Принцип действия манометрического термометра

Манометрические термометры. Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от

6.1.1 Принцип действия

Принцип действия манометрических термометров основан на зависимости давления рабочего (термометрического) вещества в замкнутом объеме (термосистеме) от температуры. В соответствии с агрегатным состоянием вещества в термосистеме манометрические термометры подразделяют на газовые, жидкостные и конденсационныс (парожидкостные).

Манометрические термометрыры могут быть использованы для измерения температур от минус 150 до плюс 600 ºС. Диапазон измерения определяется наполнителем термосистемы. Термометры со специальными наполнителями (расплавленными металлами) пригодны для измерения температуры от 100 до 1000 ºС.

Замкнутая термосистема манометрического термометра, показанная на рисунке 6.1, состоит из термобаллона 2, соединительного капилляра 1 и манометрической пружины 6. Чувствительный элемент термометра (термобаллон) погружается в объект измерения, и термометрическое вещество в термобaлоне достигает температуры измеряемой среды. При изменении температуры рабочего вещества в термобaллоне изменяется давление, которое: через капиллярную трубку передается на пружинный манометр, являющийся измерительным прибором манометрического термометра.

Рисунок 6.1 – Схема манометрического термометра: 1 – соединительный капилляр; 2 – термобаллон; 3 – зубчатый сектор; 4 – показывающая стрелка; 5 – шкала; 6 – манометрическая пружина; 7 – зубчатая трибка; 8 – система тяги сектора с манометрической пружиной.

Изменение температуры контролируемой среды воспринимается заполнителем термосистемы через термобаллон 2 и преобразуется в изменение давления, под действием которого манометрическая трубчатая пружина 6 с помощью тяги 8, сектора 3 и трибки 7 премещает стрелку 4 относительно шкалы 5. Термобаллон представляет собой цилиндр, изготовленный из латуни или специальных сталей, стойких к химическому воздействию измеряемой среды.

Геометрические размеры термобаллона зависят от типа термометров и от задач измерения. Так, диаметр термобаллона находится в пределах 5 — 30 мм, а его длина 60 — 500 мм. Капилляр, соединяющий термобаллон с манометрической пружиной, представляет собой медную или стальную трубку с внутренним диаметром 0,1 — 0,5 мм. Длина капиллярной трубки в зависимости от эксплуатационных требований может быть от нескольких сантиметров до 60 м. Медные капилляры имеют стальную защитную оболочку, предохраняющую их от повреждений при монтаже и эксплуатации. Для улучшения метрологических характеристик манометрических термометров к манометрическим пружинам предъявляют ряд требований. Так, с целью уменьшения температурной погрешности пружина должна иметь по возможности малый объем. Кроме того, пружина должна иметь возможность раскручиваться на большой угол и свободный ее конец должен обладать значительным тяговым усилием для механического перемещения дополнительных устройств.

В зависимости от конструкции измерительной системы манометрические системы бывают показывающими, самопишущими бесшкальными со встроенными датчиками для дистанционной передачи показаний на расстояние. Манометрические термометры бывают: газовые, жидкостные, конденсационные. В данной работе представлен манометрический, жидкостный термометр.

Дата добавления: 2015-01-13; просмотров: 4044;

Манометрические термометры. Устройство. Принцип действия.

Манометрические термометры по принципу действия могут быть разделены на два типа: 1) газовые и жидкостные и 2) паровые.

Рис. 269. Схема устройства манометрического термометра: 1 — термометрический баллон; 2 — капиллярная трубка; 3 — полая манометрическая пружина; 4 — тяга; 5 — зубчатый сектор; 6— стрелка; 7—шкала.

Манометрические термометры предназначены для дистанционного измерения и регистрации температуры газов, паров и жидкостей. В некоторых случаях манометрические термометры изготавливаются со специальными устройствами, преобразующими сигнал в электрический и позволяющими производить регулирование температуры.

В основу действия манометрических термометров положена зависимость давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от состояния рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры. Конструктивно они представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в объект измерения и при изменении температуры рабочего вещества происходит изменение давления в замкнутой системе, которое через капиллярную трубку передается на манометр. В зависимости от назначения манометрические термометры бывают самопишущими, показывающими, бесшкальными со встроенными преобразователями для дистанционной передачи измерений. Достоинство данных термометров является возможность их применения на взрывоопасных объектах. К недостаткам относится невысокий класс точности измерения температуры (1,5, 2,5), необходимость частой периодической поверки, сложность ремонта, большие размеры термобаллона.

