сационного термометра

Термометрнческал система заполняется рабочим веществом под некоторым давлением, разным для газовых, жидкостных и конденсационных термометров. Термобаллон конденсационного термометра заполнен рабочей жидкостью на 0,7...0,7.5 его объема (см. рнс. 7.1, б). Верхнюю часть баллона заполняют насыщенные пары этой жидкости. Капилляр кондеи-1клружен иа такую глубину, чтобы его открытый конец всегда находился в конденсате.

При изменении температуры термобаллона изменяется давление внутри манометрической системы, происходит деформация (раскрутка или закрутка) пружины. Свободное перемещение конца пружины с помощью .передаточного механизма (звеньев 6, 6 и 7) преобразуется во вращение стрелки-указателя относительно отметок оцифрованной в градусах Цельсия шкалы. Вариация температуры среды, в которой находится пружина, т. е. отклонение температуры пружины от ее нормального значения 20 °С, устраняется с помощью термобиметаллического компенсатора (рис. 7.1, а).

В самопишущих манометрических термометрах (рис. 7.2) давление в термосистеме, однозначно связанное с температурой термобаллона и передаваемое капилляром, преобразуется в деформацию спиральной пружины [769]. Один конец пружины закреплен в держателе, а свободный конец шар-нирно связан посредством скобы, поводка, термобиметаллического компенсатора с рычагом, который жестко соединен с поворотным рычагом. Перо для записи показаний расположено на конце рычага. Запись показаний производится иа дисковой бумажной диа-трамме, которая приводится во вращение (чаще со скоростью одного оборота в сутки) с помощью часового механизма или электрического синхронного микродвигателя. Имеются модификации манометрических термометров, записывающих показания от двух отдельных термосистем.

Более подробные сведения об устройстве, работе, монтаже и поверке манометрических термометров приведены в соответствующих технических инструкциях заводов-изготовителей.

Рис. 7.1. Схема устройства показывающего манометрического термометра:

а -; термоснстема; б - термобаллон: в. г - профили сечения пружины; / - термобаллон; 2 - капилляр; 3 - держатель; 4 - сектор; 5 - поводок; 6 - компенсатор; 7 - спиральный волосок; 8 - указательная стрелка: 9 - трибка; 10 - манометрическая пружина

7.2. Температурные диапазоны работы мано етрических термометров

Манометрические термометры применяются для измерения, записи и егулирования температуры газов, паров и жидкостей в диапазоне - 0...1000 С. Термометры выпуск.чются с классами точности 1,0; 1,5; 2 5 при заполнении термосистемы газами или жидкостями и с классами точности 1,5; 2,5; 4,0 при заполнении термосистемы конденсатом. Для

конденсационных термометров класс точности устанавливается для последних двух третей температурной шкалы.

Диапазон работы газовых манометрических термометров - 150...600°С. Диапазон шкал этих приборов нормирован следующим рядом значений: 19O: 150; 200; 250; 300; 400; 600 С. В качестве рабочего вещества© при температурах до 200 используется азот, при более высоких температурах - вплоть до 600 °С - аргон.

Изменение давления в термосистеме газовых термометров прямо пропорционально начальному давлению и диапазону измеряемых температур. Из-за частичного перетека1шя газа из термобаллона в капилляр и манометрическую пружину линейная характеристика нарушается, однако нелинейное искажение невелико, так что шкала газовых термометров оказывается практически линейной. Начальное давление в системе зависит от диапазона измеряемых температур. Так при &t = 0...100 °С начальное давление /0 3,8 МПа, при М = 0...600 °С Ра яг 1,5 МПа.

Манометрические термометры с жидким заполнителем рассчитаны иа работу в диапазоне - 150...300 °С с диапазонами измерения 25; 50; 100; 150; 200; 250 °С. В качестве рабочих веществ использовались пропиловый спирт, метаксилол, ртуть, в разработках последних лет - полиметилсилоксановая жидкость ПМС-5 (ГОСТ 13032-77).

Объем термобаллона существенно зависит от выбора жидкости и диапазона измерений данного термометра.

Начальное давление в системе выбирается значительным с целью снижения погрешности, вызванной гидростатическим давлением, которое определяется разностью высот расположения термобаллона и его измерительной системы. С учетом этого фактора длина соединительного капилляра для жидкостных манометрических термометров ограничена десятью метрами. Шкалы жидкостных термометров практически линейны.

