Лекция 5. § 2.8. Измерение температуры Температурой

Лекция 5. § 2.8. Измерение температуры
Температурой называют величину, характеризующую тепловое состояние тел.
Измерять эту энергию непосредственно, как длину, массу не представляется возможным. Но при
изменении температуры тела изменяются и его физические свойства: объем, давление, электрическое
сопротивление, термоэлектродвижущая сила. Эти свойства тел берут в основу устройства приборов
для измерения температуры.
В промышленности строительных материалов, как и во многих других отраслях промышленности,
температура является одним из важнейших параметров характеризующих процесс.
Контроль теплового режима необходим при получении цементного клинкера, при твердении
железобетонных изделий.
При измерении температуры применяют две температурные шкалы: термодинамическую с
единицей измерения Кельвин и международную – градус Цельсия.
Средства измерения температуры классифицируют:
1.
термометры расширения (для измерения температур – 200-650 °С);
2.
манометрические термометры для измерения температур – 60-650 °С);
3.
термометры сопротивления (для измерения температур – 200-650 °С);
4.
термоэлектрические термометры (для измерения температур – 50-2000 °С);
5.
пирометры (для измерения температур +400-2500 °С, +800-6000 °С).
объем.
Термометры расширения
Принцип работы термометров основан на свойстве тел при изменении температуры изменять свой
Термометры бывают:
1.
жидкостные стеклянные - действие основано на различных объемных коэффициентах
расширения жидкости и стекла;
2.
дилатометрические (стержневые) – действие основано на различных коэффициентах
линейного расширения двух расположенных рядом стержней, при изменении температуры;
3.
биметаллические – действие основано на различных коэффициентах линейного расширения
металлов.
К группе жидкостных стеклянных термометров относятся:
1.
ртутные стеклянные термометры (рабочая жидкость ртуть);
2.
спиртовые стеклянные термометры (рабочая жидкость спирт).
Ртутные термометры могут быть электроконтактными:
a.
с подвижным контактом;
b.
с неподвижным контактом.
Недостаток жидкостных термометров – хрупкость, инерционность.
Термометры прямые (ТЖСТ) предназначены для непосредственного
измерения температуры различных сред на различных типах технологических
линий и оборудования.
Термометры специальные вибростойкие СП-В
ТУ У 33.2-14307481-34:2005
Применяется для измерения температуры в установках,
работающих в условиях повышенной вибрации.
Термометр с прикладной шкалой, состоящий из
толстостенного
капиляра,
помещенного
в
защитную
металлическую оправу. Нижняя часть оправы изготавливается из латуни или нержавеющей стали с
резьбой разного типа.
Контактный цифровой термометр ТК-5.01М используется для измерения температуры
жидких, сыпучих сред посредством контакта зонда с объектом. Температурный диапазон измерения
прибора от -40 до +200 °С. Конструктивно прибор состоит из электронного блока и
несменного медного зонда, которые соединены кабелем. В качестве
термочувствительного элемента в зонде используются термоэлектрические
преобразователи с НСХ по ГОСТ Р 8.585.
Термометры, основанные на расширении твердых тел
Биметалические
Дилатометрические
Принцип действия дилатометрических термометров основан на разности линейного
расширения двух твердых тел с различными температурными коэффициентами. Он состоит из
инварного стержня (Ni и Fe), латунной трубки и показывающей стрелки.
Один конец инварного стержня жестко соединен с дном латуной трубки, а другой свободно
перемещается. В зависимости от температуры окружающей среды возникает разность удлинений
трубки и стержня. При этом свободный конец стержня отклоняет стрелку прибора.
Дилатометрические термометры применяются при измерении температур в диапазоне 0-500°С.
Биметаллический термометр со штоком в виде иглы (погружной термометр) предназначен
для измерения температуры густых, сыпучих и вязких сред. В
качестве чувствительного элемента используется биметаллическая
пружина. Биметаллическая пружина изготавливается из двух
прочно соединенных металлических пластин, имеющих различные
температурные коэффициенты линейного расширения. При
изменении температуры пружина изгибается и вращает стрелку
термометра. Один конец пружины закреплен внутри штока, а к другому присоединяется ось стрелки.
Биметаллические термометры игольчатые применяются в сельском хозяйстве,
строительстве (в том числе для измерения температуры бетона).
Манометрические термометры
Принцип действия манометрических термометров основан на свойстве жидкости, газов и пара
изменять давление в замкнутом объеме в зависимости от изменения температуры.
Манометрический термометр (рис. 2.10в) состоит из
первичного элемента – термобаллона 1, заполненного рабочим
веществом, передаточной капиллярной трубки 2, трубчатой
пружины 3, шкалы 4, герметически соединенных между собой.
Термобаллон погружают в измеряемую среду.
Рабочее вещество выбирают, исходя из измеряемого
интервала температур и требуемой чувствительности прибора.
Манометрические термометры бывают:
1.
газовые – заполняются инертным газом или азотом,
модификация ТСГ, ТПГ (регистрирующий, показывющий);
2.