Термометрическим веществом для газовых манометрических термометров служит азот или гелий. Особенностью таких термометров является достаточно большой размер термобаллона и, как следствие, значительная инерционность измерений. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +600°С, шкалы термометров равномерны. Для жидкостных манометрических термометров термоэлектрическим веществом является ртуть, толуол, пропиловый спирт и т.д. Благодаря большой теплопроводности жидкости, такие термометры менее инерционны по сравнению с газовыми, но при сильных колебаниях температур окружающей среды погрешность приборов выше, вследствие чего при значительной длине капилляра для жидкостных манометрических термометров применяют компенсационные устройства. Диапазон измерения температур (при ртутном заполнении) составляет от -30 до +600°С, шкалы термометров равномерны. В конденсационных манометрических термометрах применяются легкокипящие жидкости пропан, этиловый эфир, ацетон и т.д. Заполнение термобаллона происходит на 70%, оставшуюся часть занимает пар термоэлектрического вещества. Принцип работы конденсационных термометров основан на зависимости давления насыщенного пара низкокипящей жидкости от температуры, что исключает влияние изменения температуры окружающей среды на показания термометров. Термобалоны данных термометров достаточно малы, как следствие, эти термометры наименее инерционны из всех манометрических термометров. Также конденсационные манометрические термометры обладают высокой чувствительностью, связи с нелинейной зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +350°С, шкалы термометров не равномерны.

Устройство манометрических термометров

Манометрические термометры предназначены для непрерывного местного и дистанционного измерения температуры жидких и газообразных нейтральных к материалу измерительного термобаллона сред в стационарных условиях.

Принцип действия манометрических термометров основан на измерении давления (объема) рабочего вещества в замкнутом объеме в зависимости от температуры чувствительного элемента.

Конструктивно термометр состоит из термобаллона (чувствительного элемента), капилляра и деформационного манометрического преобразователя, связанный со стрелкой прибора.

Рисунок 1: 1.Термобаллон; 2.Капиллярная трубка; 3.Манометрическая пружина; 4.Тяга; 5.Секторный механизм; 6.Стрелка; 7.Шкала

Термобаллон 1 помещают в зону контролируемой температуры. При измерении температуры объекта изменяется объем рабочего вещества в замкнутой системе прибора. Это приводит к изменению давления, действующего на манометрическую пружину 3, которая деформируясь, перемещает с помощью тяги 4 и сектор 5 стрелку 6 относительно шкалы 7.

В зависимости от вещества, заполняющего термосистему, манометрические термометры делятся на газовые (ТГП) и парожидкостные или конденсационные (ТКП). Газовые в качестве наполнителя используют в основном азот, а конденсационные – ацетон, метил хлористый, фреон.

Классификация манометрических термометров

В зависимости от выполняемых функций манометрические термометры разделяются на показывающие рис.2; сигнализирующие (электроконтактные) рис.3; самопишущие рис.4; взрывозащищенные рис.5.

Рис 2. Термометр манометрический показывающий Рис 3. Термометр манометрический электроконтактный

Рис 4. Термометр манометрический самопишущий Рис.5 Термометр манометрический взрывозащищенный

Достоинства и недостатки манометрических термометров

К достоинству манометрических термометров можно отнести: возможность измерения температуры без использования источников питания; простота конструкции; виброустойчивость; взрывобезопасность; нечувствительность к внешним магнитным полям и доступная цена.

К недостаткам можно отнести: относительно невысокая точность измерения; трудность ремонта при разгерметизации измерительной системы; низкая прочность капилляра и небольшое расстояние дистанционной передачи показаний; значительная инертность.

Манометрический термометр, назначение, принцип действия

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 11

Эти приборы служат для измерения температуры от -120 до +600 °С. В зависимости от рабочего вещества замкнутой системы манометрические термометры подразделяются на газозаполненные (газовые), система которых заполнена инертным газом (азотом) при начальном давлении 0,98-4,9 МПа (для уменьшения барометрической погрешности), позволяющие измерять температуру в пределах 0-600 °С; жидкозаполненные (жидкостные), система которых заполнена ртутью (при измерении температуры в интервале -30 до 600 °С) или ксилолом (при измерении температуры в интервале -40 до 200°С) при начальном давлении 1 47-1,96 МПа, и конденсационные, в которых термобаллон частично (на 2/3) заполнен низкокипящей жидкостью (хлорметилом, хлорэтилом, ацетоном и др.), позволяющие измерять температуру в интервале от -25 до 250 °С (давление насыщенного пара в системе термометра изменяется непропорционально изменению температуры, поэтому шкала конденсационного прибора получается неравномерной).

Промышленностью выпускаются манометрические термометры различных типов: показывающие газовые и жидкостные (ТПГ4, ТПЖ4), показывающие газовые и жидкостные с пневматической и электрической дистанционными передачами, преобразующими температуру в унифицированный пневматический или электрический сигнал (ТПГ4-П, ТПЖ4-У1), показывающие и сигнализирующие газовые и парожидкостные (ТПГ-СК, ТПП-СК), самопишущие газовые и жидкостные с пневматическим регулирующим устройством (ТГ-711Р, ТЖ-711Р). Основная погрешность манометрических термометров составляет ±0,5-2,5.

На рисунке 1 показана схема манометрического термометра.

Прибор состоит из термобаллона 6, капиллярной трубки 5, трубчатой одновитковой или многовитковой пружины), держателя 4, поводка 2, зубчатого сектора 3.Термобаллон, капилляр и трубчатая пружина образуют замкнутую термосистему, заполненную рабочим веществом. При измерениях термобаллон помещают в контролируемую среду. При нагревании термобаллона давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение давления воспринимается трубчатой пружиной, свободный конец которой отклоняется и через передаточный механизм перемещает перо или стрелку по шкале, которая градуируется непосредственно в градусах.

