Схема жидкостный термометр – принцип действия, схема и т.д.

Устройство и принцип действия жидкостных термометров — Мегаобучалка

Самые старые устройства для измерения температуры — жидко­стные стеклянные термометры — используют термометрическое свойство теплового расширения тел. Действие термометров осно­вано на различии коэффициентов теплового расширения термомет­рического вещества и оболочки, в которой оно находится (термо­метрического стекла или реже кварца).

Жидкостной термометр состоит из стеклянных баллона 1, ка­пиллярной трубки 3 и запасного резервуара 4 (рис. 3-1). Термомет­рическое вещество 2 заполняет баллон и частично капиллярную трубку. Свободное пространство в капил­лярной трубке и в запасном резервуаре заполняется инертным газом или может находиться под вакуумом (при температурах меньше +100°С). Запасный резервуар или выступающая за верхним делением шкалы часть капил­лярной трубки служит для предохранения термометра от порчи при чрезмерном перегреве.

О температуре судят по величине видимого измене­ния объема термометрического вещества. Температуру отсчитывают по высоте уровня в капиллярной трубке. Градусная шкала наносится либо непосредственно на внешнюю поверхность массивного толстостенного капил­ляра (палочный термометр), либо на специальную шкальную пластинку, располагаемую внутри внешней стеклянной оболочки термометра (термометр с вложен­ной шкалой), либо на прикладную шкальную пластинку, к которой прикрепляется капиллярная трубка.

В качестве термометрического вещества чаще всего применяют химически чистую ртуть. Она не смачивает стекла и остается жидкой в широком интервале темпера­тур. Некоторым недостатком ртути является малое зна­чение ее коэффициента расширения. Нижний предел из­мерения ограничивается температурой затвердевания ртути и ра­вен минус 35°С. Верхний предел измерения ртутным термометром определяется допустимыми температурами для стекла: 600°С у об­разцовых термометров и 500°С у технических (ГОСТ 2823—59). При замене стекла кварцем верхний предел измерения несколько уве­личивается.

Так как температура кипения ртути при нормальном атмо­сферном давлении равна 356,58°С, то для термометров, предназна­ченных для измерения высоких температур, пространство над ртутью в капиллярной трубке заполняется инертным газом под дав­лением. Для термометров со шкалой до 500°С давление газа дости­гает 20 бар (20- 105н/м2).

Рис. 3-1. Схема жидкост­ного стеклян­ного тер­мометра

Кроме ртути, в качестве термометрического вещества в стеклян­ных термометрах применяются и другие жидкости, преимущест­венно органического происхождения (этиловый спирт, метиловый спирт, керосин, толуол).

Основные достоинства стеклянных жидкостных термометров — простота употребления и достаточно высокая точность измерения даже для термометров серийного изготовления.

К недостаткам стеклянных термометров можно отнести: плохую видимость шкалы (если не применять специальной увеличительной оптики) и невозможность автоматической записи показаний (если исключить применение замедленной киносъемки), передачи пока­заний на расстояние (если не пользоваться средствами телевиде­ния) и ремонта (разбитый термометр восстановить нельзя!).

Стеклянные жидкостные термометры имеют весьма широкое применение и выпускаются следующих основных разновидностей:

1. Технические ртутные, с вложенной шкалой, с погружаемой в измеряемую среду нижней частью, прямые и угловые. Термометры изготовляются со шкалами от -35 до +50°С и от 0°С до 50; 100; 150; . . .; 500°С. Цена наименьшего деления шкалы в пределах измерения до +50°С составляет 0,5 или 1°С и, постепенно возрастая, достигает 5 или 10°С при верхних пределах измерений 450 и 500°С.

2. Лабораторные ртутные, палочные или с вло­женной шкалой, погружаемые в измеряемую среду до отсчитываемой температурной отметки, прямые, небольшого на­ружного диаметра (5—11 мм). Термометры по пределам измерения и цене деления шкалы подразделяются на четыре группы. Наибо­лее точные термометры с ценой деления шкалы 0,1°С имеют интер­вал измерения 50°С, например от +150 до +200°С (не выше + 350°С). Верхний предел измерения для шкал, начинающихся от 0°С, равен 500°С при цене деления шкалы 2°С.

