Mustaqil ish mavzu: monometrik termometrlar

Reomyur (°R, °Re)

Reomyur shkalasini 1730-yilda farang olimi Rene de Reomyur taklif qilgan bo‘lib, unda tayanch nuqtalar - suvning muzlash harorati 0 °Re va qaynash harorati 80 °Re deb belgilangan. Reomyur shkalasi o‘sha zamonlarda Fransiyada va qisman Rossiyada qisqa muddat qo‘llangan bo‘lib, keyinchalik iste'moldan butunlay chiqib ketgan.

Harorat birliklari orasidagi nisbatlar va ularni o‘zaro o‘girish formulalari

Quyidagi jadvalda yuqorida qayd etib o‘tilgan harorat birliklari orasidagi o‘zaro almashtirish nisbatlari keltirilgan.

Monometrik termometrlar statsionar sharoitlarda suyuq va gaz ko‘rinishdagi neytral muhit haroratini uzluksiz masofaviy o‘lchash uchun mo‘ljallangan. Yopiq hajmda ishchi vositalarni bosimi (hajmi) o‘lchashga asoslangan ishlash prinsipi haroratning sezgir elementiga bog‘liq. Manometrik termometrlarni asosiy qismlari termoballon (sezgir element), kapillyar va asbobni strelkasiga bog‘langan deformatsion manometrik o‘zgartkichlar hisoblanadi. Vositalarni agregat holatiga, to‘ldiradigan tizimiga bog‘liq holda termometrlar suyuqli, gazli va bug‘–suyuq (kondensatli) turlariga bo‘linadi. To‘ldiruvchi termosistem sifatida gaz manometrik termometrlarda – azot, suyuq termometrlarda – polimtiloksan suyuqliklar va bug‘–suyuq (kondensatli) vositalarda atseton, metil xlorist, freonlar qo‘llaniladi. Nazorat qilinayotgan muhitni haroratini o‘zgartirish termoballon orqali to‘ldiriladigan qabul qilinadi va tortuvchi va nisbiy shkalani strelkasi siljiydigan sektor yordamida manometrik trubkali prujina ta’siri ostida bosimni o‘zgarishini o‘zgartiradi. Manometrik termometrlar funksiyasini bajarishga ko‘ra termometrlar ko‘rsatadigan, kombinatsiyalangan, kontaktsiz, telemetrik uzatish uchun qurilmaga ega bo‘lish, signalizatsiya, rostlash yoki ularsiz bo‘lgan qurilmalarga bo‘linadi. Manometrik termometrni tuzilish sxemasi va element qismlari 5.2 – rasmda keltirilgan. Harorat o‘lchagichi quyidagilarni 1 – manometrik prujina, 2 – ko‘rsatgich strelkasi, 3 – o‘q, 4 – uzatish mexanizmi, 5 – qil naycha (juda ingichka naycha), 6 – termoballonni o‘z ichiga oladi.

2 – rasm. Manometrik termometr. 1 – manometrik prujina, 2 – ko‘rsatgich strelkasi, 3 – o‘q, 4 – uzatish mexanizmi, 5 – qil naycha (juda ingichka naycha), 6 – termoballon. Korpus bilan termoballonni ulash usuliga ko‘ra termometrlar shu yerdagi va masofali turlariga bo‘linadi. O‘ziyozar termometrlarni qayd qilish maydoni va diagramma formasiga ko‘ra diskli va lentali turlariga bo‘linadi. O‘ziyozar termometrlarni diagrammali lentalarni qo‘zg‘alishi uchun mexanizm turlariga ko‘ra soatli yoki elektr yuritmali bo‘ladi. Manometrik termometrlarni ustunliklaridan energiyani qo‘shimcha manbasidan foydalanish uchun haroratni o‘zgarish imkoniyati, konstruksiyani qiyosiy soddaligi, ko‘rsatkichni avtomatik qayd etish imkoniyati, portlash xavfi yo‘qligi, tashqi magnit maydonga ta’siri yo‘qligidir. Kamchiliklariga: o‘lchashni nisbatan uncha yuqori bo‘lmagan aniqligi, o‘lchash tizimini germetikligini buzilishida remont qilishini qiyinchiligi, kapillyarni past mustaxkamligi, ko‘rsatkichning distansion uzatishni kichik masofasi, muhim inersionligi hisoblanadi. Manometrik termometrlarni аsosiy turlari: TPG – 100 Ek, TPG- 100 Sg – gazli ko‘rsatuvchi; TKP – 100, TKP – 160 – kondensatsion ko‘rsatuvchi; TJP – 100 – suyuqlik ko‘rsatuvchi; TGP – 100 – gazli ko‘rsatuvchi. Manometrik termometrlar texnik asbob boiib, termotizimning ishchi moddasi jihatidan gazli, suyuqlikli va kondensatsion (bug1-suyuqlikli) term om etrlarga b o iin ad i. Bu asboblar suyuq va gazsimon m uhitlarning — 150 dan +1000°C gacha boigan haroratini oichash uchun qoilaniladi. Manometrik termometrlar ko‘rsatuvchi va o‘ziyozar qilib ishlanadi. Uziyozar term om etrlar doiraviy yoki tasm asimon diagramma qog‘ozi bilan ta ’minlanadi. Diagramma qog‘ozini sinxron dvigatel, ba’zi turlarida esa soat mexanizmi siljitadi. M anometrik termometrlar kimyo sanoatida keng qoilaniladi. Ular portlash xavfi bor joylarda ishlatilishi mumkin. Bu holda diagramma qog‘ozi soat mexanizmi bilan yuritiladi.

