Прибор для измерения и контроля температуры газовой смеси

дипломная работа

1.3.1 Термометры стеклянные жидкостные

Термометры стеклянные жидкостные применяются для измерения температур в области от --200 до +750СС. Несмотря на то, что кроме стеклянных жидкостных термометров имеется ряд других приборов для измерения температур, удовлетворяющих в большой степени требованиям современной техники контроля технологических процессов, все же стеклянные термометры получили большое распространение как в лабораторной, так и в промышленной практике вследствие простоты обращения, достаточно высокой точности измерения и низкой стоимости.

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на тепловом расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре. При этом, очевидно, показания жидкостного термометра зависят не только от изменения объема термометрической жидкости, но также и от изменения объема стеклянного резервуара, в котором находится эта жидкость. Таким образом, наблюдаемое (видимое) изменение объема жидкости преуменьшено на размер, соответственно равный увеличению объема резервуара (и частично капилляра).

Для заполнения жидкостных термометров применяют ртуть, толуол, этиловый спирт, керосин, петролейный эфир, пентан и т. д.

Термометры стеклянные жидкостные по назначению и области применения могут быть разделены на следующие группы: образцовые; лабораторные и специального назначения (ГОСТ 215-57, ГОСТ 13646-68 и ГОСТ 5.1851-73); технические (ГОСТ 2823-73); метеорологические; термометры для сельского хозяйства; термометры бытовые. Ниже будут рассмотрены термометры, применяемые как в лабораторных, так и промышленных условиях.

Стеклянные жидкостные термометры, применяемые в технике, бывают следующих разновидностей:

- термометры, применяющиеся без введения поправок к их показаниям (термометры широкого применения): а) ртутные термометры (от--35 до + 600 С), б) жидкостные термометры с органическим наполнителем (от--185 до + 300°С).

- термометры, к показаниям которых вводятся поправки согласно свидетельству: а) ртутные термометры повышенной точности (от --35 до + 600°С); б) ртутные термометры для точных измерений (от 0 до 500°С); в) жидкостные термометры с органическим наполнителем (от --80 до + 100°С).

В качестве образцовых применяются следующие термометры: (ГОСТ 8.083-73): ртутные равноделенные 1-го разряда с диапазоном измерений 0--600°С (доверительная погрешность ? = 2у = 0,002ч0,2°С); ртутные переменного наполнения 2-го разряда с диапазоном измерений 0--150°С (доверительная погрешность ?= 2у= 0,004ч0,1°С); ртутные 2-го разряда с диапазоном измерений О--600°С (доверительная погрешность ?= 2у= 0,01ч0,10С); ртутные 3-го разряда с диапазоном измерений 0--600°С (доверительная погрешность ?= 2у= 0,03ч3,0°С).

Конструктивные формы стеклянных жидкостных термометров разнообразны, однако среди этого разнообразия можно выбрать два основных типа конструкций: палочные и со вложенной шкалой.

Палочные термометры имеют массивный (толстостенный) капилляр с внешним диаметром 6--8 мм, почти равным диаметру резервуара. Шкала у этих термометров наносится непосредственно на внешней поверхности капилляра.

Характерной особенностью второй конструкции является то, что шкала сделана не на капилляре, а на прямоугольной пластине из стекла молочного цвета, помещенной позади капиллярной трубки, припаянной к резервуару цилиндрической формы. Кроме того, к резервуару припаяна защитная стеклянная оболочка, в которой и находится как капилляр, так и шкальная пластина.

Термометры со вложенной шкалой обладают большей инерционностью, чем палочные, но они более удобны для наблюдения при измерении температур в лабораторных и производственных условиях.

