химический каталог




ТЕРМОМЕТРЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ТЕРМОМЕТРЫ, приборы для измерения температуры посредством контакта с исследуемой средой. Первые ТЕРМОМЕТРЫ появились в кон. 16-нач. 17 вв. (например, термоскоп Галилея, 1597), сам термин "Т."-в 1636. Действие ТЕРМОМЕТРЫ основано на изменениях однозначно зависящих от температуры и легко поддающихся определению разных физических свойств тел (геометрическая размеры, давление в замкнутом объеме, электрич. сопротивление, термоэдс, магн. восприимчивость и др.). Соотв. различают следующие наиб, распространенные типы ТЕРМОМЕТРЫ: расширения, манометрические, сопротивления, термоэлектрические, магнитные (см. также Термометрия).

Т. расширения построены по принципу изменения объемов жидкостей (жидкостные ТЕРМОМЕТРЫ) или линейных размеров твердых тел (деформационные ТЕРМОМЕТРЫ).

Действие жидкостных ТЕРМОМЕТРЫ основано на различиях коэффициент теплового расширения рабочего, или термометрич., вещества (ртуть, этанол, пентан, керосин, иные органическое жидкости) и материала оболочки, в которой оно находится (термометрич. стекло либо кварц). Несмотря на большое разнообразие конструкций, эти ТЕРМОМЕТРЫ относятся к одному из двух основные типов: палочные (рис. 1, а) и с вложенной шкалой (рис. 1, б). Особенно распространены ртутные стеклянные ТЕРМОМЕТРЫ, подразделяемые на образцовые (1-го разряда-только палочные, 2-го разряда-оба типа), лабораторные (оба типа), технические (только с вложенной шкалой). Среди приборов, заполненных органическое жидкостями и используемых лишь для измерения температур ниже — 30 °С, чаще других применяют спиртовые ТЕРМОМЕТРЫ Все жидкостные ТЕРМОМЕТРЫ используют обычно для локальных измерений температуры (от — 200 до 600 °С) с точностью, определяемой ценой деления шкалы. Для образцовых стеклянных ТЕРМОМЕТРЫ с узким диапазоном шкалы цена деления может достигать 0,01 °С. Точность измерений зависит от глубины погружения ТЕРМОМЕТРЫ в исследуемую среду: прибор следует погружать на глубину, при которой проводилась его градуировка. Достоинства этих ТЕРМОМЕТРЫ-простота конструкции и высокая точность измерений. Недостатки: невозможность регистрации и передачи показаний на расстояние; зависимость показаний от измерения объемов жидкости и резервуара, в котором она находится; тепловая инерционность; невозможность ремонта.

Разновидность жидкостных при-боров-злектроконтактные ртутные ТЕРМОМЕТРЫ, применяемые для регулиро-вания температуры или сигнализации о нарушении заданного температурного режима в пределах от — 30 до 300 °С. Платиновые контакты, впаянные в ниж. часть капилляра, соединены с медными проводниками, которые через реле включены в цепь электрич. нагревателя либо сигнализации. В момент соединения контактов столбиком ртути замыкается цепь реле, выключающего нагреватель или включающего сигнализацию.

Деформационные ТЕРМОМЕТРЫ (дилатометрические и биметаллические) ОС-РИС. 1. Термометры расширения: а-палочный; б-с вложенной шкалой.

Манометрические ТЕРМОМЕТРЫ Их действие основано на изменении давления Ар рабочего вещества, заключенного в емкость посто-янного объема, при изменении его температуры Dt. По конструкции манометрические ТЕРМОМЕТРЫ всех типов практически одинаковы И состоят из термобаллона, манометрич. трубчатой пружины (одно- или многовитковой, в виде сильфона) и соединяющего их Капилляра (рис. 2). При нагревании термобаллона, помещен-ного в зону измерения температуры, давление вещества внутри замкнутой системы возрастает. Это увеличение давления воспринимается пружиной, которая через передаточный механизм воздействует на стрелку прибора. В зависимости от того, чем заполнены термобаллоны, различают газовые, жидкостные и конденсационные ТЕРМОМЕТРЫ