3. Жидкостные (не ртутные) термометры выпускаются в различном конструктивном оформлении, в том числе с прикладной шкальной пластинкой, для измерения температур от —190 до +100°С.

4. Повышенной точности и образцовые ртутные термометры с верхним пределом измерения 600°С характеризуются малой ценой деления шкалы — до 0,0ГС.

5. Электроконтактные ртутные термометры с вложенной шка­лой, с впаянными в капиллярную трубку контактами для разры­вания (или замыкания) столбиком ртути электрической цепи. Изго­товляются для измерения либо постоянной температуры контакти­рования, либо произвольно изменяемой в пределах от 0 до 300°С.

6. Специальные термометры, в том числе максимальные (меди­цинские и др.), минимальные, метеорологические и другого назна­чения.

megaobuchalka.ru

Жидкостные термометры. Устройство. Принцип действия.




Жидкостный термометр — это, тот самый стеклянный термометр, который можно увидеть практически повсеместно. Жидкостные термометры могут быть как бытовыми, так и техническими (например, термометр ттж — термометр технический жидкостный). Жидкостный термометр работает по самой простой схеме — при изменении температуры, объем жидкости внутри термометра изменяется и при увеличении температуры – жидкость расширяется и ползет вверх, а при уменьшении — наоборот. Обычно в жидкостных термометрах применяется либо спирт, либо ртуть.

Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.

В связи с запретом применения ртути во многих областях деятельности ведется поиск альтернативных наполнений для бытовых термометров. Например, такой заменой может стать сплав галинстан.

Жидкостный термометр — это, как правило, термометр из стекла (стеклянный термометр) , увидеть который можно практически везде. Жидкостные термометры бывают как бытовыми, так и техническими (термометр ттж — термометр технический жидкостный) . Жидкостный термометр работает по простой схеме — объем жидкости внутри термометра изменяется при изменении температуры вокруг нее. Жидкость, находящаяся в термометре, занимает меньший объем капилляра при низкой температуре, а при высокой температуре жидкость в столбике термометра начинает увеличиваться в объеме, тем самым будет расширяться, и подниматься вверх. Обычно в жидкостных термометрах применяется либо спирт, либо ртуть. Температура, измеряемая жидкостным термометром, преобразуется в линейное перемещение жидкости, шкала наносится прямо на поверхность капилляра или прикрепляется к нему снаружи. Чувствительность термометра зависит от разности коэффициентов объемного расширения термометрической жидкости и стекла, от объема резервуара и диаметра капилляра. Чувствительность термометра обычно лежит в пределах 0,4…5 мм/С (для некоторых специальных термометров 100…200 мм/°С) . Технические жидкостные стеклянные термометры применяют для измерения температур от -30 до 600°С. При монтаже стеклянного технического жидкостного термометра его часто помещают в защитную металлическую оправу для изоляции прибора от измеряемой среды. Для уменьшения инерционности измерения в кольцевой зазор между термометром и стенкой оправы при измерении температуры до 150°С заливают машинное масло; при измерении более высоких температур в зазор насыпают медные опилки. Как любые другие точные приборы, промышленные технические термометры требуют проведения регулярной поверки.



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.











infopedia.su

Жидкостные термометры. Устройство и принцип действия.

Жидкостные термометры встречаются повсеместно: в быту и на производстве. Схема работы устройства простая – измеряется объем жидкости при изменении температуры: при повышении жидкость расширяется, а при уменьшении – сокращается и ползет вниз.

Особенности устройства

Жидкостный термометр – это герметичная система, включающая баллон, который соединен с манометром посредством капилляра. Термоемкость погружают в среду измерения. Когда температура рабочей жидкости повышается или понижается, давление в замкнутой системе меняется, что отражается на шкале измерения.