Конденсационные (парогазовые) манометрические термометры перекрывают диапазон - 50...300 °С с диапазонами измерений для различных приборов 50; 100; 120; 150; 200 и 300 °С, Для заполнения термосистемы применяют фреои-22 (CHFjCl), предел измерений -25...+80 °С; пропилен (С3Н9), предел измерений -50...+ бОХ; хлористый метил (CH3CI), ?Редел измерений - 0...125 °С; ацетон (CjHeO), предел измерений 100... 200 С; этилбензол (СвНц,), предел измерений 160...300 °С.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости, выражаемая формулой Клапейрона - Клаузиуса, является существенно нелинейной. Начальное давление в манометрической системе конденсационных термометров определяется родом наполнителя и начальным значением шкалы термометра. Для данного наполнителя верхний предел шкалы ограиячен значением его критической температуры. Неравномериоств

Рис. 7.2. Схема устройства самопищуще-го термометра:

/ - держатель; 2 - спиральная манометрическая пружина; 3 - двигатель; 4 - скоба; 5 - компенсатор; 6 - поводок: 7 - рычаг; 8 - ось рычага; 9 - термобаллон; 10 - капилляр

шкалы термометра может устраняться принятием дополнительных конструктивных мер - введением ограничителей деформации манометрической пружины [769].

В отличие от газовых термометров, термобал,уон конденсационных термометров невелик. Так, для термолетра ТПП-СК диаметр и длина термобаллона составляют 16 и 7S мм. В тех же условиях длина термобаллоиа газовых термометров варьируется от 125 до 400 мм при диаметре 20 мм.

7.3. Погрешности манометрических термометров и способы их уменьшения

Методические гюгреш1юстн манометрических термометров вызываются действием ряда факторов: I) отсутствием термодинамического равновесия между термобаллоном, его наполнителем и исследуемой средой; 2) отклонением температуры или внешнего давления от условий, для которых рассчитывался и градуировался термометр; 3) гидростатическим давлением, зависящим от разности уровней расположения термобаллона и регистрирующих звеньев прибора.

Измерительным преобразователем манометрических термометров является термобаллон, а собственно чувствительным элементом - рабочее вещество (наполнитель) термобаллона. Задача о том, насколько отличается температура наполнителя термобаллона от температуры исследуемой среды, решается аналогично решению для ИПТ других приборов контактного действия. Здесь в полной мере применимы и справедливы оценочные зависимости и рекомендации по уменьшению составляющих погрешности от действия теплоотвода, излучения или инерционности, приведенные в гл. 4.

В практике измерений термобаллон термометра может устанавливаться в цилиндрический карман (защитную гильзу), а зазор между тормобал-лоном и гильзой заполняется с целью улучшения контакта жидкостью или металлическими опилками. При таком способе монтажа погрешности из-за теплоотвода и тепловой пнерпиошюсти термобаллона увеличиваются.

Динамическая составляющая методической погрешности манометрических термометров изменяется в широких пределах в зависимости от типа термометра, размеров термобаллона, условий его теплообмена с исследуемой средойи может оце1шваться по рекомендациям, приведенным в гл. 4. ГОСТ 8624-80 определяет максимальные значения показателей тепловой инерции манометрических термометров всех типов в пределах: 500...800 с - при погружении термобаллона в спокойный воздух или иной газ; 60...120 с - при движении газообразной сред,! со скоростью до 7 м/с; 15...30 с - при погружении в спокойную воду иЛИ жидкость с близкими к ней значениями коэффициента теплоотдачи. Минимальные значения показателей тепловой инерции пря интенсивном теплообмене 3...6 с.

Количество термометрического вещества в термобаллоне не постоянно и определяется значениями его температуры. Вытесняемый из термобаллона в капилляр наполнитель (газ, жидкость) будет принимать значения температуры, соответствующие температуре окружающей среды (например, температуре воздуха помещения, где находится регистрирующая часть прибора и проходит дистанционный капилляр). Отклонение этой температуры от нормального значения приводит к возникновению дополнительной погрешности. Для ее снижения при проектировании манометрических газовых и жидкостных термометров устанавливают определенное соотношение между внутренними объемами термобаллона, манометрической пружины и капилляра, а также регламентируют глубину погружения термобаллона н исследуемую среду в зависимости от длины капилляра. Перечисленные меры позволяют нормировать дополнительнуюпогрешность

манометрических термометров, возникающую из-за непостоянства температуры окружающего воздуха. Согласно ГОСТ 8624-80 изменение показаний термометров, вызываемое влиянием температуры окружающего воздуха при отклонении ее от 20 °С, не должно превышать значений, вычисленных по формуле

А±{х+Ш). (7.1)

Здесь Л - изменение показаний прибора в п])оцентах от диапазона измерения; X - значение допускаемого непостоянства показаний термометров, равное Половине абсолютного значения основной допускаемой погрешности, % \ k - температурный коэффициент, который для газовых, жидкостных и