В газовых ТЕРМОМЕТРЫ (обычно постоянного объема) изменение температуры идеального газа пропорционально изменению давления, под к-рым рабочее вещество (N2, He, Аг) полностью заполняет термосистему прибора. В диапазоне измеряемых температур (от — 120 до 600 °С) различия свойств идеальных и реальных газов учитыва ются при градуировке ТЕРМОМЕТРЫ

Рис.2. Манометрич. термометр: 1 - термобаллон; 2-капилляр; 3-трубчатая пружина; 4-держатель; 5-поводок; 6-сектор (4-6-передаточный механизм).

В основу работы жидкостных ТЕРМОМЕТРЫ, термобаллоны которых полностью заполнены кремнийорганическое жидкостями, положена зависимость: Dp = (bp/bc)Dt, где bp и bс-коэффициент объемного расширения и сжимаемости рабочей жидкости. Изменение ее объема, как следует из этого уравения,-линейная функция температуры, что определяет равномерность шкал данных приборов. Пределы измерений от — 50 до 300 °С.

В конденсационных (парожидкостных) ТЕРМОМЕТРЫ измеряют давление насыщ. пара над поверхностью низкокипящей жидкости (ацетон, метилхлорид, некоторые хладоны), заполняющей термосистему на 2/3 ее объема. Изменение этого давления непропорционально изменению температуры, поэтому такие приборы имеют неравномерные шкалы. Пределы измерений от -25 до 300 °С.

Манометрические ТЕРМОМЕТРЫ надежны в эксплуатации (хотя и отличаются запаздыванием показаний) и используются как показывающие, самопишущие и контактные техн. приборы; при большой длине капилляра (до 60 м) могут служить дистанционными ТЕРМОМЕТРЫ Погрешность измерений b 1,5% от максимального значения шкалы при нормальном давлении. В случае отклонений от них возникают дополнительные погрешности, которые определяются расчетом или компенсируются.

ТЕРМОМЕТРЫ сопротивления. Измерение (с высокой точностью) температуры основано на свойстве проводников (металлы и сплавы) и полупроводников (например, оксиды некоторых металлов, легиров. монокристаллы Si или Ge) изменять электрич. сопротивление при изменении температуры. С ее повышением для проводников сопротивление увеличивается, для полупроводников-уменьшается. Количественно такая зависимость выражается температурным коэффициент электрич. сопротивления (ТКЭС, °С-1)•

Эти ТЕРМОМЕТРЫ состоят из чувствительный элемента (термоэлемента) и защитной арматуры. Наиб. распространены ТЕРМОМЕТРЫ с термоэлементами из чистых металлов, особенно Pt (ТКЭС = 3,9•10-3) и Сu(4,26•10-3). Конструктивно чувствительный элемент представляет собой металлич. проволоку, намотанную на жесткий каркас из электроизолирующего материала (например, слюда, кварц) или свернутую в спираль, которая герметично помещена в заполненные керамич. порошком каналы каркаса (рис. 3). Платиновые ТЕРМОМЕТРЫ применяют для измерения температур в пределах от — 260 до 1100°С, медные-от — 200 до 200 °С. Платиновый либо медный чувствительный элемент, вставленный в гильзу (из бронзы, латуни или нержавеющей стали), на конце которой имеются выводы (клеммы) для присоединения к головке ТЕРМОМЕТРЫ, называют термометрич. вставкой. Последняя может входить в состав прибора либо использоваться отдельно как датчик температуры.

Полупроводниковые ТЕРМОМЕТРЫ, или терморезисторы ( рис. 4), выпускают в виде стержней, трубок, дисков, шайб или бусинок (размеры от несколько мкм до несколько см). Они обладают высоким ТКЭС [(3-4)•10-2 °С-1] и соответственно большим начальным электрич. сопротивлением, что позволяет снизить погрешность измерений. Осн. недостатки, ограничивающие широкое внедрение данных приборов в термометрию,-плохая воспроизводимость их характеристик (исключается взаимозаменяемость) и сравнительно невысокая макс. рабочая температура (от — 60 до 180°С). Терморезисторы используют для регистрации изменений температуры в системах теплового контроля, пожарной сигнализации и др.