Температура отражается в линейном перемещении жидкости. Градуировку наносят на стеклянный капилляр или крепят снаружи. Точность работы зависит от разности коэффициентов стекла и расширения в объеме термометрического состава, а также от диаметра капилляра и объема резервуара.

Чувствительность находится в пределах 0,4-5 мм/°С, специальные приборы выпускаются с параметром 100-200 мм/°С. Техническими приборами измеряют температуру от -30 до 600°С. Установку таких устройств выполняют посредством размещения в оправе из металла, обеспечивающей изоляцию от измеряемой среды.

Нюансы конструкции:

  • при измерении температуры до 150°С с целью снижения инертности зазор между кольцом крепления защитной оправы и термометром заполняют машинным маслом;
  • при измерении температур свыше 150°С в зазор засыпают опилки из меди.

Каждый технический термометр ТТЖ обязательно должен проходить регулярные проверки, для гарантии точной работы.

Типы и принцип действия приборов

Манометрические термометры предназначены для измерения и регистрации температуры жидкостей, паров, газов на расстоянии. Выпускаются различные по назначению приборы, они могут быть: показывающими, самопишущими, бесшкальными, имеющими встроенные преобразователи для передачи результатов измерений дистанционно. Среди преимуществ устройств – возможность использования на взрывоопасных объектах.

К недостаткам относят:

  • низкий класс точности измерения – 1,5 и 2,5;
  • необходимость регулярной проверки;
  • сложный ремонт;
  • термобаллон большого размера.

В зависимости от состояния рабочего вещества различают газовые, жидкостные, паровые приборы.

Газовые

Термометрическим веществом в газовых устройствах выступает гелий или азот. Приборы имеют термобаллон большого размера, что влияет на инертность проводимых измерений температур – от -50 до +600°С.

Жидкостные

Термометры заполняют ртутью, пропиловым спиртом, толуолом и другими термоэлектрическими веществами. Высокая теплопроводность жидкости обеспечивает приборам меньшую инертность, чем у газовых аналогов. Однако в случае значительных температурных перепадов погрешность становится выше.

Конденсационные

В конденсационных приборах используют пропан, ацетон, этиловый спирт. Баллон заполняется на 70%, остальной объем занимает пар. Принцип действия основан на зависимости давления пара от температуры. Устройства имеют небольшие термобаллоны – отличаются меньшей инерцией по сравнению с аналогами, обладают высокой чувствительностью. Диапазон измерений -50 до +350°С.

pue8.ru

1.3 Жидкостные стеклянные термометры

Принцип
действия стеклянных жидкостных
термометров основан на расширении
термометрической жидкости, заключенной
в термометре, в зависимости от температуры.
По своей конструкции эти термометры
подразделяются на палочные и с вложенной
шкалой.

Палочные
стеклянные термометры (рисунок 1.5а)
выполняются в виде толстенного капилляра
1
с припаянным к нему резервуаром 2.
Шкала термометра 3
наносится на наружной поверхности
капилляра.

Стеклянные
термометры с вложенной шкалой (рисунок
1.5б) состоят из стеклянного резервуара
2
с припаянным к нему капилляром 1,
пластины 3
с нанесенной на нее шкалой и оболочки
4,
которая припаивается к резервуару.

Измеряемая
температура среды, в которую помещается
резервуар термометра, определяется по
изменению объема термометрической
жидкости, т.е. по уровню жидкости в
капилляре. В связи с тем, что одновременно
с расширением термометрической жидкости
происходит также расширение резервуара
и капилляра, видимое расширение жидкости
оказывается несколько меньше
действительного. Это явление иллюстрируется
сравнением приведенных в таблице 1.2
значений действительных и видимых (с
учетом расширения стекла) температурных
коэффициентов объемного расширения
наиболее распространенных термометрических
жидкостей.