Таблица 7.1. Газовые манометрические термометры

Обозначение термо.метра

Название термометра

ТГП-160 > ТПГ4 ТПГ4-У ТПГ4-У1 ТПГ-СК

ТГС-711

ТГ2С-711 ТГ-711Р

ТГС-712

ТГ2С-712 ТГ-712Р

ТДГ-П

ТДГ-Э

Манометрический газовый показывающий Манометрический показывающий газовый То же, с пневматическим выходным сигналом То же, с электрическим выходным сигналом Манометрический показывающий газовый сигнализирующий электроконтактный

Манометрический самопишущий газовый с приводом диаграммы от синхронного микродвигателя То же, с записью двух температур То же, с пневматическим изодромным регулирующим устройством

Манометрический самопишущий газовый с- приводом

диаграммы от часового механизма

То же, с записью двух температур

То же, с пневматическим изодромным регулирующим

устройством

Датчик температуры ГСП бесшкальный с газовой манометрической термосистемой, с пневматическим выходным сигналом

То же, с электрическим выходным сигналом

конденсационных наполнителей должен быгь соответственно не более 0,05; 0,075 и 0,04 %/К; At - абсолютное значение отклонения температуры воздуха от нормального значения, принимаемого равным 20 °С.

Влияние изменения температуры воздуха на механические характеристики пружины компенсируется термобиметаллическим корректором (см. рис. 7.1, а). , -

Изменение давления окружающего воздуха приводит к появлению погрешности, характерной в основном для конденсационных термометров. Эта погрешность является составной час ью нормируемой для всех манометрических термометров допускаемой основной погрешности (см. ГОСТ 8.305-78). Дополнительная гидростатическая погрешность, харак-терная для жидкостных и конденсационных манометров, нормирована ограничениями длины их капилляров.

Методы и средства поверки манометрических термометров определены ГОСТ 8.305-78. Правила размещения, монтажа и технического обслуживания манометрн1(ескнх термометров приводятся в технических описаниях и инструкциях по их эксплуатации,

7.4. Характеристики промышленных манометрических термометров

Характеристики отечественных манометрических термометров общетехнического назначения приведены в табл. 7.1-7.4, составленных на основе рабочих материалов. Длина погружения термобаллона газовых термометров зависит от длины дистанционного капилляра, а жидкостных - от диапазона измеряемых температур. Значения длин погружения термобаллонов, технические данные сигнализирующих, записывающих и регулирующих устройств приводятся в описаниях и инструкциях для каждого типа манометрических термометров.

Таблица 7.2. Жидкостные манометрические термометры

Обозначение термометра

Название термометра

ТПЖ4 ТПЖ4-У ТПЖ4-У1 ТЖС-711

ТЖ2С-711 ТЖ-71 IP

ТЖС-712

ТЖ2С-712 ТЖ-712Р

ТДЖ-П

Манометрический показывающий жидкостный То же, с пневматическим выходным сигналом То же, с электрическим выходным сигналом Манометрический самопишущий жидкостный с приводом диаграммы от синхронного микродвигателя То же, с записью двух температур То же, с пневматическим изодромным регулирующим устройством

Манометрический самопишущий жидкостный с приводом диаграммы от часового механизма То же, с записью двух температур То же, с пневматическим изодромным регулирующим устройством

Датчик температуры ГСП бесшкальный с жидкостной манометрической термосистемой, с пневматическим выходным сигналом

То же, с электрическим выходным сигналом

Таблица 7.3. Конденсационные манометрические термометры

Обозначение термометра

Название термометра

ТКП-160 Манометрический конденсационный показывающий

ТПП4-111 Манометрический конденсационный показывающий

сигнализирующий

ТПП4-1У То же, во взрывозащитиом исполнении

ТПП-СК Манометрический конденсационный сигнализирующий

электроконтактный

ТКП-60СГ Манометрический показывающий конденсационный

с сигнализацией предельного значения температуры

ТПП-М Манометрический показывающий конденсационный

для измерения температуры молочных и мясных продуктов

Таблица 7.4. Характеристики манометрических термометров

Обозначение термометра

ТПГ4,

ТПГ4-У, ТПГ4-У1

ТПЖ4,

ТПЖ4-У,

ТПЖ4-У1

ТПП4-111, ТПП4-1У

ТГС-711, ТГС-712, ТГ2С-711, ТГ2С-712

ТЖС-711, ТЖС-712, ТЖ2С-711, ТЖ2С-712

Длина дистанциоииого капилляра, м

Класс точности

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40

1,6; 2,5; 4; 10

1,6; 2,5; 4; 6; 10

1,6; 2,5; 4; 6; 10

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16

1,5 1,5

1,5 1,5

1,6; 2,5; 4;6; 10; 16; 25

1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40

1,6; 2,5; 4;6; 10; 16; 25

1,6; 2,5; 4; в; 10

1,6; 2,5; 4; 6; 10

1,5 1.5