Газовые манометрические термометры

Манометрические термометры

Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления термометрического вещества в герметически замкнутом объеме от температуры.

Рис. 6.4. Манометрический термометр

Термосистема манометрического термометра (рис. 6.4) состоит из термобаллона 1, капилляра 2 и манометрической пружины, один конец которой соединен с капилляром, а другой, запаянный конец пружины, соединен со стрелкой измерительного прибора 3.

Манометрические термометры в зависимости от вида термометрического вещества, заполняющего термосистему, подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные.

Манометрические термометры изготавливаются для измере-

ния температур от минус 200 до плюс 600 °C. Специально изготовленные газовые манометрические термометры могут применяться и для измерения и более низких температур, например, водородный газовый термометр может применяться до минус 250 °C, а гелиевый – до минус 267 °C. Термометры со специальным заполнителем применяются для измерения температур от 100 до 1000 °C (ГОСТ 8624–80).

Термобаллон термометра погружается в измеряемую среду, и рабочее вещество, находящееся в термобаллоне, принимает температуру измеряемой среды. При этом в термосистеме устанавливается давление, определяемое температурой измеряемой среды. При повышении температуры давление повышается, при уменьшении температуры понижается. Изменение давления рабочего вещества через гибкий капилляр передается на измерительный прибор, являющийся частью манометрического термометра. Измерительным прибором является пружинный манометр.

Газовые манометрические термометры предназначены для измерения температуры от минус 150 до плюс 600 °C. В качестве рабочего вещества в газовых термометрах применяется азот. Зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме описывается линейным уравнением

,

где p_t и p ₀ - давление газа при температурах 0 и t °C; b – температурный коэффициент расширения газа, b = 1/273, или 0,00366 K^-1.

Уравнение шкалы газового манометрического термометра будет также линейным,

,

где р _н и р _к – давление газа при температурах, соответствующих началу t _н и концу t _к шкалы термометра.

Реальное уравнение шкалы несколько отличается от линейного. Объясняется это тем, что при изменении температуры за счет теплового расширения изменяется объем термобаллона, а также изменяется с давлением внутренний объем манометрической пружины, поэтому объем термосистемы не постоянен. Однако это отклонение незначительно, и можно считать, что шкалы газовых манометрических термометров являются равномерными.

Пружинные манометры измеряют избыточное давление, поэтому изменение барометрического давления может вызвать изменение их показаний. Увеличение начального давления азота в термосистеме позволяет уменьшить барометрическую погрешность и унифицировать манометрические пружины, при выполнении этого условия колебания барометрического давления практически не будут влиять на показания прибора.

На расширение рабочего вещества в капилляре и манометрической пружине влияет изменение температуры окружающего воздуха, что будет вызывать изменение давления в термосистеме и соответствующее изменение показаний термометра. Для уменьшения этого влияния уменьшают отношение внутреннего объема пружины и капилляра к объему термобаллона, что достигается путем увеличения длины или диаметра термобаллона.

Обычно длина термобаллона газового манометрического термометра не превышает 400 мм, диаметр выбирается из ряда 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25 и 30 мм (ГОСТ 8624–80). Длина капилляра – от 0,6 до 60 м.

Для уменьшения температурной погрешности в некоторых измерительных приборах внутри устанавливают термокомпенсаторы.

Дата добавления: 2014-01-04