ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Приборы для измерения температуры
Ртутные термометры. Технические ртутные термометры (рис. 72) предназначены для измерения температур от —30° до 500°. Для повышения температуры кипения ртути (357°) в капилляры термометров, предназначенных для измерения более высоких температур, накачивают под давлением 30—40 атм азот или углекислый газ.
Шкала термометров градуирована в пределах 0-f-50°, О-ї-100°, 0-ь 150° и т. д. до 0-^500°. Длина хвостовой части термометров— от 10 до 200 см, иногда и больше.
Термометры изготовляют прямыми и коленчатыми.
Чтобы предохранить ртутные термометры от повреждения, их помещают в металлические чехлы, нижнюю часть которых заполняют минеральным маслом или бронзовыми опилками для лучшей передачи тепла термометру.
Ртутные термометры наиболее просты и дешевы, однако с их помощью нельзя измерять температуру на расстоянии. Для этого применяют манометрические термометры, которые могут быть удалены от места замера на расстояние до 60 м.
Манометрические термометры. Действие манометрических термометров основано на том, что давление жидкостей и газов, заключенных в герметически закрытые сосуды, при нагревании повышается.
|
Рис. 72. Ртутные термометры: а — с вложенной шкалой, б — палочный, в, г, д —термометры в защитной арматуре |
Манометрический термометр (рис. 73) состоит из термопатрона 1, представляющего собой металлический баллон, наполненный жидкостью (ртутью, метиловым спиртом, ксилолом), газом (обычно азотом) или смесью жидкости и пара (ацетон и др.), капиллярной трубки 2, соединяющей термопатрон с измерительным прибором, и измерительного прибора 3 со стрелкой 4, которая показывает изменение давления жидкости или газа, а следовательно, и температуру.
Манометрические термометры выпускают с указывающими и записывающими измерительными приборами. В последнем случае давление газа или жидкости передается стрелке, имеющей вид пера. Под пером находится бумажный диск, приводимый во вращение часовым механизмом или специальным электродвигателем. Диск совершает один оборот за 24 часа.
На диске (бланке) имеются условные обозначения: концентрические окружности обозначают температуру, кривые линии — время суток (часы).
При повышении температуры острие пера отходит от центра диска, а при понижении—-приближается к нему. В результате вращения диска и перемещения пера на бумаге автоматически вычерчивается кривая, представляющая собой графическую запись температуры в измеряемой точке в течение определенного, времени.
|
Рис. 73. Дистанционный манометрический термометр: 1 — термопатрон, 2 — капиллярная трубка, соединенная с манометрической пружиной, 3 — измерительный прибор, 4 — пнщущая стрелка |
На рис. 74 показана графическая запись температуры гипса в варочном котле, сделанная самопишущим прибором манометрического термометра.
По графику можно судить о режиме варки гипса на протяжении суток.
На гипсовых заводах манометрические термометры используют для измерения температур в шахтно-мельничных и обжиговых установках, варочных котлах и барабанах.
Манометрическими термометрами измеряют температуру до 500°.
Термоэлектрические пирометры. Широкое распространение получили термоэлектрические пирометры. Принцип их действия можно уяснить на следующем примере. Если концы двух проволок из разных металлов спаять и нагревать место спая, то стрелка милливольтметра, присоединенного к свободным концам проволок, будет отклоняться, показывая тем самым, что в цепи возник электрический ток (рис. 75).
Две соединенные концами разнородные проволоки, используемые для измерения температур, носят название термоэлемента, или термопары; их спай, помещаемый в пространство, температура которого измеряется, называется горячим спаем, а свободные концы, присоединяемые к прибору (милливольтметру или гальванометру), — холодными концами или холодным спаем.
|
Рис. 74. Кривые варки гипса в варочном котле, записанные манометрическим термометром |
|
Рис. 75. Схема термоэлектрического пирометра: |
В промышленных условиях обычно пользуются милливольтметрами со шкалой, градуированной в градусах. Для изготовления термопар применяются следующие металлы.
