Теоретические сведения. Принцип действия манометрических термометров основан на измерении давления рабочего вещества в замкнутом объёме

Принцип действия манометрических термометров основан на измерении давления рабочего вещества в замкнутом объёме, зависящего от температуры. Прибор состоит из термобаллона, капиллярной трубки и трубчато-пружинного манометра, заполненных рабочим веществом (рисунок 5.1). В зависимости от вида рабочего вещества манометрические термометры подразделяются на газовые, жидкостные и парожидкостные (конденсационные). При измерении температуры среды, в которую помещён термобаллон, меняется давление в герметичной системе прибора, которое фиксируется трубчато-пружинным манометром. Шкала манометра проградуирована в единицах температуры.

Газовые манометрические термометры позволяют измерять температуру от минус 150 ⁰C до 600 ⁰C. В качестве рабочего вещества в них используют азот, аргон или гелий. Начальное давление газа в термосистеме составляет 1 – 5 МПа. Вследствие высокого давления газа в термосистеме колебания атмосферного давления незначительно влияют на показания прибора. Для уменьшения влияния температуры окружающей среды увеличивают объём термобаллона, уменьшая при этом объём капилляра и манометрической трубки.

В качестве рабочего вещества в жидкостных термометрах используют ртуть или полиметилксилоксановые жидкости. При повышении температуры жидкость в термобаллоне расширяется и заставляет перемещаться конец манометрической трубки. Благодаря тому что жидкости обладают большей теплопроводностью, инерционность этих термометров меньше, чем газовых. Жидкостные и газовые манометрические термометры имеют равномерную линейную шкалу.

Термобаллон конденсационных термометров обычно заполняется на 2/3 объёма низкокипящей жидкостью – фреоном, ацетоном, хлористым метилом, бензолом и т. д. При повышении температуры увеличиваются давление насыщенного пара в термобаллоне, которое через капилляр передаётся манометрической пружине. Однако изменение давления пара непропорционально изменению температуры, что является недостатком конденсационных термометров, шкала которых нелинейная. Приборы этого типа наиболее чувствительны, однако диапазон измерения их невелик – от минус 50 до 300 ºC. Так как давление в термосистеме зависит только от измеряемой температуры, то изменение температуры окружающей среды погрешности не вносит. На показания этого типа приборов влияют изменения атмосферного давления.

Промышленностью выпускается показывающие, самопишущие, регулирующие и сигнализирующие манометрические термометры.

Рисунок 5.1 – Схема манометрического термометра:

1 – термобаллон, 2 – капиллярная трубка, 3 – стрелка, 4 – зубчатая шестерня, 5 – манометрическая трубка, 6 – зубчатый сектор, 7 – тяга