Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 20
Текст из файла (страница 20)
3-2-4. Схема устрой- Другой характерной особенностью кон- ства конневсвннонного манометрвчсского термоденсационных термометров является то, что метра с устройством ллв рабочее давление в термосистеме для дан- полувенке равномерной ного конденсата зависит только от диапа- шкалы, зона измерения и изменения давления насьпценного пара этого конденсата от температуры. Другие же параметры термометра не оказывают влияния на рабочие давления в его термосистеме. Поэтому изменение показаний термометра, вызываемое отклонением температуры окружанхцего воздуха от 20'С, обусловливается главным образом изменением модуля упругости материала применяемой маномегрической пружины и значением допускаемого непостоянства показаний прибора.
Показания конденсационных термометров зависят от высоты Расположения термобзллона (вьпце или ниже) по отношению к корпусу прибора, а также и от изменения атмосферного давления. Зависимость показаний конденсапионного термометра от высоты расположения термобаллона по отношению к корпусу прибора ~мест место в том случае, когда по условиям измерений в манометрнческой пружине и капилляре рабочее вещество находится в жидкой фазе. Это имеет место в тех случаях, когда температура среды, в которую погруже«термобаллон, выше температуры воздуха, окружающего корпус прибора и капилляр.
Если в этом случае термобаллон будет расположен выше корпуса прибора, то показания термометра будут завышены, а если ниже — занижены. При этом погрешность показаний термометра в начале шкалы будет больше, чем в конце шкалы, так как в последнем случае давление столба рабочей жидкости в капилляре будет весьма малой долей общего давления в термосистеме. Например, для термометра с диапазоном измерения 0 — 120 С„термосистема которого заполнена хлористым метилом, при распело>кении термобаллона выше корпуса прибора на 10 м погрешность при 40'С равна +3,9'С, а при 110'С вЂ” +1,3'С.
Атмосферное давление в случае его изменения нагружает или разгружает манометрическую пружину термометра, вызывая скручивание или распрямление ее, что и обусловливает изменение показаний термометра. Если увеличение или уменьшение атмосферного давления будет иметь малое значение по сравнению с давлением в термосистеме, то с влиянием его можно не считаться. Например, прн измерении температуры от 60 до 120'С термометром, заполненным хлористым мегилом, с погрешностью за счет изменения атмосферного давления на -+ 5 "/о нормального можно не считаться, так как эта погрешность при 60'С составляет около 0,1'С, а при 110'С около 0,04' С.
Термометры жидкостные. Для заполнения термосистемы жидкостных манометрических термометров применяют прапиловый алкоголь, мегансилол, силиконовые жидкости и т. и. Для жидкостных термометров длина соединительного капилляра 0,6 — 1О м. Термометры жидкостные позволяют измерять температуру от 160 до +300 С.
Они выпускаются с различными диапазонами измерения температуры в указанном интервале. Шкала жидкостных термометров получается практически равномерной. Термометры жидкостные существенно отличаются от газовых и конденсационных, так как жидкости, применяемые в качестве заполнителей, практически несжимаемы. В термометрах этого типа объем термобаллона для данной рабочей жидкости должен быть согласован с диапазоном измерения прибора, с изменением обьема внутренней полости манометрической пружины при рабочем ходе свободного конца ее [см. (10-2-8)1, а вместе с тем и с изменением давления в термосистеме (см. (10-2-7)). При нагреве термобаллона от 1„до 1„жидкость расширяется, а термобаллон, увеличивает свой объем.
Вследствие этого прн нагреве термобаллоиа из него будет вытесняться рабочая нгидкость объемом (3-2-4) где У вЂ” внутренний объем термобаллона, м', р —. объемный коэф- фициент расширения жидкости, К ', и — коэффициент линейного расширения материала термобаллона, К'. Вытесненный из термобаллона объем жидкости ЛУ вследствие охлаждения от Г„до температуры окружающего всвдуха 1, уменьшится до значения ЛУ,.
При этом настолько же увеличит манометрическая пружина объем своей внутренней полости ЬУ„. В этом сл чае имеем: у — (Р ) (га — га) (3-2-6) 1+ Р (1» — >ь) Решая это уравнение относительно У, получаем: У д~ и В+Р (гк гв)1 (3-2-6) (Р— 8 ) (1а — Г„) Из выра>кения (3-2-6) видно, что чем больше диапазон измерения жидкостного термометра, тем меныпе должен быть внутренний объем термобаллона при одинаковых прочих условиях. Например, для жидкостных термометров с диапазоном измерения 40 — 80'С длина корпуса термобаллона Ах, = 110 мм, а с диапазоном измерения 60 310 С х'.ал = —. 18 мм. Диаметр термобаллона в том и другом случае Н„= — — 12 мм.