Gazli manometrik termometrlarning ishlash prinsipi germetik berkitilgan termotizimdagi inert gaz bosimining haroratga bog’liqligiga asoslangan. Gazli termometrlardagi boshlang’ich bosim haroratni o’lchash chegaralariga bog‘liq bo‘lib, odatda 0,98...4,9 M N/m2 (10...50 kgk/sm2)ni tashkil qiladi. Bu termometrlar — 150°C dan +1000°C gacha haroratlarni o’lchash imkonini beradi. Gazli termometrlarning ishchi moddasi sifatida azot ishlatiladi. Gazli termometrlarning ishi ideal gaz bosimi va harorati orasida to‘g‘ri chiziqli munosabat o‘rnatuvchi Sharl qonuniga asoslangan: Pt=P0(1+ b( t - t 0)) bu yerda: va P₀ va P_t — gazning 0 va t haroratlardagi bosimi; (b — gaz kengayishining termik koeffitsiyenti; t₀ va t — °C da berilgan boshlang’ich va oxirgi haroratlar. Termometr shkalasi tekis, bu esa uning afzalligi hisoblanadi. Haroratlar farqi tufayli bosimning o‘zgarishi quyidagi ifodadan aniqlanadi: _AP = P_t – P₀ = P₀ b( t - t ₀). Gaz bilan to’ldirilgan termometr tizimidagi boshlang‘ich bosim: P_0=AP/b(t-t₀). Termometr tizimidagi boshlang‘ich bosim katta bo’lgani uchun atmosfera bosimining asbob ko‘rsatishiga bo’lgan ta’siri juda kam, shuning uchun uni amalda hisobga olmasa ham bo’ladi. Atrof-muhit haroratining +20°C dan chetga chiqishi o’lchashda xatolik paydo bo’lshiga sabab bo’ladi. Bu xatolikni quyidagi tenglamadan hisoblab chiqish mumkin: ^t_m=v_m /v_b( t_m -t₀) bu yerda: v_m— manometrik prujinaning hajmi; v_b — termoballonning hajmi; t_{m -} manometr atrofidagi °C da berilgan harorat; t₀ — asbob darajalangan vaqtdagi

harorat (20°C). Kapillar naycha isishidan kelib chiqqan xatolik: ^t_k = v_k/v_b(t_k -t₀) bu yerda: vk — kapillar naychaning hajmi; tk — kapillar atrofidagi harorat (°C). Termoballon hajmi termometr germetik (yopiq) tizimi hajmining 90 % ini tashkil etadi. Termoballon, kapillar va prujinalarning nisbiy hajmlari to‘g‘ri tanlangan tarzda kapillarlari 40 m uzunlikdagi termometrlar haroratni kompensatsiyasiz yetarli darajada aniq o’lchay oladi. Kapillar juda ham uzun bo’lsa, termoballonning kerakli hajmi haddan tashqari kattalashadi, natijada asbobning issiqlik inersiyasi oshib ketadi. Hamma hollarda, ayniqsa, ishlatish vaqtida manometrik prujina va kapillar naychani atrofidagi qizigan buyumlar ta’siridan ehtiyot qilish zarur. Ba’zan, harorat o ‘zgarishidan kelib chiqadigan xatolikni kompensatsiya qilish uchun manometrik prujinaning uzatuvchi mexanizmi ichiga o ‘rnatilgan bimetall spiral ko‘rinishidagi kompensatsion qurlmadan foydalaniladi. Bimetall spiral manometrik prujina haroratini o’lchashda asosiy prujinaga nisbatan teskari yo‘nalishda harakat qiladi. Atrof-muhit havo haroratini o‘zgarishi kapillarda va manometrik prujinada ishchi moddaning kengayishiga ta’sir qiladi. Bu hol termotizim bosimini va termometrning ko‘rsatishini ham o‘zgartiradi. Bu ta’sirni kamaytirish uchun prujina va kapillyar ichki hajmining termoballon hajmiga nisbatini kamaytirishga harakat qilinadi. Buning uchun termoballon uzunligi yoki uning diametri orttiriladi. Gazli manom- etrik termometr termoballonining uzunligi 500 mm dan ortmasligi lozim, Termoballon diametri ushbu: 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25 va 30 mm qatordan tanlanadi.

