ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Манометрические термометры

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ

Методические указания к лабораторной работе №5

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить основные характеристики, возможности, способы включения датчиков для контроля температуры и вторичных приборов, работающих в комплекте с ними ( 4 ч ).

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Способы

В работе содержится описание датчиков, с помощью которых можно осуществлять контроль температуры контактным методом, а также при­ведено описание измерительных приборов, предназначенных для рабо­ты с ними.

Температура – важнейший параметр металлургических процессов. В металлургической промышленности весьма широк диапазон контроли­руемых температур и разнообразны условия их измерения, поэтому применяют разнообразные методы измерения и измерительные приборы.

Для измерения температуры обычно используют изменение како­го-либо физического свойства тела, однозначно зависящего от темпе­ратуры и легко поддающегося измерению. К числу свойств, положенных в основу работы приборов для измерения температуры относятся: объёмное расширение тел, изменение давления вещества в замкнутых объемах, возникновение термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС), из­менение электрического сопротивления проводников и полупроводни­ков, интенсивность излучения нагретых тел и т.д.

Температуру тела или системы обычно определяют по изменению одного из указанных физических свойств специального термоэлектри­ческого элемента, находящегося в тепловом равновесии с телом или системой, температура которых определяется.

При измерении температуры используют две шкалы - термодинамическую, основанную на втором законе термодинамике и международ­ную практическую, построенную на ряде постоянных, легко воспроиз­водимых точек плавления и кипения чистых веществ, числовые значе­ния которых определены с высокой степенью точности.

Единицей измерения температуры служит градус, цена которого в обеих температурных шкалах одна и та же. Температуру в термодинамической шкале обозначают символом Т_к (кельвинах), а в международной практической шкале в ⁰С (Цельсия).

Термодинамическая температурная шкала имеет одну опорную (реперную) точку, за которую принята тройная точка воды (температура равновесной системы лёд – жидкая вода – водяной пар), равная 273,16 К и лежащая выше точки таяния льда на 0,01 К. Нуль в термодинамической шкале (0К) – точка абсолютного нуля температуры.

Международная практическая температурная шкала основана на шести реперных точках в ⁰С: точке кипения кислорода – 182,97 ⁰С, тройной точке воды +0,01 ⁰С, точке кипения воды +100,00 ⁰С, точке кипения серы +444,60 ⁰С, точке затвердевания серебра +960,90 ⁰С и точке затвердевания золота. Промежуточные температуры между указанными точками определяют интерполяционными эталонными приборами.

В зависимости от принципа действия приборы для измерения температуры делятся на две большие группы: бесконтактные и контактные. Последние отличаются тем, что у них чувствительный элемент термометра приводится в непосредственное соприкосно­вение с измеряемой средой.

2.1. Первичные преобразователи температуры параметрического типа

Термометры расширения

Принцип действия термометров расширения основан на изменении объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении температуры. Применяются для местных измерений температур в пределах от – 200 ⁰С до + 750 ⁰С. Погрешность ± 1%. Одним из представителей этой группы является жидкостный стеклянный термометр расширения.

Принцип действия термометра основан на зависимости между температурой и объемом термометрической жидкости, заключен­ной в стеклянной оболочке. Зафиксировать изменение положения верхней границы столбика жидкости возможно вследствие разли­чия коэффициентов объемного теплового расширения жидкости и стекла. Из-за увеличения объема резервуара видимое изменение объема жидкости ниже действительного.

Наиболее широко в качестве термометрической жидкости используется ртуть. Применяют также органические заполнители: толуол, этиловый спирт, керосин и т.п. Ртуть по сравнению с другими жидкостями, обладает следующими пре имуществами:

- не смачивает стекла;

- легко получается в химически чистом виде;

- при нормальном атмосферном давлении в широком интервале температур (от -38,86 до 358,70 ⁰С) остаётся жидкой;

- имея малую теплоёмкость, при нагревании почти не даёт инерционных запаздываний.