В жидкостных термометрах рабочее давление в термосистеме в отличие от конденсационных и газовых не связано строгой зависимостью с (ч, Г„и начальным давлением. Для жидкостных термометров определяющее значение имеет ЛУ„, так как в манометрических пружинах различной жесткости необходимое значение Мя может быть получено при различных давлениях (см. гл. 10). Чем больше жесткость пру>кипы, тем больше должно быть рабочее давление для получения необходимого значения И~„.
Изменение атмосферного давления на показания жидкостных термометров практически не влияет. Для уменьшения дополнительной температурной погрешности жидкостных термометров применяют манометрические пружины с новым профилем сечения (рис. 3-2-1, а) и термобиметаллический компевсатор (рнс. 3-2-1, а и 3-2-3). Основные метрологические характеристики маиометрических термометров. Манометрическне термометры рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха от 5 до 50"С и относительной влажности до 80з4. Согласно ГОСТ 8524.71 термометры изготовляют следующих классов точности: 1,0; 1,5; 2,5 и 4, Класс точности кояденсационных термометров устананливается для последних двух третей температурной шкалы, "на первой трети шкалы класс точности должен быть не ниже последующего класса точности.
'Изменение поназапий манометрическчх термометров, вызываемое влиянием температуры окружающего воздуха при отклонении ее от 20'С„до любого значения в интервале от 5 до 50'С не должно превышать значения, вычисленного по формуле 5>===.. (х+ .51) (8-2-71 где Ьг — изменение показаний термометра, выраженное в % диапазона измерения; л — значение допускаемого непосюяпсгва показаний термометра, равное половине предела допускаемой основной погрешности, аы ат — температурный козффициент термометра в Уз на 'С (для газовых 0,05; для кондеисационных 0,04; лля жидкостных 0,075 и для приборов со специальным заполвителем 0,085); цт — абсолютное значение отклонения температуры окружаюшаго воздуха от 20'С.
3-3. Дилатометрические и биметаллические термометры Дилатометрические и биметаллические термометры основаны на использовании свойства твердого тела изменять свои линейные размеры при изменении температуры. Если температурный интервал невелик, то зависимость длины твердого тела от температуры может быть выражена линейным уравнением 1г = 1о (1+«1). (3-3-1) где (г длина твердого тела при температуре 1, м; 1,— длина гого же тела при температуре О'С, м; сг — средний коэффициент линейного расширения твердого тела от ОаС до 1, 'С '. Значения средних коэффициентов линейного расширения для некоторых материалов приведены в табл. 3-3-1. Таблица 3-3-1 Средние ковффициеиты линейного расширения материалов Интервал темпера- тур, 'с Материал а гоч 'С вЂ” т Латунь Медь красная Хромомоггнбден Сталь никелевая (20 — 22Я йй) Инвар Плавленый кварц 18,3 — 23,6 Гз3 12,3 20,0 0,0 0,55 0 — 400 0 — 150 0 — 100 0 — 500 0 — 200 металлической трубы (чувствительного элемента) 1, внутри которой находится стержень 2.
Труба имеет коэффициент линейного расширения больше, чем стержень. Верхний конец трубы закреплен в штуцере д. В головке 4 находится электроконтактное устройство, состоящее из ры- чага б, сочлененного со стержнем и контактами (на схеме показан один контакт), нормально замкнутой контактной группы. Нижняя часть термометра полностью погружается в среду, температура которой измеряется. При повышении температуры среды труба удлиняется болыне, чем стержень, вследствие чего стержень перемещается вниз. При перемещении Рис. З.З.!.
Схема устройства днлатометрнческого термометра. Дилатометрическне термометры. Термометры этого типа, несмотря на ряд достоинств (простота устройства, высокая чувствительность) для измерения температуры используются сравнительно редко. Они находят применение главным образом в качестве первичных измерительных преобразователей в системах автоматического регулирования температуры.
РЖ5. 3 На рнс. 3-3-1 представлена схема устройства днлатометрического термометра. Он состоит из стержня одновременно приводится в движение рычаг, который при заданной температуре размыкаег контакты, а вместе с тем и электрическую цепь регулирующего устройства. Изменение длины трубы, а вместе с тем и перемещение стержня прн повышении температуры среды от 1„до („ равно: у 1 1 )н (мг мс) (Г« ~е! (3-3-2) 1+(оч мс) Гн где 1„, 1, — длина трубы при температуре г„и 1„, м; сь„сь, — коэффициенты линейного расширения трубы и стержня, К '. Из уравнения (3-3-2) видно, что размер рабочего хода стержня Л1 термометра прямо пропорционален значению начальной длины трубы 1„и диапазону изменения температуры.
Из уравнения (3-3-2) чувствительность дилатомегрического термометра и )н ( , е) (3-3-3) И 1+ (м — я ) Га Для получения необходимой чувствительности дилатометрнческого термометра трубу обычно изготовляют из материала с большим коэффициентом линейного расширения (например, латуни марки Л62 или стали марки Х17Н13)1(2Т н ХН60В), а стержень из материала, коэффициент линейного расширения которого близок к нулю, например из инвара (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