Рисунок
1.5 – Жидкостные стеклянные термометры

а),
в) — палочные; б), г), д) — с вложенной шкалой

Среди
жидкостных термометров наибольшее
распространение получили ртутные.
Нижний предел ртутных термометров –35
0С
определяется температурой затвердевания
ртути. Верхний предел измерения +600 0С
определяется прочностными характеристиками
стекла.

В
связи с тем, что температура кипения
ртути при атмосферном давлении значительно
меньше верхнего предела применения
ртутных

термометров,
объем капилляра над ртутью заполняется
инертным газом с давлением выше 3 МПа.

Для
использования в системах автоматического
регулирования и сигнализации выпускаются
ртутные электроконтактные термометры,
в которых при достижении заданной
температуры ртуть замыкает электрическую
цепь между введенными в капилляр
электродами (термометр таким образом
выполняет роль температурного реле).
Электроконтактные термометры могут
быть с постоянно впаянными электродами
(рисунок 1.5 в – термометр ТК4) или с
подвижным электродом-задатчиком
(рисунок 1.5 г – термометр ТЭК; 1.5 д –
термометр ТПК). В первом случае заданная
температура для данного термометра
изменяться не может, а во втором может
быть установлена на любом значении в
пределах шкалы.

Таблица 1.2 —
Характеристики термометрических
жидкостей

Жидкость

Температура,
0С

Пределы
применения, 0С

Температурный
коэффициент объемного расширения,
105К-1

затвердевания

кипения

нижний

верхний

действит.

видимый

Ртуть

Толуол

Этиловый
спирт

Пентан

-38,9

-97,2

-114,5

-200

356,6

109,8

78,0

36

-35

-90

-80

-200

600

200

70

20

18

109

105

92

16

107

103

90

Наибольший
интерес из них представляет термометр
с подвижным контактом типа ТПК. Это
термометр с вложенной шкалой, в капилляр
1
которого введен подвижный контакт из
вольфрамовой проволочки 5.
Проволочка верхним концом закреплена
на гайке овального профиля 6,
которая может перемещаться по винту 7
вверх и вниз. Для перемещения гайки с
проволочкой и установления заданной
температуры необходимо вращать винт
7.
Воздействие на винт производится
бесконтактным способом посредством
вращения магнита 8,
установленного в верхней части корпуса
прибора. При этом магнитное поле
вращающегося магнита вовлекает во
вращение ферромагнитную головку винта
9,
и винт поворачивается. В нижнюю часть
капилляра впаян второй электрод 10.
При достижении заданной температуры
ртуть доходит до нижнего конца проволочки
5
и замыкает электрическую цепь между
проволочкой и электродом 10.
Контакты для подключения термометра к
схеме расположены в головке прибора.
Прибор снабжен двумя шкалами. Нижняя
11
служит для измерения температуры, а
верхняя шкала 12
– для установки заданного значения:
указателем задания служит положение
гайки 6.

studfiles.net

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.

studfiles.net

Термометры — конструкции, принцип работы

Температура, наряду с давлением, является самым важным параметром при эксплуатации систем отопления. Ведь именно температура является определяющим фактором работы отопительных приборов. Именно по температуре нормируются Санитарные Нормы и Правила (СНиП), по которым температура воздуха в помещении не должна быть ниже 18°С. Какое будет давление в системе – не столь важно, главное, чтобы его хватало для достижения наивысшей точки системы, а вот температуру в помещении ощущает каждый потребитель. На котельных имеются специальные температурные графики, на которых отображается зависимость температуры воды, подаваемой в систему отопления, от температуры наружного воздуха.

Жидкостные термометры

Именно поэтому немаловажно, наряду с давлением, контролировать также и значения температуры теплоносителя. Для этого и существуют термометры. По принципу действия их разделяют на:
термометры расширения, которые основаны на расширении жидкостей или твердых тел (металлов) при нагревании. К ним относятся жидкостные термометры, манометрические и биметаллические;
электрические, к которым относятся термоэлектрические термометры и термометры сопротивления.

Подробнее остановимся лишь на нескольких видах термометров, наиболее встречающихся в котельных и ЦТП.