Рис. 3. Платиновый термометр сопротивления: а-общий вид; б-чувствительный элемент; 1-металлич. чехол; 2 - термоэлемент; 3-установочный штуцер; 4-головка для присоединения к вторичному прибору; 5-слюдяной каркас; 6-обмотка из платиновой проволоки; 7-выводы.


Рис. 4. Терморезисторы: а-стержневой (1-эмалир. цилиндр; 2-контактные колпачки; 3-выводы; 4-стеклянный изолятор; 5-металлич. фольга; 6-металлич. чехол); б-бусинковый (1-чувствительный элемент; 2-электроды; 3-выводы; 4-стеклянная оболочка).


Технические ТЕРМОМЕТРЫ сопротивления работают в комплекте с измеряющими электрич. сопротивление вторичными приборами (например, автоматич. уравновешенные мосты, лого-метры), шкалы которых градуированы непосредственно в °С.

Термоэлектрические ТЕРМОМЕТРЫ состоят из термоэлектрич. преобразователя и вторичного прибора. Термоэлектрич. преобразователь (ТЭП, термопара-устаревшее)-цепь из двух (рис. 5, а) или несколько соединенных между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлич. проводников, реже полупроводников). Действие ТЭП основано на эффекте Зеебека: если контакты (как правило, спаи) проводников, или термоэлектродов, находятся при разных температурах, в цепи возникает термоэлектродвижущая сила (термоэдс), значение которой однозначно определяется температурами "горячего", или рабочего (t), и "холодного", или свободного (t0), контактов и природой материалов, из которых изготовлены термоэлектроды.

Проволочные термоэлектроды ТЭП помещают в стальной или керамич. чехол, подключая свободный концы к выводамс крышкой; изолируют один от другого по всей длине от горячего спая керамич. изоляторами (рис. 5,6). Рабочий спай изолируют от чехла керамич. наконечником. Горячую часть ТЭП (со стороны рабочего спая) погружают в объект измерения температуры. Стандартные ТЭП имеют различные конструкт тивные исполнения и могут отличаться следующей признаками: способами контакта с исследуемой средой (погружные и поверхностные) и защиты от механические повреждений и химический воздействия контролируемой среды; инерционностью; числом зон контроля температуры в объекте (одно- и многозонные); числом рабочих спаев (одинарные, двойные); длиной погружаемой части и т. д. Осн. характеристики наиболее распространенных ТЭП приведены в таблице. Все большее применение находят преобразователи, изготовленные из спец. кабеля,-бронированные оболочковые, или кабельные. Для измерений термоэдс ТЭП работают в комплекте с вторичными приборами (милливольтметры, потенциометры и др.). ТЭП широко используют в устройствах для измерений температуры в различные автоматизир. системах управления и контроля.


Рис. 5. Термоэлектрич. преобразователь: а-цепь из термоэлектродов А и В; б-устройство; 1-рабочий спай; 2-изолятор; 3-чехол; 4-выводы.

Менее распространены акустич., магн. и некоторые иные ТЕРМОМЕТРЫ Существуют ТЕРМОМЕТРЫ спец. назначения, например гипсотермометры (для измерения атм. давления по температуре кипящей жидкости), метеорологические (для измерений главным образом на метеостанциях), глубоководные (для измерений температуры воды в водоемах на различные глубинах).

Литература: Воскресенский П.И., Техника лабораторных работ, 10 изд., М., 1973; Кулаков М.В., Технологические измерения и приборы для химических производств, М., 1983, с. 41-81; Шкатов E.F.,Технологические измерения и КИП на предприятиях химической промышленности, М., 1986, с. 158-203; Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник, под ред. В. В. Черенкова, Л., 1987, с. 36-46. См. также лит. при ст. Термометрия.

E. F. Шкатов.


Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
авто комфорт класса
распродажа игровых компьютеров
топпер для дивана максимальный вес 125 кг в твери
наклейки для розетки

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.11.2017)