Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Измерение температуры в технологических процессах имеет первостепенное значение.

Для измерения температуры используется явление изменения физических параметров тел при их нагревании (изменение объема тел, его линейных размеров или электрических параметров).

Приборы, основанные на этом принципе, подразделяются на:

- термометры расширения;

- манометрические термометры;

- электрические термометры сопротивления, основанные на свойствах материалов изменять свое электрическое сопротивление при нагревании;

- термоэлектрические термометры (термопары) - приборы, в которых используется принцип термоэлектрического эффекта;

- пирометры излучения.

Термометры расширениямогут быть двух видов: жидкостно-стеклянные и механические. Принцип действия обоих термометров основан на изменении линейных размеров или объемов тел под воздействием температуры.

Жидкостно-стеклянные термометры - представляют собой устройство, в котором расширяющаяся под воздействием тепла жидкость поднимается по капиллярному столбику. По величине подъема жидкости судят о температуре среды, в которую погружен термометр.

На точность показаний стеклянно-жидкостных термометров влияет их установка. При установке необходимо создавать наилучший приток тепла к термобаллону от измеряемой среды и отвод тепла во внешнюю среду от остальной части термометра.

Недостатком стеклянных термометров является их хрупкость, невозможность дистанционной передачи и автоматической записи показаний.

Механические термометры подразделяются на два типа: биметаллические и дилатометрические. Принцип действия обоих видов механических термометров основан на относительном удлинении под влиянием температуры двух твердых тел, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения. Зависимость длины твердого тела от его температуры выражается уравнением:

L = L0×( 1+a×t )

где L0 - длина тела при температуре 0°.

a - средний температурный коэффициент линейного расширения тела, град-1 .

 

Дилатометрический термометр (рисунок 38) представляет собой закрытую с одного конца трубку 1, изготовленную из материала с высоким коэффициентом линейного расширения (медь, алюминий, латунь), в которую вставлен стержень 2, прижимаемый к ее дну рычагом 3, скреп ленным с пружиной 4. Стержень изготовлен из материала с меньшим коэффициентом расширения (кварц, сплав инвара).

Рисунок 38

 

При измерения трубку термометра полностью погружают в контролируемую среду. При изменении температуры соответственно изменяется длина трубки, а стержень практически сохраняет свои размеры. Это приводит к перемещению относительно трубки конца стержня, связанного посредством рычага 3 со стрелкой прибора.

Достоинством дилатометрических термометров является простота конструкции и надежность работы, а недостатком- большие размеры и инерционность.

Дилатометрические датчики температуры используются в качестве чувствительных элементов регулирующих устройств.

Биметаллический термометр представляет собой пружину, состоящую из двух спаянных по всей длине плоскости металлических пластин 1 и 2 , имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения – рисунок 39.

Пластина 1 изготовлена из материала с большим коэффициентом линейного расширения, а пластина 2 - с незначительным.

 

Рисунок 39

 

 

Биметаллическая пружина при изменении температуры среды изгибается в сторону материала с меньшим температурным коэффициентом расширения. Степень изгиба пружины пропорциональна величине изменения температуры, которая указывается на шкале 6 прибора при помощи стрелки 5, соединенной рычагом 4 и тягой 3 с биметаллической пружиной.

Достоинства биметаллических термометров - простота конструкции и относительно небольшие размеры, а основной недостаток - малая точность, обусловленная изменением упругих свойств пружины из-за “усталости”.

Механические термометры не получили распространения как самостоятельные измерительные приборы, а используются в качестве чувствительных элементов в устройствах дискретного регулирования и сигнализации температуры.

Манометрические термометры- действие основано на изменении давления в заполненном рабочим веществом замкнутом объеме (системе) в зависимости от изменения температуры.

Манометрические термометры являются показывающими, сигнализирующими и самопишущими. Манометрический термометр представляет собой замкнутую систему, состоящую из термобаллона 1, капилляра 2 и одновитковой или многовитковой пружины 3 – рисунок 40. Термобаллон представляет собой стальную трубку, закрытую с одного конца, а с другого соединенную с капилляром. Капилляр изготавливается из бесшовной стальной или медной трубки, внутренним диаметром 0,1 ¸ 0,5 мм.

 

Рисунок 40

 

Одновитковая пружина изготовляется из стальной или латунной трубки овального сечения, согнутой по окружности на угол 270°. Подвижный конец трубки наглухо закрыт, а неподвижный соединен с капилляром.

При изменении температуры изменяется соответственно внутреннее давление в замкнутой системе и пружина стремится принять форму круга, в результате чего она частично выпрямляется, вызывая при этом перемещение стрелки прибора, соединенного с подвижным концом пружины передаточным механизмом 4.

Манометрические приборы с одновитковой пружиной (типа ТС-100, ЭКТ-1, ЭКТ-2) включают два предельных контакта 1 и 2, укрепленных на подвижных указателях, которые могут быть установлены в любых точках шкалы, показывающая стрелка прибора также имеет контакт 3 – рисунок 41.

Контакты предельных указателей и показывающей стрелки изолированы друг от друга. Один из указателей соответствует минимальному значению измеряемой температуры, другой - максимальному. Если измеряемая температура находится в заданном диапазоне, то контакты указателей разомкнуты. При достижении одного из предельных значений температуры, контакт показывающей стрелки замкнет контакт соответствующего предельного указателя, в результате чего замыкается электрическая цепь и загорается сигнальная лампочка, при замыкании контакта второго предельного указателя включается вторая сигнальная лампочка.

Рисунок 41

Пирометры излучения - служат для измерения теплового состояния тел, нагретых до высоких температур бесконтактным методом. Принцип их работы основан на улавливании лучистой энергии нагретого тела с помощью оптической системы. Разные тела по-разному излучают и поглощают тепловую энергию. Одни - большую часть попадающей на них тепловой энергии поглощают, а меньшую отражают, а другие - наоборот. Поэтому, для того чтобы можно было сравнивать по улавливаемому потоку тепловой энергии тела, пользуются понятием “абсолютно черного тела”.

Абсолютно черное тело - это тело, которое поглощает все падающие на него лучи и излучает максимум энергии при данной температуре. Различные тела и материалы характеризуются коэффициентом черноты полного или частичного излучения. Частичным (монохроматическим) излучением тела называется излучение на какой-нибудь одной волне спектра. Для измерений чаще всего пользуются красной полосой спектра.

Пирометры излучения делятся на пирометры полного излучения - радиационные и пирометры частичного излучения - оптические.

Пирометры полного излучения улавливают и измеряют излучение всех полос спектра. Рассмотрим схему действия радиационного пирометра – рисунок 42.

 

Рисунок 42

 

Тепловое излучение поверхности нагретого тела 1 воспринимается пирометром 2. Лучистая энергия концентрируется на термобатарее 3. Термобатарея состоит из десяти последовательно соединенных U- образных миниатюрных термопар с электродами из хромель - капель. Э.д.с. термобатареи передается к показывающему прибору 4, который проградуирован в °С.

В пирометрах частичного излучения сравнивается яркость монохроматического излучения тела, температуру которого измеряют с яркостью образцового источника излучения.

Выпускают два типа пирометров частичного излучения : визуальные и фотоэлектрические.

В визуальных пирометрах яркость тела и образцового источника излучения сравнивается наблюдателем.

В фотоэлектрических пирометрах яркость сравнивается с помощью фотоэлементов или фотосопротивлений.

 

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:854

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.