Термометры жидкостные состоят из стеклянной капиллярной трубки и шкалы с делениями, которые обозначают градусы. Нижний конец трубки соединен с резервуаром, который заполнен жидкостью, верхний конец – запаян. При нагревании жидкость, как известно, расширяется, и высота столба ее в капилляре соответствует определенной температуре. По форме нижней части трубки жидкостные стеклянные термометры классифицируют на прямые и угловые. В обозначениях это указывается как тип А и тип Б.
В промышленности наиболее распространены ртутные термометры. Их применяют для измерения температур в диапазонах от -35 до + 600°С. Правильность показаний жидкостного термометра во многом зависит от правильности его установки на трубопроводе. При измерениях температур до +150°С гильзу, в которую ставится термометр, заполняют машинным маслом. Для защиты термометра на гильзу обязательно должна навертываться оправа, которая изготавливается из металла с низкой теплопроводностью.

Манометрический термометр WIKA

Принцип работы манометрических термометров основан на повышении давления находящихся в замкнутой системе жидкости или газа при увеличении их температуры. В зависимости от применяемого рабочего вещества изменяются и пределы измеряемых температур. В целом, они колеблются в диапазоне от -200 до +1000°С.

Основными частями манометрического термометра являются термобаллон и гибкая капиллярная медная трубка длиной до 6 м, которая соединяет баллон с трубчатой пружиной. При нагреве жидкости происходит повышение давления, которое передается пружине. Пружина, в момент выпрямления воздействует на тягу и поворачивает стрелку показывающего манометра.

При эксплуатации манометрических термометров особое внимание нужно обращать на обеспечение сохранности капилляра, а также плотности его соединения с термобаллоном и вторичным прибором. Крепление капилляра к стенам осуществляется специальными скобами. В необходимых случаях капилляр может прокладываться в трубе или под металлическим угольником. При установке также следует помнить, что прокладку капилляра нельзя осуществлять вблизи нагретых поверхностей и приборов отопления.

Биметаллические термометры

Работа биметаллического термометра основана на использовании в конструкции его чувствительного элемента двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. Металлические пластины прочно соединены между собой (чаще всего сваркой) и вместе образуют биметаллический элемент (пластину или спираль), который при нагревании расширяется и вращает соединенную с ней стрелку термометра.

В конструкцию типового биметаллического термометра входит круглый корпус, в котором имеется циферблат, кинематический механизм со стрелкой и чувствительный биметаллический элемент в защитной трубке.

Класс точности приборов составляет 2,5, диапазон измерений — от -70 до +600°С.  Погрешность при низких диапазонах составляет около 1 градуса, при более высоких пределах погрешность доходит до 10 градусов.

Достоинствами биметаллических термометров по сравнению с жидкостными является механическая прочность и нечувствительность к скачкам давления. Поэтому использование в котельных по возможности именно биметаллических термометров является более предпочтительным.

Конструкция биметаллического термометра

 

teplovichek.com

принцип действия, схемы и т.д.

Биметаллический термометр — это прибор для измерения температуры, принцип работы которого основан на расширении и сжатии твердых тел.

Биметаллический термометр

Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Прочность биметаллических термометров делает их приемлемыми для промышленного применения. Более того, биметаллические термометры способны противостоять температурам за пределами диапазона измерений.

Выход за пределы диапазона измерений означает, что термометр подвергается воздействию температур, которые либо выше, либо ниже самых высоких или самых низких показаний температуры на шкале термометра.

Схема биметаллического термометра

Что касается недостатков, то металлы, из которых изготавливаются биметаллические элементы термометров подвержены одному существенному дефекту, который отсутствует в жидкостных системах или манометрических системах. Так металлы могут закаливаться при воздействии температур свыше 1000°C в течение длительного времени. Закаливание биметаллических элементов понижает их чувствительность к изменениям температуры. Когда это происходит, то элемент не будет расширяться и как обычно при нагревании и сжиматься как обычно при охлаждении. Поэтому при повышении температуры стрелка не будет двигаться пропорционально повышению температуры. Когда температура будет понижаться, то стрелка не будет перемещаться пропорционально понижению температуры. Биметаллический элемент с закаленным элементом может слабо реагировать на повышение температуры и сильно реагировать на понижение температуры.

