Понятие о температуре. Методы измерения температуры. Жидкостные манометры. Назначение и принцип действия

Температурой называется физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Это понятие связано со способностью тела с более высокой температурой передавать свою теплоту телу с более низкой температурой до тех пор, пока их температуры не сравняются. Одновременно с изменением температуры тел меняются и их физические свойства.

Приборы для измерения температуры классифицируют в зависимости от того, какой метод измерения положен в основу их конструкции: контактный (метод непосредственного соприкосновения измерительного прибора с измеряемой средой) и неконтактный (метод, основанный на расположении измерительного прибора на расстоянии от измеряемой среды).

К приборам, основанным на контактном методе измерений, относятся жидкостные стеклянные термометры, термометры расширения твердых тел, манометрические термометры, термоэлектрические термометры (термопары), термопреобразователи (термометры) сопротивления. Термометры расширения твердых тел применяют реже других приборов.

К приборам, основанным на неконтактном методе измерений, относятся пирометры излучения.

Жидкостные стеклянные термометры (рис. 5) состоят из двух основных частей: резервуара 1 с термометрической жидкостью и соединенной с ним капиллярной трубки 2 (капилляра). Сзади капилляра расположена пластинка 3 из молочного стекла, на которой нанесены деления шкалы.

Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капилляра, представляющего собой тонкую стеклянную трубку.

При измерении температуры объем жидкости изменяется, вследствие чего столбик жидкости в капилляре поднимается или опускается пропорционально изменению температуры. Положение верхней части (мениска) столбика жидкости определяет измеряемую температуру.

Достоинства стеклянных жидкостных термометров — простота употребления и достаточно высокая точность измерения.

Недостатки - малая механическая прочность (хрупкие); плохая видимость шкалы и трудность отсчета, невозможность автоматической записи показаний и передачи их на расстояние; невозможность ремонта; большая инерционность; плохая видимость ртути в капилляре. Поэтому стеклянные жидкостные термометры применяют в основном для местного контроля и лабораторных измерений.

В зависимости от назначения и области применения стеклянные жидкостные термометры подразделяют на лабораторные и технические.

Манометрические термометры (рис. 7, а) подразделяют на жидкостные, парожидкостные и газовые. Чувствительным элементом у них служит трубчатая (манометрическая) пружина, упругая деформация которой зависит от измерения объема (в жидкостных термометрах) или давления (в парожидкостных и газовых термометрах) рабочего вещества в замкнутой системе под действием температуры

В парожидкостных термометрах термобаллон частично заполнен термометрической жидкостью с низкой температурой кипения (ацетон, метил-хлорид). Остальная часть системы заполнена насыщенными парами этой жидкости. Давление насыщенного пара изменяется в зависимости от температуры и передается на трубчатую пружину по капилляру посредством сконденсировавшейся жидкости. Давление насыщенных паров изменяется не пропорционально температуре, поэтому у парожидкостных термометров шкала неравномерная.

В газовых термометрах вся система заполнена инертным газом (азотом, гелием). Изменение температуры вызывает в таком термометре изменение давления инертного газа при постоянном его объеме в замкнутой системе (термобаллон—капилляр— трубчатая пружина). Чем выше температура, тем большим будет давление газа в системе, вследствие чего трубчатая пружина, стремясь выпрямиться, будет поворачивать через систему рычагов стрелку по шкале.

Давление жидкости и инертных газов возрастает пропорционально увеличению температуры, поэтому шкалы жидкостных и газовых термометров равномерные.

Достоинством манометрических термометров являются: возможность дистанционного измерения температуры без использования дополнительной энергии, сравнительная простота конструкции, возможность автоматической записи показаний, взрывобезопасность, нечувствительность к внешним магнитным полям.

К недостаткам относятся: относительно невысокая точность измерения, трудность ремонта при разгерметизации измерительной системы, низкая механическая прочность капилляра, небольшое расстояние дистанционной передачи показаний, значительная инерционность.

