к невозможности оперативной замены чувствительных биметаллических пластин.