Принцип работы биметаллического термометра

У биметаллического термометра есть стрелка и шкала, с которой ведется отсчет показаний. Трубка биметаллического термометра служит в качестве контейнера, куда помещается для стержня и биметаллического элемента.

Биметаллический стержень (стержень, изготовленный из двух различных металлов, скрепленных вместе) может использоваться в качестве компенсатора в манометрических системах. Биметаллический элемент биметаллического термометра сходен с биметаллическим стержнем. Он также изготовлен из двух различных металлов, которые сжимаются или расширяются с различной степенью при изменениях температуры. Металл верхней части при нагревании расширяется больше, чем нижний, поэтому стержень изгибается в направлении, показанном на рисунке ниже. Металл наверху также сильнее сжимается при охлаждении и заставляет стержень изгибаться в противоположном направлении.

Биметаллический элемент реагирует на изменения температуры

Виды биметаллических термометров

Спиральный

Часто биметаллические элементы биметаллических термометров имеют форму спирали. Большинство элементов биметаллических термометров должны раскручиваться при нагревании.
Однако это вовсе не обязательно. Некоторые, наоборот закручиваются при нагревании. Независимо от конструкции, направление движения элемента термометра будет известно и стрелка покажет изменения температуры.

Спиральный элемент реагирует на изменения температуры

Элемент, показанный на рисунке выше должен раскручиваться при нагревании. Когда этот спиральный элемент нагревается, то в ответ на повышение температуры он старается распрямиться. Подобное движение спирального элемента двигает стрелку в сторону более высоких показаний по шкале. Когда температура понижается, то спираль закручивается и стрелка двигается в сторону более низких показаний. Скручивание и распрямление спирального элемента пропорционально изменениям температуры
Спиральные элементы используются в биметаллических термометрах вместо элементов в виде стержня, так как спиральный элемент занимает меньше места, чем элемент прямой формы. Кроме того, спиральный элемент обеспечивает больший ход стрелки, что в свою очередь, означает большую чувствительность к изменениям температуры.

Геликоид

Иногда спиральные элементы оказываются слишком плоскими и широкими, чтобы их можно применять в промышленности. Например, измерение температуры технологической жидкости, проходящей по большой трубе достаточно затруднено, так как потребуется датчик достаточно большой длины, чтобы он соприкасался с жидкостью. Для таких измерений температуры биметаллические термометры должны иметь удлиненный или длинный спиральный элемент. Удлиненный спиральный элемент носит название пространственной спирали или геликоида. Когда пространственная спираль нагревается, то она в результате раскручивается. Подобное раскручивание двигает ось, которая в свою очередь, передвигает стрелку по шкале в сторону более высоких показаний. При охлаждении пространственная спираль скручивается и двигает стрелку в сторону более низких показаний.

Геликоид реагирует на изменения температуры

С многоступенчатой спиралью

Некоторые биметаллические термометры используют многоступенчатые спирали. Многоступенчатые пространственные спирали состоят из двух или более концентрических витков (витков внутри других витков), но тем не менее, это один биметаллический элемент. Многоступенчатая пространственная спираль работает по такому же принципу, как и унифилярная спираль. Она раскручивается при увеличении температуры и скручивается при понижении температуры. Многоступенчатая пространственная спираль занимает меньше места чем унифилярная спираль, но она способна обеспечить больший ход стрелки, чем унифилярная спираль аналогичного размера. По этой причине многоступенчатые пространственные спирали используются вместо унифилярных спиралей для измерений температуры внутри очень узких труб, или там, где нет места для погружения биметаллического термометра с более длинной унифилярной спиралью.

Многоступенчатые пространственные спирали

www.kipiavp.ru