Жидкостные манометрические термометры

Манометрические термометры

Принцип действия этих термометров осно¬ван на изменении величины упругой деформации манометрической пружины, что происходит в результате изменения объема или давления рабочего вещества в замкнутой системе под действием измеряемой температуры.

В жидкостных манометрических термометрах используется изменение объема в зависимости от температуры, а в паровых и газовых - изменение давления. Измерителем служит трубчатая манометрическая пружина.

Манометрические термометры делятся на газовые, паровые и жидкостные в зависимости от вещества, заключенного в их замкнутой системе. Система газовых термометров заполняется нейтральным по отношению к оболочке газом (например, азотом), жидкостных – ртутью и другими жидкостями, (например, метиловым спиртом, толуолом и т.п.).

Паровые манометрические термометры заполняются жидкостью с низкой температурой кипения (например, этиловым эфиром, хлористым метилом и др.) так, что объем термобаллона заполняется частично жидкостью и частично насыщенным паром этой жидкости.

Измерительная часть манометрического термометра состоит из одновитковой, спиральной или винтовой трубчатой пружины (манометрической). Капилляр, соединяющий термобаллон с измерительной частью, представляет собой цельнотянутую трубку с внутренним диаметром 0,15-0,5 мм и наружным 1,2-5 мм.

Капилляр защищен от механических повреждений медной или стальной оплеткой. Длина соединительной капиллярной трубки не превышает 60 м.

Внутренний объем термобаллона (полезный объем) должен находиться в определенном соотношении с внутренним объемом капилляра и манометрической пружины (вредный объем), так как от правильности подбора этого соотношения зависит точность измерения температуры. Поэтому размер термобаллона обычно увеличивается соответственно длине капилляра.

Основное влияние на точность измерений манометрических термометров оказывает изменение температуры манометрической пружины и капилляра от нормальной (+ 20°С) температуры, т.е. от той, при которой производилась градуировка. Поэтому важно помнить, что для прокладки капилляра надо выбирать место, где температура близка к +20°С, а если этого достичь невозможно, то следует защищать капилляр тепловой изоляцией.

В конструкции некоторых термометров делаются специальные устройства, позволяющие уменьшить влияние температуры окружающей среды на точность измерений манометрических термометров.

К ним относятся:

а) включение в передаточный механизм биметаллической пластинки, чем устраняется неточность измерений, происходящая только от изменения температуры манометрической пружины, потому что капилляр может находиться при температуре, отличной от температуры манометрической пружины;

б) установка сердечника из инвара внутри капилляра жидкостного манометрического термометра. Инвар - сплав, обладающий практически нулевым температурным коэффициентом теплового расширения. При повышении температуры капилляра увеличению объема жидкости в нем соответствует равноценное увеличение зазора между стенками капилляра и сердечника, вследствие чего во внутреннем объеме системы термометра дополнительного давления не возникает;

г) применение вспомогательной термосистемы.

Увеличение температуры воздуха, окружающего капилляры, увеличивает их температуру и создает добавочное давление в обоих манометрических пружинах. Так как эти пружины действуют противоположно, точность измерений нарушать нельзя. Такое устройство применяется только в жидкостных манометрических термометрах.

Измерение температуры

Для измерения температуры воды или воздуха в санитарно-технических устройствах применяют в основном жидкостные термометры (ртутные, спиртовые). Спиртовые (с подкрашенным спиртом) термометры применяют, как правило, для измерения температуры до —70° С, так как при температуре —39° С ртуть замерзает.

Ртутными термометрами измеряют температуру газов и жидкостей в пределах от —30 до +300° С.

Ртутными  стеклянными  техническими  термометрами  по ГОСТ 2823—73Е () с ценой наименьшего деления 0,5° С измеряют температуру до -+-60° С. При температуре более 60° С можно применять термометры с ценой деления 1° С.

При измерении температуры жидкости или пара нижнюю часть термометра с ртутью вставляют в гильзу, погружаемую в измеояе-мую среду на глубину не менее 80 мм. Гильзу заполняют машиннь'М маслом и устанавливают поперек потока среды; при этом ее конец должен находиться несколько ниже оси трубопровода. Во избежание поломок термометры заключают в металлические защитные справы ( 82,6), в нижней части которых имеется штуцер с трубной резьбой 3/4" (ГОСТ 3029-75Е).

Ртутные технические термометры классифицируют по пределам показаний шкалы, по форме нижней части и по длине нижней части. По форме нижней части различают прямые (тип П) и угловые (тип У), изогнутые под углом 90°, термометры и защитные оправы к ним.

Электрические термометры сопротивления применяют в качестве датчиков при измерении температуры жидкостей и газов. Они работают в комплекте со вторичными измерительными приборами (логометрами, уравновешенными электромеханическими и электронными мостами) и регуляторами систем автоматизации санитарно-технических устройств.

Действие этих термометров основано на свойстве проводников (медной или платиновой проволоки) изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. Диапазон измеряемых температур очень велик.

Манометрические термометры применяют в узлах защиты калориферов от замерзания — взамен дилатометрических датчиков и т. п. Они позволяют измерять температуру в неудобных для наблюдения точках трубопровода. Действие этих термометров основано на зависимости между контролируемой температурой и давлением вещества, заполняющего замкнутую термосистему (термобаллон, капилляр, цилиндрическую пружину). Диапазон измеряемых температур от —260 до +250° С.

5.3. Паровые и жидкостные манометрические термометры

Паровой манометрический термометр состоит из металлического баллончика 2 (рис. 94, а), заполненного легко кипящей жид. костью всего на 60%. Диаметр баллончика для измерения температур до 300 °С равен 17-18 мм, а длина капилллярной трубки 4 составляет 100-1000 мм. Внутренний ее диаметр не превышает 0,1-0,4 мм при внешнем диаметре 2-7 мм. Капиллярная трубка требует очень аккуратного обращения. Для защиты ее от коррозии на нее наносят резиновое либо полиэтиленовое покрытие.

Давление пара 3 жидкости экспоненциально возрастает с повышением температуры среды 1 и не зависит от количества жидкости в баллончике. Изменение давления воспринимает упругий элемент 5 термометра, который приводит в движение стрелку 6, показывающую по шкале 7 температуру измеряемой среды. Фирмы выпускают паровые манометрические термометры с пропаном (от -40 до +40 °С), диэтиловым эфиром (от +40 до 160 вС), диоксидом серы (от 0 до 160 °С), этанолом (от 85 до 245 °С), ксилолом (от 150 до 360 °С).

У жидкостных манометрических термометров баллончик 2 и капилляр 4 (рис. 94, б), а также упругий элемент 5 полностью заполнены жидкостью. При повышении температуры среды 1 объем, занимаемый жидкостью, увеличивается соответственно разности теплового расширения жидкости и баллончика.

Рис. 94. Паровой (а) и жидкостный (б) манометрические термометры

Увеличение объема раскручивает упругий элемент 5, представляющий собой трубку Бурдона, которая связана с механизмом движения стрелки б по шкале 7, откалиброванной в градусах Цельсия.

В качестве жидкости в таких термометрах применяют ртуть и вещества, приведенные в табл. 6. Размеры баллончика и капиллярной трубки такие же, как и у паровых манометрических термометров.

Манометрические термометры имеют практически линейную шкалу температур. (Бурдон Евгений (1808-1884) - французский механик, ввел в практику пружинный манометр и металлический барометр)