Стеклянный жидкостный термометр состоит из двух основных частей: резервуара с термодинамической жидкостью и соединённый с ним капиллярной трубкой (капилляра). Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капилляра. При изменении температуры объём жидкости изменяется, вследствие чего столбик жидкости в капилляре поднимается или опускается на величину пропорциональную изменению температуры. Положение верхней части столбика (мениска) определяет измеряемую температуру.

Для обеспечения задач позиционного регулирования и сигнализации температуры в лабораторных и промышленных установках разработаны специальные электроконтактные технические термометры двух типов: 1) с постоянными впаянными контактами, обеспечивающими замыкание и размыкание электрических цепей при одной, двух или трёх заранее заданных температурах; 2) с одним подвижным контактом и вторым неподвижным контактом, впаянным в капилляр, что обеспечивает замыкание и размыкание электрической цепи при любом значении температуры измеряемой термометром. Перемещающаяся в капилляре ртуть размыкает или замыкает цепи между контактами, к которым подводится напряжение постоянного или переменного тока.

По методу градуировки и установки при измерении жидкостные термометры подразделяются на два типа: 1) градуируемые и эксплуатируемые при полном погружении, т.е. при погружении термометра в измеряемую среду до отсчитываемого деления; 2) градуированные и эксплуатируемые при заданной глубине погружения, т.е. нижняя часть термометра погружается в измеряемую среду до отметки указанной на корпусе прибора.

В процессе измерения температур стеклянными жидкостными термометрами появляются погрешности, обусловленные рядом причин. Это ошибки, вносимые наблюдателем, а также возникающие при нормальной эксплуатации (погрешности в нанесении отметок шкалы, нелинейная температурная зависимость изменения объёмов термометрической жидкости и стеклянной оболочки) и при отклонении условий эксплуатации от нормальных.

Манометрические термометры

Принцип действия манометрического термометра основан на ис­пользовании зависимости между температурой и давлением термометрического вещества (газа, жидкости), заполняющего герметически замкнутую термосистему термометра. Принципиальная схема показывающего манометрического термометра приведена на рис. 1а. Термосистема состоит из термобаллона 1, капилляра 2 и манометрической одно или много витковой пружины 3. Капилляр соединяет термобаллон с неподвижным концом манометрической пружины. Подвижный конец пружины запаен и через шарнирное соединение 4, поводок 5,сектор 6 связан со стрелкой прибора 7. При погружении термобаллона в среду, температура которой измеряется, изменяется давление термометрического вещества в замкнутой термосистеме, чуствительный элемент которой (манометрическая пружина) деформируется и её свободный конец перемещается. Данное изменение положения положения пружины преобразуется в соответствующее перемещение регистрирующей стрелки относительно шкалы прибора.

Поперечное сечение манометрической пружины, выполненной в виде полой металлической (сталь, латунь, бронза) изогнутой трубки, либо овальное (рисунок 1,б) , либо сложной формы с пережатым средним участком и двумя каналами каплевидной формы (рисунок 1,в), что повышает её механическую прочность, уменьшает внутренний объём и снижает дополнительную температурную погрешность, связанную с изменением температуры окружающей среды. Цилиндрический термобаллон изготавливают из нержавеющей стали, обеспечивающей возможность контроля температуры химически агрессивной среды. Для защиты от механических повреждений капилляр, выполненный в виде медной или стальной трубки внутренним диаметром 0,35 и наружным 2,5 мм, прокладывают в защитной металлической оболочке. Длина капилляра может достичь 60 м.

В зависимости от термометрического вещества манометрические термометры делятся на газовые, конденсационные и жидкостные.

Рис. 1. Манометрический термометр

Область применения этих термометров – дистанционное измерение температуры в приделах от -120 до +600 ⁰С.

Класс точности манометрических термометров 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0 при работе в интервале температур окружающего воздуха от 5 до 50 ⁰С. Приборы изготавливаются различных модификаций: показывающие, самопишущие, с сигнальными и регулирующими устройствами, а также с выходными унифицированными сигналами для включения в систему автоматического контроля и регулирования.

На показания манометрических термометров значительное влияние оказывают внешние условия: изменение температуры окружающего воздуха (дополнительная температурная погрешность), различная высота расположения термобаллона и пружины (гидростатическая погрешность), колебания атмосферного давления (барометрическая погрешность).