Измерение температуры при помощи: стеклянных жидкостных термометров, манометрических термометров, биметаллических термометров.

Принцип работы жидкостных термометров основан на расширении заполняющей жидкости при нагревании.

В качестве заполняющей (термометрической) жидкости применяется ртуть. Ртутно-стеклянные термометры используются для измерения температур в пределах от -30 до + 500° С.

В стеклянных термометрах, предназначенных для измерения температур ниже -30° С, применяются органические жидкости. Термометры с органическими жидкостями называются низкотемпературными.

Для низкотемпературных стеклянных термометров применяются следующие органические жидкости: этиловый спирт до -130° С; толуол до -90° С; петролейный эфир до - 130° С и пентан до -190° С.

Технические ртутные термометры (ТРТ) общепромышленного применения выпускаются с вложенной стеклянной шкалой.

При измерении температуры в эксплуатационных условиях в измеряемую среду обычно погружается хвостовая часть термометра. Выступающая часть термометра находится в окружающей среде, имеющей совершенно другую температуру. Поэтому выступающий ртутный столбик дополнительно удлиняется или укорачивается в зависимости от температуры окружающей среды. Одновременно в какой-то степени изменит свою длину и стеклянный капилляр термометра.

Следовательно, во избежание значительной погрешности в измерении необходимо вносить поправку на температуру выступающего столбика, прибавляя ее алгебраически к показаниям термометра.

Термометры выпускаются показывающие и с контактами для сигнализации, называемые термосигнализаторами. В этих термометрах замыкание контактов происходит в тот момент, когда при повышении температуры среды, в которую помещен термометр, ртутный столбик электрически соединит два проводника, впаянных в капиллярную трубку. Контакты чаще всего выполняются из платины, так как она имеет такой же температурный коэффициент, что и термометрическое стекло. Платина не растворяется в ртути и не входит с ней в соединение.

Для предохранения от механических повреждений и безопасной работы при установке жидкостных стеклянных термометров на трубопроводах и агрегатах, находящихся под избыточным давлением, применяются защитные оправы.

Оправы разделяются на:
а) используемые при условном давлении до 64 кг/см2 и изолирующие термометр от непосредственного соприкосновения с измеряемой средой;
б) открытые и перфорированные, применяемые при избыточном давлении, равном нулю, и допускающие непосредственное соприкосновение термометра с измеряемой средой;
в) предназначенные для крепления на резьбе или на фланцах;
г) прямые или изогнутые под углом 90, 120 и 135°;
д) имеющие разную длину хвостовой части.

В зависимости от давления измеряемой среды и от ее температуры, нижняя часть оправы изготовляется из медных, латунных или стальных труб.

Оправы изготовляются из материалов соответствующего качества и необходимых размеров, а для работы в специальных условиях, - в зависимости от специфических воздействий на них измеряемой среды или более высоких внешних нагрузок.

Термометр манометрический - прибор для измерения температуры, действие которого основано на зависимости давления рабочего вещества в замкнутом объеме от температуры. В зависимости от рабочего вещества различают газовые, жидкостные и конденсационные термометры.

Конструктивно манометрические термометры представляют собой герметичную систему, состоящую из баллона, соединённого капилляром с манометром. Термобаллон погружается в измеряемую среду. При изменении температуры рабочего вещества в термобалоне происходит изменение давления во всей замкнутой системе, которое через капиллярную трубку передается на манометр. В зависимости от назначения манометрические термометры бывают показывающими, самопишущими, а также состоящими только из первичного преобразователя давления для дистанционной передачи сигнала. Часто к манометрическим термометрам подключают устройства управления и сигнализации.

Капилляр манометрического термометра обычно представляет собой латунную трубку с внутренним диаметром в доли миллиметра. Это позволяет удалить манометр от места установки термобаллона на расстояние до 60 м. Манометрические термометры могут применяться во взрывоопасных помещениях. При необходимости передачи результатов измерений на большое расстояние манометрические термометры снабжают промежуточными преобразователями с унифицированными выходными пневматическими или электрическими сигналами. Наиболее уязвимыми в конструкции манометрических термометров являются места присоёдинения капилляра к термобаллону и манометру. Поэтому устанавливать и обслуживать такие приборы должны специально обученные специалисты. Нельзя нагревать манометрический термометр выше предельной температуры, на которую он рассчитан.

Диапазон измерений манометрического термометра зависит от типа термометра и рабочего вещества. Диапазон должен быть установлен в ТУ на термометры конкретного типа.

Газовые манометрические термометры заполняются азотом или гелием. Диапазон измерения температур может составлять от -200 до +800°С (ГОСТ 16920-93). Шкала равномерная. На показания газовых манометрических термометров оказывает влияние температура капиллярной трубки, если она отличается от температуры термобаллона. Для уменьшения, этой погрешности термометрический баллон имеет объем, во много раз превышающий объем капиллярной трубки. Устранение погрешности достигается применением специальных компенсирующих устройств.
Жидкостные манометрические термометры заполняются ртутью, толуолом, ксилолом, метиловым или пропиловым спиртом. Диапазон измерения температур для жидкостных термометров составляет от -150 до 400 °С. Благодаря большой теплопроводности жидкости, такие термометры менее инерционны по сравнению с газовыми. Шкалы ртутных и спиртовых термометров равномерные, шкала термометра, заполненного ксилолом, не равномерная в диапазоне температур выше 120 °С.

Принцип работы конденсационных манометрических термометров основан на зависимости давления насыщенного пара от температуры. В конденсационных манометрических термометрах применяются легкокипящие жидкости пропан, хлористый этил, этиловый эфир, ацетон, бензол и т.д. Конденсационные манометрические термометры обладают высокой чувствительностью. Шкалы термометров не равномерны в связи с нелинейной зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Диапазон измерения температур составляет от -50 до +300 °С.

Особенностью манометрических термометров является довольно большая тепловая инерционность. Показатель тепловой инерции в неподвижной газовой среде составляет 500-800 с, в жидкой среде 15-30 с. Инерционность зависит от размера баллона и его заполнения.

Термометр биметаллический применяется для измерения температуры среды любого вида (жидкой, сыпучей или газообразной) в диапазоне температур от -70°С до +600°С. К корпусу такого термометра прикрепляется внутренний конец пружины, изготовленной из биметаллической ленты. Второй ее конец прикрепляется к стрелке, показывающей температуру.
Как правило, такие термометры применяются в промышленности, но часто их используют в быту: в комнатах, бассейнах, банях или саунах, на улице или теплицах, и даже в автомобилях.
Биметаллический термометр предназначен для измерения температуры как в стационарных условиях, так и в техустановках и атомных элетростанциях.
Конструкция биметаллического термометра
Такой термометр имеет круглый корпус, где размещен циферблат и кинематический механизм со стрелкой, а также биметаллический термочувствительный элемент в защитной трубке. Так, чувствительная часть термометра (термобаллон) реагирует на смену температуры, а показывающая часть (циферблат), соответственно, показывает повышение или понижение температуры в окружающей среде.
Принцип действия промышленного термометра
Принцип работы такого агрегата достаточно простой. Он основан на упругой деформации, которая возникает под влиянием температуры двух металлических пластин, прочно соединенных между собой, которые имеют разные температурные коэффициенты линейного расширения. При этом, биметаллическая полоска искривляется в ту сторону материала, коэффициент линейного расширения которого меньше. В результате такой деформации, при помощи кинематического узла, изгиб преобразуется во вращательное движение стрелки, которая, в свою очередь, показывает на шкале термометра измеряемое значение температуры.

Классификация промышленных термометров
Промышленные биметаллические термометры бывают двух видов:
1. Радиальные термометры;
2. Осевые термометры.
Разница между ними лишь в том, что ось циферблата радиального термометра находится под углом 90 градусов по отношению к оси термобаллона, а в осевом термометре ось циферблата полностью совпадает с осью термобаллона.
Другая классификация разделяет биметаллические термометры на:
1. Трубные термометры, которые производят измерение температуры на поверхности труб в отопительных системах;
2. Игольчатые термометры, которые измеряют температуру при погружении специальной иглы-щупа в среду измерения.
При производстве биметаллических термометров учитываются особые условия их дальнейшей эксплуатации. К примеру, такие термометры можно объединить с гигрометром, что позволит провести оперативную оценку атмосферы как по температуре, так и по влажности воздуха. Кроме этого, промышленные термометры выпускаются не только с универсальными теххарактеристиками, но и с узкоспециализированными. Так, такой прибор может работать с любыми температурами в диапазоне от -70°С до +600°С, а также с любыми фазовыми состояниями среды.