Манометрические термометры

Манометрический термометр1 — термобаллон
2- капиллярная трубка
3 — манометрическая часть (корпус)
4 — манометрическая пружина
5 — передаточный механизм
6 — шкала температур
7 — стрелка прибора

 

Вся система прибора заполнена рабочим веществом. Термобаллон помещают в зону измерения температуры. При нагревании термобаллона давление вещества в замкнутом объеме растет. Повышение давления воспринимается манометрической пружиной, которая воздействует на передаточный механизм (5) и на стрелку прибора. По шкале (6) отсчитывают показания температуры.

Термобаллон обычно изготавливают из коррозионностойкой стали; капилляр — из стальной трубки с внутренним диаметром 0,5÷0,5 мм. Длина капиллярной трубки в зависимости от назначения термометра равна 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 25; 40; 60 метров. Иногда капилляр может отсутствовать и термобаллон соединяют напрямую с манометрической частью.

Манометрические пружины могут быть одновитковые и многовитковые. Многовитковые пружины применяют в химических производствах, они просты по устройству и надежны в работе (электробезопасны, взрывобезопасны). Диапазон измерения температур [-150°С; 600°С].

Типы манометрических приборов:
— газовые: вся система заполнена газом под давлением (используются неагрессивные газы)
— жидкостные: вся система заполнена жидкостью под давлением
— конденсационные: термобаллон частично заполнен низкокипящей жидкостью, частично — парами этой жидкости.

В газовых термометрах начальное давление может находиться в пределах 1÷5  МПа. Чем выше температура, тем меньше давление рабочего вещества.

Pt = P0·(1 + ß·(t-t0))

ß — температурный коэффициент; ß = 1/273,15.

Газ должен быть химически инертным, обладать незначительной вязкостью, низкой теплоемкостью и быть легкополучаемым.

У термометров с азотом (N), которые работают в диапазоне 0÷600°С, есть следующие минусы:
— большая тепловая инерция
— большие размеры термобаллона, затрудняющие его установку
— необходимость частых проверок работоспособности прибора, вследствие нарушения его герметичности.

В жидкостных манометрических термометрах система заполняется жидкостью под давлением. Рабочая жидкость имеет высокий коэффициент объемного расширения, высокую теплопроводность, низкую теплоемкость, должна быть химически инертной (к примеру, силиконовые жидкости).

Предел измерений жидкостным манометрическим термометром — [-150°С; +300°С].

Манометрические конденсационные термометры состоят из 2/3 низкокипящей жикости в баллоне. Из остальной части баллона воздух удаляют и в замкнутой системе поддерживается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации жидкости. При повышении температуры усиливается испарение жидкости и увеличивается упругость пара, это приводит к повышению конденсации и, соответственно, равновесие наступает при новом значении давления (которое соответствует измеренной температуре). Конденсационные термометры более чувствительны, чем остальные.