Рисунок 1 — Схема манометрического термометра с трубчатой пружиной

Термобаллон представляет собой стальную или латунную трубку, с одного конца закрытую, а с другого соединенную с капилляром. Капилляр изготовляют из медной или стальной трубки с внутренним диаметром 0,15-0,5 мм и длиной до 60 м. Снаружи он защищен от механических повреждений оцинкованной стальной оплеткой.

При установке манометрического термометра положение термобаллона для газовых и жидкостных термометров может быть любым, а для конденсационных — вертикальным. При этом термобаллон помещается в середину потока. В случае измерения температуры агрессивной среды или среды, находящейся под большим давлением (свыше 6,27 МПа), термобаллон устанавливается в защитной гильзе, заполненной маслом или медными опилками. Корпус прибора должен располагаться вертикально на месте, свободном от вибраций и защищенном от нагревательных устройств. Капилляр крепится к стенке при помощи крючков или скоб. Для защиты от механических воздействий его заключают в трубу. Температура окружающей среды не должна превышать 60 °С.

Манометрические термометры широко применяются в пищевых производствах для дистанционного измерения, сигнализации и регулирования температуры, например в линиях подачи горячей воды, варочных колоннах, котлах и других теплообменных аппаратах.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Основным элементом манометрического термометра является герметическая термосистема, которая состоит из термобаллона, воспринимающего температуру измеряемой среды, соединительного дистанционного капилляра и упругого чувствительного элемента. Система заполнена рабочим веществом, изменяющим свои параметры (давление, объем) под воздействием температуры.
Манометрические термометры относятся к приборам прямого преобразования и служат для дистанционного измерения температуры до 1000°С. Выпускаются термометры следующих классов точности: 1; 1,5; 2,5; 4. В зависимости от термометрического вещества, заполняющего систему, они подразделяются на газовые (азот, гелий), жидкостные (спирт, ртуть) и конденсационные (пары ацетона, метила и др.).
Манометрический термометр (рис. 1) действует по следующей схеме: изменение давления рабочего вещества в термобаллоне 9 через соединительную трубку 8 воспринимается манометрической пружиной 5, которая, раскручиваясь, через передаточный механизм, состоящий из тяги 7, трибки 3 и сектора 4, приводит в движение стрелку 1 относительно шкалы прибора 2.
Рис. 1. Принципиальная схема манометрического термометра: 1— стрелка, 2 — шкала, 3 — трибка, 4 — сектор, 5 — манометрическая пружина, 6 — демпфер, 7 — тяга, 8 — соединительная трубка, 9 — термобаллон
На рис. 2 показана электрокинематическая схема сигнализирующего манометрического термометра типа ТСМ.
Рис. 2. Электрокинематическая схема сигнализирующего манометрического термометра: 1 — шкала, 2 — красный передвижной указатель, 3 — показывающая стрелка, 4 — желтый передвижной указатель, 5 — выключатель, 6 — сигнальные лампочки, 7 — арретир, 8 — разъемная колодка, 9, 10 — секторы с контактами, 11 — контактные щеточки, 12 — поводок, 13, 19 — рычажное передаточное устройство, 14 — ось стрелки, 15 — термобаллон, 16 — соединительная трубка (дистанционный капилляр), 17 — манометрическая пружина, 18 — вал.
Герметически замкнутая система состоит из термобаллона 15, соединительной трубки (дистанционного капилляра) 16 и манометрической пружины 17. Деформация пружины 17 посредством рычажного передаточного устройства 13, 19 вызывает отклонение показывающей стрелки 3 по шкале 1 прибора. С осью 14 стрелки жестко связаны контактные щеточки 11, скользящие по двум секторам с контактами 10, 9. Один из секторов связан с желтым 4, а другой с красным 2 передвижными указателями, установленными на требуемую отметку шкалы при помощи арретира 7. Замыкание соответствующего контакта происходит при подходе показывающей стрелки 3 к передвижному указателю 4.
При повышении температуры происходит замыкание контакта, соответствующего красному передвижному указателю 2, причем первый контакт, соответствующий желтому указателю 4, остается замкнутым.
Основные характеристики манометрических термометров приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные характеристики манометрических термометров Источниками погрешностей при измерении температуры манометрическими термометрами являются: гистерезис манометрической пружины, деформация которой нарушает однозначную зависимость давления в термосистеме от показаний термометра при прямом и обратном ходах; отклонение атмосферного давления от нормального, вследствие чего изменяется действующее на манометрическую пружину давление, равное разности между давлением в термосистеме и атмосферным; изменение высоты положения термобаллона относительно манометрической пружины; изменение упругости манометрической пружины вследствие отклонения ее температуры от нормальной.
К недостаткам манометрических термометров следует отнести их большую инерционность, относительно невысокую точность измерений, трудность ремонта при разгерметизации термосистемы, необходимость частых поверок (гистерезис пружины).
Видео по теме: «Принцип действия манометрических термометров»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *