Методы измерения температуры

Температура -величина, характеризующая степень нагретости тел. Все температурные измерения основаны на сравнении степени нагретости двух тел, поэтому измеряемая величина характеризует лишь разность между температурой тела и температурой другого тела, условно принятого за ноль.

Температурные шкалы, наиболее широко применяемые в н.в. в технике и науч.исследованиях:

1.Международная шкала ⁰C.основана на системе постоянных точках кипения, плавления или затвердеванием хим.веществ: -182, 97⁰C-т-ра кип-я жидкого кислорода; 0⁰C-т-ра плавления льда при 760мм.рт.ст., +444, 6⁰C-т-ра кип-я жидкой серы, и т.д-т-ра затвердевания серебра, золота и пр.

2.Термодинамическая шкала ⁰К. 0⁰К –прекращение теплового движения частиц. связь с ⁰C(⁰C.+273, 15⁰К)

3.шкала Фаренгейта ⁰F. 32 ⁰F-т-ра плавления льда, 212 ⁰F-т-ра кипения воды

Взаимосвязь шкал: t⁰C=5/9(t⁰F-32)= (t⁰K.-273, 15⁰К)

Приборы для измерения температуры основаны на изменении следующих свойств вещества при изменении температуры:

1.На изменении объёма тела - термометры расширения:

• изменение линейного размера-дилатометры;

• изменение давления рабочего вещества в замкнутой камере; - манометрические термометры.

2.На изменении сопротивления - термометры сопротивления:

• термометры из благородных металлов - платины; • термометры из неблагородных металлов;

• полупроводниковые термометры (термисторы).

3.Основанные на явлении термоэффекта - термопары.

Использующие оптические свойства вещества – оптические термометры или пирометры:

• радиационные пирометры; • яркостные пирометры; • цветовые пирометры.

В зависимости от положенного в основу действия термометра физического явления и разделяются термометры.

1. Жидкостно-стеклянные (основаны на тепловом расширении жидкости).

Жидкости: Ртуть -30°С÷ 750°С; Этиловый спирт -100°С÷ 5°С, пентан -190°С÷ 5°С

погрешность за счет изменения объема резервуара под действием температуры, за счет неравномерности температуры погруженной и выступающей части термометра. Класс точности 0, 01÷ 2, 5.

2. Биметаллические (основаны на расширении твердых тел). Два металла с разными температурными коэффициентами расширения.

Термометры дилатометрические, в которых о температуре судят по удлинению различных материалов при изменении температуры. В ряде случаев датчиком служит пластинка, изготовленная из двух металлов с разными температурными коэффициентами расширения и изгибающаяся при нагревании или охлаждении.

Пределы измерений -40°С÷ 400°С. Класс точности ± 5 %.

Дилатометрическое реле температуры основано на разных удлинениях наружной трубки и стержня.

3. Манометрические термометры

Действие манометрических термометров основано на свойстве изменения давления вещества в замкнутом объёме под действием температуры. Замкнутая измерительная система манометрического термометра (рис. 3.1) состоит из чувствительного элемента, воспринимающего температуру измеряемой среды – металлического термобаллона 1, рабочего манометра 2 для измерения давления в системе, длинного соединительного металлического капилляра 3.

Наиболее распространены газовые - пределы измерений - 60÷ 550°С, погрешность за счет различных температур баллона и манометрического приемника, от начального давления и т.д., класс точности 2.

4. Термоэлектрические термометры (используется термоэлектрический эффект), на рисунке ниже представлена термопара ЭДС, возникшая в цепи из двух разнородных проводников, является суммой четырех ЭДС.

1. Возникает в спае с высокой температурой } за счет диффузных

2. Возникает в спае с низкой температурой } свободных элементов

3.В двух однородных проводниках при нагревании } за счет большой концентрации

4.одного конца и охлаждении другого } свободных электронов
Эти эффекты возникают одновременно и различить их невозможно.
Е = К (t - t0) [мв] - зависит от материала и температуры

Два разнородных проводника, образующих термоэлектрическую цепь, называются термопарой.

К рисунку сверху вниз: компенсационные провода, холодный спай, горячий спай.

В точках подключения третьего проводника образуется также термо ЭДС, но при малых температурах они компенсируют друг друга. При градуировке t₀ =0°С, а поэтому при практике использования необходимо вводить поправку, существующей напр. Таблицы. Термопары можно изготовить из требований к материалу.

1. Стойкость к t; 2.Постоянство ТЭДС; 3.Линейная зависимость ТЭДС от температуры с большим коэффициентом. 4.Взаимозаменяемость и дешевизна.

Платинородий-платина до 1600 °С, хромель-алюминевая (ХА) 50-1300°С; хромель-копель (ХК) 50-800°С

Конструкция

Основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой ЭДС известной радостью потенциалов

Электрические термометры сопротивления

Принцип действия основан на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников под действием температуры. Это изменение характеризуется относительным температурным коэффициентом сопротивления

Для большинства чистых металлов коэффициент α колеблется в пределах 0, 004 - 0, 0064 1/гр. И положителен. Материалы, которые применяются для термометров сопротивления: платина, медь, железо, никель. Для полупроводников α больше, отрицателен. Конструкция

1-изоляционный стержень, 2-медная проволока, 3-защитная труба

Пределы измерения: Медь -50÷ 150°С, Никель -100÷ 150°С, Платина -200°÷ 650°С

Термометры сопротивления соединяются с измерительными приборами с помощью медных электрических проводов. В качестве измерительных приборов, работающих в комплекте с термометрами сопротивления, применяются логометры и уравновешенные мосты.

2.Функциональная схема автоматизации ГЗУ «Спутник»

Принцип работы

Продукция скважин по трубопроводам, подключенным к установке, поступает в переключатель ПСМ (П ереключатель С кважин М ногоходовый). При помощи переключателя ПСМ продукция одной из скважин направляется в сепаратор, а продукция остальных скважин направляется в общий трубопровод. В сепараторе происходит отделение газа от жидкости. Выделившийся газ при открытой заслонке поступает в общий трубопровод, а жидкость накапливается в нижней емкости сепаратора. С помощью регулятора расхода и заслонки, соединенной с поплавковым уровнемером, обеспечивается циклическое прохождение накопившейся жидкости через счетчик ТОР с постоянными скоростями, что обеспечивает измерение дебита скважин в широком диапазоне.

Во время измерения жидкость проходит через счетчик ТОР и направляется в общий трубопровод.

ГРУППОВАЯ ЗАМЕРНАЯ УСТАНОВКА

1. Давление в общем коллекторе - измерение, сигнализация.

2. Температура жидкости на выходе - измерение, сигнализация.

3. Дебит скважины по газу - измерение.

4. Дебит скважины по нефти - измерение.

5. Обводненность нефти - измерение.

6. Пожарная сигнализация.

7. Несанкционированный доступ в блочное помещение - сигнализация.

8. Управление вентилятором.

9. Загазованность в технологическом блоке - измерение, защита,

сигнализация.

10. Температура в помещении ГЗУ - измерение.

11. Контроль состояния переключателя скважин - сигнализация.

12. Управление положением ПСМ.