Приборы для измерения температуры

Виды и принцип работы термометров:

- термометры расширения, использующие принцип теплового расширения жидкости (жидкостные) или твердого тела (дилатометрические);

- термометры сопротивления, использующие эффект изменения электрического сопротивления веществ от температуры;

- термопреобразователи, использующие зависимость между термоэлектродвижущей силой (термо э.д.с.), развиваемой термопарой (спаем) из двух различных проводников, и разностью температур спая и свободных концов термопреобразователя;

- манометрические термометры, использующие зависимость между температурой и давлением газа или паров жидкости, а также между температурой и объемом жидкости в замкнутой термосистеме.

 

Термометры стеклянные жидкостные

Назначение и принцип работы. В производственных условиях наиболее широко применяются технические жидкостные термометры. Независимо от длины верхней части технические термометры по форме нижней части изготавливают двух типов: П - прямые и У - угловые (рис.2.66.).

Действие жидкостного термометра основано на использовании разности коэффициентов объемного расширения стеклянной трубки и заполняющей ее термометрической жидкости (толуол для измерения температур от минус 90 °С до 30 °С; керосин, полиэтилсилоксан минус от 60 °С до 200 °С; ртуть - от минус 30 °С до 60 °С). Изменение температуры среды, в которую погружен термометр, ведет к изменению объема и, следовательно, высоты столба жидкости, характеризующей температуру среды. Коэффициент объемного расширения стекла (из которого изготовляется термометр) ничтожно мал по сравнению с коэффициентом объемного расширения жидкости.

Эксплуатационные требования. Жидкостный термометр помещают непосредственно в среду, температуру которой измеряют, или в защитную гильзу, предохраняющую его от поломки и обеспечивающую плотность в месте крепления. Для улучшения теплоотдачи гильзу заполняют компрессорным маслом (при рабочей температуре до 200 °С), бронзовыми или медными опилками (при рабочей температуре свыше 200 °С) или медными опилками (при рабочей температуре свыше 200 °С).

 

Рис. 2.66. Термометры жидкостные: а - прямой; б - угловой

Рис. 2.67. Манометрический термометр типа ЭКТ

 

Не рекомендуется устанавливать термометр на вертикальный трубопровод с потоком газа, направленным вниз. На вертикальном участке трубопровода с восходящим потоком и горизонтальном участке трубопровода диаметром менее 200 мм термометр располагают под углом 35-45° навстречу потоку. На горизонтальном участке трубопровода диаметром более 200 мм термометр устанавливают перпендикулярно к оси потока. Если местные условия позволяют, целесообразно поместить термометр вдоль оси восходящего потока на верхнем повороте трубопровода. При диаметре трубопровода менее 50 мм для установки термометра врезается расширительный участок, при этом желательно, чтобы середина расширительного резервуара находилась на оси потока.

 

 

Термометры манометрические

Назначение и принцип работы. Термометры манометрические газовые типа ТПГ, ТСГ и паровые типа ЭКТ применяются для непрерывного дистанционного измерения температуры газов и других неагрессивных сред в диапазоне от минус 60 °С до 400 °С.

Манометрические термометры, термосистема которых заполнена азотом, называются газовыми. Манометрические термометры, термосистема которых заполнена насыщенными парами низкокипящей жидкости, называются паровыми. Принцип действия манометрического термометра основан на зависимости давления газа или насыщенного пара жидкости в замкнутой термосистеме от температуры.

Термобаллоны манометрических термометров, применяемых в газовом хозяйстве, рассчитаны на давление 4, 16 и 64 кгс/см² без защитных гильз и от 64 до 250 кгс/см² с защитными гильзами. Запаздывание показаний для газовых манометрических термометров не превышает 80 секунд, а для паровых 40 секунд. Классы точности приборов находятся от 1 до 2,5.

Схема и устройство манометрических термометров показано на рис. 2.67.

Эксплуатационные требования. Приборы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 60 °С и относительной влажности до 80%. Расстояние между термобаллоном и прибором ограничивается соединительным капилляром, длина которого не должна превышать 40 м. Так, при пределах измерения от минус 50° С до 150 °С, принимают длину по таблице 2.8.

Таблица 2.8.

Термобаллон (мм)	Погружение баллона (мм)	Капиллярная трубка (мм)
	160 - 400	1,6; 2,5
	200 - 400	4,0; 6,0
	250 - 400	10,0
	315 - 400	16,0
		25,0

 

Термобаллон погружается в среду, температура которой контролируется, по паспортным данным, а положение его может быть любым. Капиллярная трубка, соединяющая термобаллон с прибором, не должна подвергаться ударам и резким перегибам, которые могут сузить или закупорить внутренний канал.

 

Термометры сопротивления.

Назначение и принцип работы. Принцип работы термометров сопротивления основан на использовании зависимости электрического сопротивления веществ от их температуры. Термометры сопротивления являются датчиками и работают в комплекте с лагометрами или мостами, градуированными в единицах температуры. Применяют их для измерения температуры в диапазоне от минус 200 °С до 600 °С. Для измерения температур от 0 °С до 600 °С применяют термометры типа ТСП (используется изолированная медная проволока) с номинальным сопротивлением R=10 Ом, для температур от минус 200 до 500 °С - ТСП с R=46 Ом или R=100 Ом, для температур от минус 50 до 180 °С - ТСМ с R=53 Ом или R=100 Ом. В датчиках ТСМ используется изолированная медная проволока.

В зависимости от конструкции выпускают термометры с большим запаздыванием (инерционность до 4 минут), средним (инерционность до 80 секунд) и малоинерционные (до 9 секунд). Длина монтажной части термометров принимается 10, 20, 40, 50, 60, 80, 120, 160, 200, 250 мм и так далее.

Термометры сопротивления делят:

- на погружаемые и поверхностные по контакту с измеряемой средой;

- на стационарные и переносные по условиям эксплуатации;

- по защищенности от воздействия окружающей среды;

- по герметичности к измеряемой среде и т.д.