Платина — платинородий — для измерения температур до 1600°. Термопара изготовляется из платиновой проволоки и сплава платины (90%) и родия (10%). Показания термопары отличаются наибольшей точностью. Однако такие термопары дороги и поэтому их применяют только для измерения температур, превышающих 1000°.
|
Рис. 76. Армировка термоэлектродов термопар: а и б — из благородных металлов, в — из неблагородных металлов, г — с приваренными к чехлу термоэлектродами, д — с одним термоэлектродом |
Хромель — алюмель — для измерения температур. до 1000— 1100е. Хромель представляет собой сплав из никеля (89,1%), хрома (9,8%), железа и марганца. Алюмель—сплав из никеля и железа.
Хромель — копель — для измерения температур до 600—
800°
Железо — константан — для измерения температур до 600—800°.
Железо — копель — для измерения температур до 600—
800°
Медь — константан — для измерения температур до 600°.
Применяются и другие комбинации металлов.
Для изготовления термопар из благородных металлов используют проволоку диаметром от 0,2 до 0,6 мм. Все остальные термопары делаются из проволок диаметром от 0,2 до 3 мм.
Проволоки термопары (рис. 76) изолируют друг от друга с помощью фарфоровых бус или соломки и помещают в защитные чехлы, представляющие собой фарфоровые или стальные трубки диаметром 15—25 мм.
Промышленные термопары выпускаются длиной 0,5; 1,0; 1,5 и 2 м.
Радиационные пирометры. Для измерения высоких температур от 750 до 1800° (например, в топках) пользуются ардометрами, или радиационными пирометрами полного излучения (тип РП).
Радиационный пирометр полного излучения состоит из зрительной трубы, лампы накаливания, источника питания (аккумулятора) и вольтметра со шкалой, отградуированной в градусах.
Действие пирометра заключается в следующем. Зрительная трубка наводится на отверстие в топке, тепловые и световые лучи от раскаленного тела падают на двояковыпуклое стекло,, направляющее их в одну точку — фокус. В фокусе расположена маленькая термопара, в которой возникает электродвижущая сила, измеряемая милливольтметром.
о) ' 6)
Рис. 77. Установка ардометра:
а — правильная, б — неправильная
При установке ардометра необходимо защищать его от воздействия высоких температур. Для этой цели следует применять шамотные трубы с глухим концом, которые вмуровываются в кладку. При производстве замеров ардометр наводится на дно
|
3 Рис. 78. Схема оптического пирометра с лампой регулируемого накала: 1 — объектив, 2 — окуляр, 3 — лампочка накаливания, 4 — аккумулятор, 5 — реостат |
такой трубы (рис. 77).
В качестве переносных приборов для измерения температур применяются оптические пирометры полного излучения (ОПИР) «с исчезающей нитью» (рис. 78). При определении температуры сравнивают яркость тела, температура которого измеряется, с яркостью нити маленькой лампы накаливания.
Термометры сопротивления - Действие термометров сопротивления основано на изменении сопротивления проводников при нагревании. Этим свойством в большей мере обладают проводники из чистых металлов.
Для изготовления термометров сопротивления применяются платиновая, медная, реже железная и никелевая проволоки. Толщина платиновой проволоки 0,07—0,015 мм, медной 0,1 мм..
Проволоку наматывают на изоляционный каркас (фарфор, кварц, слюда), изолируют снаружи и помещают в защитный чехол из нержавеющей стали и, кроме того, >в стальную трубу.
По внешнему виду и габаритам термометр сопротивления напоминает термопару.
Б качестве измерительного прибора для термометра чаще всего используют логометр (стрелочный омметр). Шкала логометра градуируется в градусах.
Платиновыми термометрами сопротивления можно замерять температуру от —120 до +500°, медными — от —50 до +150°.
Недостатком термометров сопротивления является то, что они, как и термопары, помещенные в защитную арматуру, медленно реагируют на изменение температуры в замеряемом пространстве. В сравнении с другими приборами для измерения температур термометры сопротивления дают наибольшую точность.