У ртутных термометров с пределом измерения выше 200° С пространство над ртутным столбиком в капилляре заполняется сухим газом (например, азотом) под давлением. При этом давление газа должно быть тем выше, чем больше верхний предел измерения, что обусловливается необходимостью исключить парообразование ртути в резервуаре при высоких температурах. В ртутных термометрах, предназначенных для измерения температуры до 500°С, давление газа достигает свыше 20 кгс/см2 (2МПа). Ртутные термометры, имеющие верхний предел измерения до 200°С, в зависимости от их назначения могут быть вакуумными или заполненными сухим газом (ГОСТ 2045-43). Термометры ртутные, предназначенные для точных измерений, с верхними пределами измерения до 105°С изготовляют вакуумными, а выше 105°С -- газонаполненными (ГОСТ 13646-68).

Термометры жидкостные (нертутные) изготовляют согласно установленным техническим требованиям в государственных стандартах (ГОСТ 9177-59 и др.).

В зависимости от метода градуировки и применения стеклянные жидкостные термометры делятся на две группы: термометры, градуируемые и применяемые при полном погружении; термометры, градуируемые и применяемые при неполном погружении. К первой группе относятся термометры, погружаемые в среду, температура которой измеряется до отсчитываемого деления. Таким образом, по мере повышения измеряемой температуры глубина погружения термометра как при градуировке, так и при измерении должна увеличиваться. Термометры второй группы должны при градуировке и при измерении иметь фиксированную глубину погружения, указанную на термометре. Поэтому при применении этих термометров всегда имеется часть капилляра с термометрической жидкостью, не погруженная в среду, температура которой измеряется. Вследствие этого выступающий столбик термометрической жидкости термометра имеет температуру, отличную от измеряемой и близкую к температуре окружающего воздуха.

Рисунок 1.3.1- Термометры. а - палочный: 1 -- резервуар, 2 -- толстостенный капилляр; 3 -- шкала, нанесенная на внешней поверхности капилляра; б -- со вложенной шкалой: 1 -- резервуар; 2 -- капилляр; 3 -- шкала, нанесенная на пластине из молочного стекла; 4 -- защитная стеклянная оболочка.

Термометры лабораторные широкого применения изготовляют в большинстве случаев со вложенной шкалой рисунок 1.3.1, б, но их выпускают также и палочными рисунок 1.3.1, а. При применении этих термометров они должны погружаться в среду, температура которой измеряется на глубину, обозначенную на термометре. Если указание о глубине погружения на термометре отсутствует, то термометр при измерении температуры или его поверке погружается до отсчитываемого деления. Допускаемые погрешности показаний лабораторных термометров широкого применения нормируются в зависимости от цены деления и температурного интервала шкалы.

Термометры повышенной точности для повышения точности отсчета и для удобства пользования изготовляют узкопредельными, т. е. с укороченной шкалой. Термометры этого типа бывают как со вложенной шкалой рисунок. 1.3.1, так и палочные. Термометры узкопредельные повышенной точности выпускаются с ценой деления 0,1°С и температурным интервалом шкалы 50°С. Они изготовляются в нескольких вариантах по пределам измерения температур от --30 до 3500С. Если нижний предел измерения термометра выше 0°С, то нулевую точку наносят на вспомогательную шкалу, имеющую несколько отметок выше и ниже нулевой. Нулевая отметка обеспечивает систематический контроль за постоянством показаний термометра. Между вспомогательной шкалой и отметкой, соответствующей нижнему пределу основной шкалы, капилляр имеет расширение. Объем этого расширения равен приращению объема жидкости при нагревании термометра от нулевой отметки до температуры, соответствующей нижнему пределу основной шкалы.

Допускаемые погрешности показаний термометров повышенной точности нормируются в зависимости от их цены деления и температурного интервала шкалы.

Лабораторные ртутные термометры ТР-I, ТР-II, ТР-III, ТР-IV, предназначенные для точных измерений температуры от 0 до 500°С выпускают узкопредельные (с укороченной шкалой). Эти термометры, выполняемые с равноделенной шкалой, изготовляют по ГОСТ 13646-68 и ГОСТ 5.1851-73 с различной ценой деления и температурными интервалами шкалы.

Делись добром ;)