Kapillar uzunligi 0,6 dan to 60 m gacha bo’lishi mumkin. Maxsus tayyorlangan gazli manometrik termometrlar 0°C dan past haroratlarni o’lchash uchun ham qo’llaniladi. Masalan, vodorod gazli termometr —250°C gacha, geliyligi esa —267°C gacha haroratlarda ishlatilishi mumkin. Gazli manometrik termometrlarning o ‘ziga xos kamchiliklaridan biri, ularning issiqlik inersiyasining kattaligidir. Buning sababi termoballon devorlari bilan uni to’ldirgan gaz o'rtasidagi issiqlik almashish koeffitsiyentining kichikligi va gazning issiqlik o‘tkazish xususiyatining kichikligidir. Suyuqlikli manometrik termometrlar tizimi boshlangich bosim ostida suyuqlik bilan to’ldiriladi. Buning uchun simob, ksilol, propil alkogol, metaksilol va hokazolar ishlatiladi. Suyuqlikli termometrlar uchun bog’lovchi kapillarlar uzunligi 0,6 m dan 10 metrgacha bo’ladi. Bu termometrlar — 150°C dan 600°C gacha bo’lgan haroratlarni o’lchashga imkon beradi. Termoballon harorati t₀ dan t gacha orttirilganda undagi suyuqlik kengayadi, ortiqcha hajm kapillarga va manometrik prujinaga ta’sir etadi. Biroq, termoballon va kapillar qattiqligi manometrik prujinanikidan anchagina ko‘p, shuning uchun tizim hajmining orttirilishi manometrik prujina hajmining o‘zgarishi hisobidan boiadi. Manometrik prujinaning deformatsiyalanishi natijasida uning erkin uchi siljiydi. Suyuqlik uchun harorat ta’sirida o‘zgargan bosimni quyidagi tenglama orqali topish mumkin: ^P =b/u ^t bu yerda: ^P — berilgan bosimning o ‘zgarishi, N /m²; b — berilgan suyuqlikning hajmiy kengayish koeffitsiyenti, 1/grad; ^t — haroratning o ‘zgarishi, °C; ц — berilgan suyuqlik hajmining kamayish koeffitsiyenti, m²/N . Termoballondan siqib chiqariladigan ortiqcha suyuqlik hajmi quyidagi tenglama yordamida hisoblanishi mumkin: ^V = V₀(b -3 a) ( t - t ₀) bu yerda: K₀ -t₀ haroratda termoballondagi suyuqlik hajmi; a — termoballon materiali chiziqli kengayishining harorat koeffitsiyenti; b— suyuqlik hajmiy kengayishining harorat koeffitsiyenti. Tenglamadan ko‘rinadiki, qizdirishda suyuqlik hajmining o ‘zgarishi haroratning chiziqli funksiyasidan iborat ekan. Shuning uchun, suyuqlikli termometrlarning shkalasi gazli termometrlarniki kabi tekis bo’ladi. Termometrdagi suyuqlik qaynab ketmasligi uchun undagi boshlang’ich bosim 1,47...4,96 m N /m ² (15...50 kg/sm²) gacha bo’lishi mumkin. Ta’kidlab aytamizki, atrof-muhit haroratining o‘zgarishidan kelib chiqadigan xatolik suyuqlikli termometrlarda gazli termometrlarga qaraganda katta. Bu xatoliklar gazli termometrlar uchun hisoblanadigan tenglamalar bo‘yicha hisoblanaveradi. Kapillar haroratining o ‘zgarishida ayniqsa katta xatoliklar yuzaga keladi. Shuning uchun, kapillarning uzunligi katta bo’lganda kompensatsion qurilmadan foydalanish zarur. Suyuqlikli termometrlarda termoballonning manometrga nisbatan balandligi bo‘yicha turlicha joylashishidan kelib chiqadigan xatolikni ham e’tiborga olish lozim. Bu xatolikni, asbobni o‘rnatgandan keyin, nolni to‘g‘rilash hisobiga kompensatsiya qilish mumkin. Manometrik kondensatsion (bug‘-suyuqlikli) termometrlar -50°C dan + 300°C gacha haroratlarni o’lchaydi.

