Манометрические термометры . виды, принцип действия

Действие манометрических термометров основано на использовании зависимости между температурой и давлением рабочего (термометрического) вещества в замкнутой герметичной термосистеме. Манометрические термометры являются техническими приборами и в зависимости от рабочего вещества термосистемы они подразделяются на газовые, жидкостные и конденсационные (парожидкостные).

Термосистема термометра состоит из термобалона 1, погружаемого в среду, температура которой измеряется, капилляра 2 и манометрической пружины 3. Один конец пружины впаян в держатель, канал которго соединяет внутреннюю полость манометрической пружины через капилляр с термобаллоном. Второй свободный конец пружины герметизирован и шарнирно связан с секторным передаточным механизмом, на оси которого насажена указательная стрелка. Термосистема термометра заполнена рабочим веществом, например, газом (или жидкостью), под некоторым начальным давлением. При нагревании термобаллона увеличивается давление газа в замкнутой герметизированной термосистеме, в результате чего пружина деформируется (раскручивается) и ее свободный конец перемещается. Движение свободного конца пружины преобразуется в перемещение указателя относительно шкалы прибора, по которой производят отсчет температуры.

Манометрические газовые термометры (МГТ). МГТ позволяют измерять термературу от -150 до +600 ^оС. Рабочее вещество – азот. Длина соединительного капилляра 0,6 - 60 м. При постоянном объеме газа зависимость его давления от температуры определяется выражением

, (1.1)

где - давление газа при t=0 ;

- термический коэффициент давления газа, .

Ввиду больших размеров термобаллона (диаметр – 20 мм, длина – 125 мм – 500 мм) газовые термометры не везде могут быть применены.

Манометрические конденсационные термометры (МКТ). Термобаллон МКТ частично заполнен конденсатом (примерно на 0,7-0,75 объема), а в верхней части термобаллона над конденсатом находится насыщенный пар этой жидкости. Манометрическая пружина и капилляр термометра заполнены тем же конденсатом, что и термобаллон.

МКТ выпускаются с пределами измерения от -50 ^оС до 300 ^оС. В качестве конденсата используется фреон-22 с пределами измерения от -25 до 80 ^оС, пропилен с пределами измерения от -50 ^оС до 60 ^оС, хлористый метил с пределами измерения от 0 до 125 ^оС, ацетон с пределами измерения от +100 до 200 ^оС, этиленбензол с пределами измерения от +160 до 300 ^оС и т.п.

Давление в термосистеме МКТ равно давлению насыщенного пара в термобаллоне. При этом зависимость между давлением насыщенного пара и температурой является вполне определенной, однозначной и известной для конденсата, которым заполенена термосистема термометра. Однако однозначная зависимость давления насыщенного пара от температуры имеет место только до определенной температуры, называемой критической.

Жидкостные манометрические термометры (МЖТ). Для заполнения термосистемы МЖТ применяют пропиловый алкоголь, метансилол, силиконовые жидкости и т.п. МЖТ позволяют измерять температуру от -150 до +300 ^оС. Они выпускаются с различными диапазонами измерения температуры в указанном интервале. Шкала МЖТ получается практически равномерной.

Жидкости, применяемые в качестве заполнителей, практически несжимаемы. В термометрах этого типа объем термобаллона для данной рабочей жидкости должен быть согласован с диапазоном измерения прибора, с изменением объема внутренней полости манометрической пружины при рабочем ходе свободного конца ее, а вместе с тем и с изменением давлением в термосистеме.

При нагреве термобаллона от до жидкость расширяется, а термобаллон увеличивает свой объем. Чем больше диапазон измерения МЖТ, тем меньше должен быть внутренний объем термобаллона при одинаковых прочих условиях. Например, для МЖТ с диапазоном измерения 40-80 ^оС длина корпуса термобаллона равна 110 мм, а с диапазоном 60-310 ^оС длина равна 18 мм. Диаметр термобаллона в обоих случаях равен 12 мм.

Основные метрологические характеристики манометрических термометров. Манометрические термометры (МТ) рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха от 5 до 50 ^оС и относительной влажности до 80%. МТ изготавливаются следующих классов точности: 1,0; 1,5; 2,5; и 4.