Манометрические термометры и термометры расширения

Манометрические термометры

Внутренняя энергия определяется подвижностью молекул, атомов, а также элементарных частиц, из которых состоит вещество. Следовательно, температура не поддается непосредственному измерению, поэтому она предварительно преобразуется при помощи первичных преобразователей в другую физическую величину, измеряющуюся непосредственно. Наиболее распространенными средствами измерения температуры являются:

1. Термометры расширения, принцип действия которых основан на изменении объема жидкости или металлов при изменении температуры.
2. Манометрические термометры, принцип действия которых основан на зависимости давления рабочего вещества, которое заполняет определенный объем замкнутой манометрической системы, температуры.
3. Термометры сопротивления, представляющие собой датчики, которые преобразуют изменение температуры в изменение электрического сопротивления чувствительного элемента.
4. Термопары, представляющие собой первичные преобразователи изменения температуры в изменение электродвижущей силы.
5. Оптические пирометры, принцип действия которых основан на зависимости яркости излучения тела в оптическом диапазоне спектра от температуры.

Манометрические термометры в зависимости от используемого рабочего вещества делятся на жидкостные, паровые и газовые. Манометрическая система состоит из чувствительного элемента-термобаллона, соединительного элемента - капилляра или упругого чувствительного элемента, который непосредственно находится в измерительном приборе. На рисунке ниже показан пример схемы манометрического прибора.

Рисунок 1. Манометрический термометр. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - одновитковая трубчатая пружина; 2 - тяга; 3 - корпус; 4 - капиллярная трубка; 5 - защитная металлическая оплетка; 6 - термобаллон; 7 - передаточный механизм.

Термобаллон соединяется капиллярной трубкой, которая защищена оплеткой из металла с чувствительным элементом - одновитковая трубчатая пружина. Свободный конец этой пружины тягой соединяется с механической передачей, воздействующей на показывающую стрелку. Передаточный механизм от пружины к стрелке такой же, как используют в показывающих манометрах. Передаточный механизм, стрелка и пружина располагаются в корпусе. На рисунке ниже показан пример показывающего манометрического термометра.

Рисунок 2. Манометрический термометр в действии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - капилляр; 2 - показывающий прибор; 3 - термобаллон.

В качестве чувствительных упругих элементов в манометрических приборах используются одновитковые и многовитковые трубчатые пружины или сильфоны.

Термометры расширения

Термометры расширения делятся на:

1. Жидкостные стеклянные приборы. Данные приборы представляют собой стеклянный чехол, внутри которого находится стеклянный резервуар, заполненный рабочей жидкостью. К резервуару прикрепляется капилляр, закрепленный на линейной шкале. В качестве рабочей жидкости может использоваться окрашенный этиловый спирт или ртуть. В случае изменения температуры столбик рабочей жидкости перемещается по капилляру. Ртутные термометры могут работать при температуре от - 35 до 750 градусов по Цельсию, а спиртовые от -80 до 70 градусов по Цельсию. Как правило жидкостные термометры используются в лабораторных условиях, на производстве они устанавливаются в защитных чехлах из металла.
2. Механические термометры расширения. Механические термометры расширения делятся на дилатометрические и биметаллические. В обоих видах используется различный коэффициент температурного расширения для разных металлов. В дилатометрических приборах используется разность удлинения трубки и стержня при изменении температуры. Движение стержня передается стрелке прибора при помощи механической передачи. В биметаллических термометрах чувствительный элемент выполняется в виде плоской или спиральной пружины, которая состоит из двух пластин из разных металлов, которые сварены по всей длине. Внутренняя пластина обладает большим коэффициентом линейного расширения, чем внешняя, таким образом при изменении температуры раскручивается или закручивается, что способствует перемещению показывающей стрелки.