 |
|
Манометрические термометры
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
На тему: Приборы и датчики для измерения температуры.
Выполнил:
студент
Тюмень 2012.
Цель работы: изучение принципа действия датчиков и приборов для измерения температуры. Методы измерения температур.
Манометрические термометры
Приборы, служащие для измерение температуры, основаны на измерении физических свойств тел в зависимости от измерения температуры. В зависимости от физических явлений, используемых для измерения температур, существующие приборы можно разделить на следующие группы:
1) термометры расширения;
2) манометрические термометры;
3) термометры сопротивления;
4) термоэлектрические пирометры;
5) пирометры излучения.
Рис. 1. Манометрический термометр
Здесь будут рассмотрены лишь основные приборы, широко применяемые при измерении температуры в промышленности. К таким приборам в первую очередь относятся манометрические термометры.
Действие манометрических термометров обусловлено зависимостью между температурой и давлением рабочего вещества, лишенного возможности свободно расширяться при нагревании.
Манометрический термометр (рис. 1) состоит из помещенного в измеряемую среду металлического сосуда 1 (термобаллона),соединенного капиллярной трубкой 2 (внутренний диаметр 0,1-0,5мм) с чувствительным элементом 3 прибора, устроенным аналогично пружинному манометру. При погружении в агрессивную среду или в аппарат, находящийся под высоким давлением, когда смена термобаллона может повлечь за собой остановку агрегата, термобаллон устанавливают в защитную гильзу 4. для защиты от механических повреждений капилляр защищается металлической оплеткой 5.
Таким образом, манометрический термометр представляет собой замкнутую систему, состоящую из термобаллона, капилляра и манометра, заполненных рабочим веществом.
В качестве рабочего вещества применяют газ, жидкость или систему из жидкости с насыщенным паром. Соответственно с этим различают три вида манометрических термометров – газовые, жидкостные и паровые.
Принцип работы манометрического прибора заключается в следующем. При нагревании термобаллона 1 давление в термометрической системе повышается, вследствие чего многовитковая трубчатая пружина 3 раскручивается и приводит в движение перо 5 самопишущего прибора или стрелку показывающего прибора. Перо, перемещаясь по диаграммной бумаге, осуществляет запись текущего значения измеряемой температуры.
Чувствительность манометрического термометра зависит от температурного коэффициента объемного расширения рабочего тела.
Пределы измерений температуры термометра зависят от температуры затвердевания и кипения рабочего вещества.
Газовые манометрические термометры заполняются инертными газами (азот, гелий). Эти термометры позволяют измерять температуру от –50 до +550°С.
Жидкостные манометрические термометры чаще всего заполняются ртутью: верхний предел измерения 550°С. в газовых и жидкостных манометрах рабочее вещество находится под некоторым начальным давлением (от 10 до 50 кг/см2), что позволяет уменьшить влияние атмосферного давления до минимальной величины. Паровые манометрические термометры заполняются легкокипящей жидкостью (этиловый спирт, этиловый эфир) и ее насыщенными парами. Верхний предел измерения этих термометров 220°С. Парозаполненные термометры обладают меньшей температурной инерцией по сравнению с другими манометрическими термометрами и практически не подвержены влиянию температуры окружающей среды.
Одно из преимуществ манометрических термометров заключается в возможности дистанционных измерений. Длина капилляра может быть от нескольких сантиметров до 60м в зависимости от места установки вторичного прибора – манометра.
С целью уменьшения влияния температуры окружающей среды на точность показаний прибора следует избегать употребление длинных капилляров.
В качестве вторичного прибора служит манометр с трубчатой пружиной (типа Бурдона) или с витой (геликоидальной) трубчатой пружиной.
Для уменьшения влияния температуры окружающей среды на точность показаний манометрического термометра применяют специальное компенсационное устройство (рис. 2), которое состоит из компенсационного капилляра 6 той же длины, что и основной 2, но без термобаллона и вспомогательной трубчатой пружины 5 с той же упругостью и характеристикой, что и основная пружина манометра 3. вспомогательная пружина оказывает на передаточный механизм 4 противоположное действие основной
пружины, компенсируя влияние окружающей среды на показания прибора. Таким образом, перемещение стрелки указателя прибора будет соответствовать лишь температуре термобаллона.
Манометрические термометры имеют ряд достоинств : простота Рис. 2. Компенсационное устройство
конструкции, виброустойчивость, манометрического термометра.
дешевизна, не требуют источников питания и полная взрывобезопасность. К недостаткам их можно отнести необходимость сравнительно частых поверок и относительную трудность ремонта при поломке капилляра.
В самопишущих термометрах применяются дисковые диаграммы с суточной записью. Перемещение диаграмм осуществляется либо часовым механизмом, либо синхронным электродвигателем. Основная допустимая погрешность газовых термометров ±1,5% от предела измерения. Манометрические термометры могут применяться для измерения температуры газа с абсолютным давлением до 60 кг/см2.
Манометрические термометры выпускаются как без дополнительного устройства, так и с дополнительным устройством, предназначенным для сигнализации регулирования или телепередачи.
Основные технические данные выпускаемых нашей промышленностью наиболее применяемых для испытаний и исследований манометрических термометров приведены в таблице 1.
Все типы манометрических термометров характеризуются: а) возможностью дистанционного измерения температуры без использования дополнительной энергии; б) надежностью в эксплуатации; в) равномерной шкалой (газовые, жидкостные); г) взрыво-, пожаробезопастностью; д) нечувствительностью к внешним магнитным полям. При выборе же типа термометра для конкретных измерений следует учитывать их особенности и связанные с ним погрешности.
При эксплуатации всех типов манометрических термометров следует придерживаться двух основных правил:
1. термобаллон должен быть полностью погружен в измеряемую среду, при этом его положение может быть вертикальным, наклонным, горизонтальным;
2. термометр перед использованием и периодически во время опытов следует подвергать проверке в термостате.