Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Манометрические термометры

Принцип работы манометрических термометров основан на использова- нии зависимости между температурой и давлением рабочего вещества в зам- кнутой герметической системе.

Схема устройства и внешний вид показывающего манометрического тер- мометра представлена на рис. 2.2 [30]. Термосистема термометра состоит из термобаллона 1, погружаемого в среду, температура которой измеряется, ка- пилляра 2 и манометрической пружины 3. Одни конец пружины впаян в держа- тель 4, канал которого соединяет полость манометрической пружины через ка- пилляр с термобаллоном. Другой конец пружины герметизирован и соединен с сектором 6 с помощью поводка 5. Сектор соединен с трибкой 7, на оси которо- го находится указательная стрелка 8. В передаточном механизме установлена предназначенная для выбора зазора спираль 9, конец внутреннего витка кото- рой закреплен на оси трибки.

Рис. 2.2. Манометрический термометр (а – принципиальная схема; б – внешний вид):
1 – термобаллон; 2 – капилляр; 3 – манометрическая пружина; 4 – держатель; 5 – поводок;
6 – сектор; 7 – трибка; 8 – указывающая стрелка; 9 – спираль
При нагревании термобаллона в замкнутой герметизированной системе увеличивается давление газа, в результате чего пружина раскручивается и её свободный конец перемещается. Движение свободного конца пружины переда- точным механизмом (поводком, сектором и трибкой) преобразуется в переме- щение указателя относительно шкалы прибора. Меняется положение указателя на шкале термометра, которое указывает на значение температуры среды.
Манометрические термометры в зависимости от агрегатного состояния рабочего вещества, применяемого в термосистеме, подразделяются на газовые, конденсационные (парожидкостные) и жидкостные.
В газовых манометрических термометрах в качестве наполнителя, как правило, используют азот, аргон или гелий. Зависимость давления газа от тем- пературы при постоянном объеме имеет вид
p_к = p_н[1+β(t_к – t_н)], (2.7)
где t_к, t_н – конечная и начальная температуры, °C; p_t, p₀ – давления газа при тем- пературах t_к и t_н, Па; β – коэффициент температурного расширения газа, К^‒1, для идеального газа – β = 0,003661 К^‒1; для азота β = (0,003661 – 0,000013p₀).
Уравнение шкалы газового манометрического термометра согласно фор- муле (2.7) будет выглядеть следующим образом:

p  p
_{ p} (t_к
^{ tн )} , (2.8)

к н н
1  t_н

где p_t, p_н – давление газа при температурах, соответствующих измеряемой тем- пературе и началу шкалы термометра соответственно, Па.
Максимальная длина капиллярной трубки газовых термометров может достигать 60 м, так как в них отсутствует погрешность от дополнительного гидростатического давления.