парожидкостные – заполняются хлористым
метилом,
этиловым
спиртом,
модификация
ТПП
(показывающий), ТСП (регистрирующий);
3.
жидкостные – заполняются ртутью, ксилолом,
модификация ТПЖ (показывающий).
Термометр манометрический электроконтактный ТГП-100Эк, ТКП-100Эк
Предназначен для непрерывного измерения температуры жидких и газообразных сред в
стационарных промышленных установках и управления внешними электрическими цепями
сигнализирующего устройства. Форма представления
информации – стрелочная индикация.
Частью технологического процесса
при изготовлении порошков для прессования
керамических плиток облицовочных или для
полов является обезвоживание шликера с
последующей сушкой массы в сушильном
барабане. В камере (у вытяжной трубы)
установлено реле типа ТР-200, которое
отрегулировано на температуру сушки
глазурованных блоков.
Термометры сопротивления
Принцип действия основан на свойстве металлических проводников увеличивать
электрическое сопротивление при нагревании.
Термометры сопротивления бывают проволочные и полупроводниковые (термисторы).
Проволочные
термометры
сопротивления изготавливают из
платины и меди, модификация ТСП,
ТСМ.
Термометры сопротивления
из платины и меди технические
предназначены для измерения и
контроля температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред в различных отраслях
промышленности. Измерительные преобразователи используются в составе интеллектуальных
датчиков температуры с интерфейсом RS-485 ZET 7021 TermoTR-485 и CAN ZET 7121 TermoTRCAN.
В
промышленности
строительных
материалов
термопары (термоэлектрические преобразователи).
наиболее
часто
применяются
Термопара – старейший и до сих пор
наиболее распространенный в промышленности
температурный датчик. Действие термопары
основано на эффекте, который впервые был
открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г –
возникновении тока в замкнутой цепи из двух
разнородных
проводников
при
наличии
градиента температур между спаями.
Термопара Т–99:
1 – корпус; 2,3 – контактные винты; 4 – термоэлектроды; 5 – входные отверстия; 6 – камера
торможения; 7 – выходное отверстие; 8 – термоэлектродный спай; 9 – штуцер.
Термопара ТСМ, ТСП, ТСМУ, ТЖК, ТХК,
ТХА,ТНН
Погружные термопреобразователи предназначены
для измерения температуры жидких, газообразных и
сыпучих сред в различных отраслях промышленности и
сельского хозяйства. Имеют широкий диапазон
измеряемых температур (от -50 до 800 °С).
Термометры самопишущие предназначены для измерения и записи на дисковой диаграмме
температуры жидких и газообразных сред
ТГС-711 – термометр однозаписной с приводом
диаграммного диска от электродвигателя
ТГ2С-712
термометр двухзаписной с приводом
диаграммного диска от часового механизма
Вкручиваемые термометры сопротивления представляют
собой устойчивые к неблагоприятным условиям окружающей среды
датчики, выполненные из нержавеющей стали с неподвижным или
плавающим резьбовым присоединением. Электрическое присоединение
выполнено посредством соединительного провода или соединительной
головки формы МА. В зависимости от версии доступны провода для
сухих и влажных помещений.
Сферы применения. Вкручиваемые термометры сопротивления
предназначены для измерения температуры жидких и газовых сред.
Вкручиваемые
термометры
сопротивления
применяются
в
теплосистемах,
строительстве
печей,
приборостроении,
машиностроении, строительстве, а также во многих других отраслях
промышленности
Пирометры
Пирометры применяются для измерения высоких температур.
Пирометром называют прибор способный бесконтактно измерять
температуру тел. Различают следующие виды пирометров:
1.
оптические;
2.
радиационные;
3.
фотоэлектрические;
4.
спектральные.
Широкое применение оптический пирометр получил в различных
областях, к примеру: теплоэнергетики и электроэнергетики, нефтяной
промышленности, космонавтике, технологических задачах, а также он очень востребован в
строительстве.
В строительной области пирометр может применяться для поиска теплопотерь в зданиях
как промышленного, так и жилого назначения, тем самым помогая сберечь затраты на энергию,
способен выявить места повреждение кровли, качество системы вентиляции и кондиционирования
помещений, его применяют при авариях на теплотрассах для поиска прорывов теплоизоляционной
оболочки.
Основное назначение пирометров —
дистанционное определение температуры
различных объектов. Чаще всего они
используются там, где контактное измерение
температуры
замедляет
технологический
процесс или вовсе не представляется
возможным, например, в сталелитейной или
нефтеперерабатывающей
промышленности.
Также
бесконтактные
измерители
температуры получили довольно широкое
распространение в сфере ЖКХ, строительстве
и быту. Их применение значительно снижает
травмоопасность производства (так как не
нужно близко подходить к раскаленным
объектам) и увеличивает производительность
труда.
Условное обозначение средств измерения температуры:
ТЕ
– измерительный преобразователь
ТІР
– вторичный прибор показывающий
ТС
– автоматический регулятор
ТН
– задатчик температуры