Kondensat sifatida freon (C H F₂C1: -5 °C ... +80°C gacha); propilen (C₃H₆: -50°C ... + 60°C gacha); metil xlorid (CH₃CI: 0 ... 125°C gacha); aseton (C₃H₆0 100°C ... 200°C gacha); etil benzol (C₈H ₁₀ — 160°C... 300°C gacha) va hokazolar ishlatiladi. Bu termometrlarning termoballonlari hajmining 2/3 qismi past haroratda qaynaydigan suyuqlik bilan to’ldiriladi. Termometrlarning berk tizimida doim bug’lanish va kondensatsiyalanishning dinamik muvozanati mavjud. Harorat ko‘tarilishi bilan birga bug’lanish kuchayib, bug‘ning elastikligi o‘sadi, shuning uchun kondensatsiyalanish jarayoni kuchayadi. Buning natijasida to‘yingan bug’ ma’lum haroratda muayyan bosimga erishadi. Bug‘ bosimi harorat o‘zgarishi bilan o‘zgarib, kapillyarni to’ldirgan muhit orqali manometrik prujinaga o‘tadi. To‘yingan bug‘ bosimining o‘zgarishi harorat o‘zgarishiga mutanosib emas, shuning uchun, kondensatsion termometrning shkalasi notekis bo’ladi. Kapillyar va manometrik prujina haroratining o ‘zgarishi kondensatsion termometr tizimida bosim qiymatiga ta’sir etmaydi; bunday tur termometrlarda kapillyar uzunligi, asosan, kapillyardagi suyuqlik ishqalanishi bilan chegaralanadi. Kondensatsion termometrlar boshqa turdagi termometrlarga qaraganda ancha sezgirdir. Bu to‘yingan gaz bosimi harorat ko‘tarilishi natijasida juda tez ortishi bilan tushuntiriladi. Tuzilishi bo‘yicha kondensatsion termometrlar yuqorida ko‘rilganlarga o ‘xshash, ammo termoballon o’lchamlari kichik (diametri 10... 12 mm, uzunligi 80...125 mm). Termometr tizimidagi bosim o’lchanayotgan haroratning yuqorigi chegarasida 3,5 M N /m ² dan oshmaydi, quyi chegarasida esa bir necha yuz K N /m ² ni tashkil etadi. Shuning

uchun, ularning ko‘rsatishiga, ayniqsa uncha yuqori bo’lmagan haroratlarda, barometrik bosimning o‘zgarishi ta’sir etadi. Manometrik termometrlar barcha turlarning ko‘rsatishlari ishchi moddaning fizik holatlariga va ularning issiqlik-fizik xossalariga bog’liq bo’lib, katta kechikishlarga ega. Gazli termometrlar eng ko‘p, bug‘-suyuqlikli termometrlar esa eng kam kechikishga ega (gaz bilan to’ldirilganlariga nisbatan 2,5 marta kam). Ikkilamchi asboblar bilan ishlash uchun ko‘rsatishni masofadan uzatadigan elektr va pnevmatik manometrik termometrlar tayyorlanadi. Bu asboblarda harorat unifikatsiyalangan elektr yoki pnevmatik signalga o‘zgartiriladi. Manometrik termometrlar tuzilishi soddaligi va avtomatik yozishi bilan ajralib turadi. Uning afzalliklaridan yana biri, undan yong‘in va portlash xavfi bor bo‘lgan muhitda foydalanish mumkinligidadir. Uning kamchiliklariga tizimning germetikligi buzilganda tuzatish qiyinligi va ko‘p hollarda termoballon o’lchamlarining kattaligi kiradi. Gazli va suyuqlikli manometrik termometrlarning aniqlik sinfi 1; 1,5 va 2,5; kondensatsion termometrlarniki 1,5; 2,5 va 4.

Xulosa

Ishlab chiqarishning barcha sohalarida mexanizatsiyalashtirish, elektrlashtirish va avtomatlashtirishni yuqori darajaga ko'tarish uchun hozirgi zamon talablariga javob beradigan sodda, puxta, mukammal, arzon, yuqori aniqlik va sezgirlikka ega, har qanday sharoitda o'z ish qobiliyatini saqlab turadigan o'lchov asboblarini loyihalashtirish, ishlab chiqarish va ulardan to'g'ri foydalanish zarur. Shu bilan birga, ishlab chiqarishni jadallashtirish, mahsulotlami ko'paytirish va sifatini oshirish uchun davlat tizimiga tegishli metrologik birlik va metrologik ta’minot tizimini qonun talablari darajasida ishlab chiqish zarur. Sifat masalasi har bir ishda, u qanday ish bolishidan qat’i nazar, uning asosiy baholash mezoni (ko‘rsatkichi) bo‘lishi kerak. Agarda har bir inson o‘z ishiga yuqori mas’uliyat bilan yondashib, asosiy baholash mezoniga munosib ravishda ish ko‘rsa, hayot kundan kunga yaxshilanib borishi muqarrar, bu esa butun mamlakat bo‘ylab sifat masalasini yuqori darajaga ko‘taradi. Qisqacha qilib aytganda yuqoridagi masalalarning asosiy yechimi bu yetuk, salohiyatli kadrlardir.