Термоэлектрические термометры (термопара) являются первичными преобразователями, выходной сигнал которых измеряется магнитоэлектрическими милливольтметрами или автоматическими потенциометрами.

Возникновение термо-ЭДС в термопреобразователе объясняется тем, что при его нагревании возникает поток электронов от горячего спая к холодному. На холодном спае создается отрицательный потенциал, а на горячем - положительный. Разность этих потенциалов будет определять величину термо-ЭДС термопреобразователя.

Если температуру холодного спая поддерживать постоянной, то термо-ЭДС будет зависеть только от степени нагрева рабочего конца термопреобразователя, что позволяет отградуировать измерительный прибор в соответствующих единицах температуры. В случае отклонения температуры свободных концов от градуировочного значения, равного 0°С, к показаниям вторичного прибора вводится соответствующая поправка.

Термоэлектрический термометр, простейшая цепь которого показана на рис. 8, а, представляет собой чувствительный элемент, выполненный в виде двух проводников из разных металлов (или полупроводников) со спаянными концами.

Термо-ЭДС зависит от материала проводников А и Б, составляющих термоэлектрический термометр, а также от температуры холодного, называемого свободным концом 1. Свободный конец термоэлектрического термометра должен находиться в зоне постоянной температуры, имеющей определенное (известное) значение.

ТПР-до1600°С,

ТХА-до1000°С и ТХК-до 600°С

В зависимости от материала термоэлектродов термопреобразователи различают:

· с металлическими термопарами из благородных и неблагородных металлов и сплавов;

с термопарами из тугоплавких металлов и сплавов.

ТХА — термопреобразователь хромель-алюмелевый;

ТХК — термопреобразователь хромель-копелевый

Термопреобразователи сопротивления широко применяют во всех отраслях промышленности для измерения температуры в трубопроводах, технологическом оборудовании, электрических вращаю-щихся машинах, нагревательных печах, а также в производственных помещениях. Действие термопреобразователей сопротивления основано на свойстве применяемых в них проводниковых материалов (химически чистой платины или меди) изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.

Платиновые термопреобразователи сопротивления применяют для измерения температуры от —260 до 750°С. Чувствительный элемент такого термопреобразователя (рис. 12) изготовлен из платиновой проволоки диаметром 0,05—0,08 мм, намотанной на слюдяную пластинку 5 (каркас) с зубчатой нарезкой и помещен в защитную арматуру 8.

Медные термопреобразователи сопротивления для измерения температуры от —50 до 180°С изготовляют из медной изолированной проволоки диаметром 0,1—0,2 мм, а выводы — из медной луженой проволоки диаметром 1—1,5 мм.

У Термопрербразователи сопротивлений изготовляют двух типов:

с чувствительным элементом из платины (ТСП);

с чувствительным элементом из меди (ТСМ).

Достоинством проволочных термопреобразователей сопротивлений является их взаимозаменяемость, т. е. возможность работы с одним и тем же измерительным прибором, без подгонки шкалы, с разными термопреобразователями одной градуировки.

Основным условием взаимозаменяемости термопреобразователей сопротивлений при их эксплуатации является равенство сопротивлений термопреобразователей при каждой заданной температуре в пределах установленных допусков.

К достоинствам термопреобразователя сопротивлений можно отнести:

· высокую точность измерения температуры;

· возможность осуществления автоматической записи и дистанционной передачи показаний;

· возможность централизации контроля температуры путем присоединения взаимозаменяемых термопреобразователей через переключатель к одному измерительному прибору;

· возможность использования термопреобразователейсопротивления с информационно-вычислительными машинами.

Недостаткам и термопреобразователя сопротивлений являются:

· необходимость индивидуального источника питания;

· относительно большие размеры чувствительного элемента;

· значительная инерционность;

· сложность устройства вторичных приборов.

Вторичными измерительными приборами для термопреобразователей сопротивления служат логометры и уравновешенные мосты

· Огнегасящие средства. Порошковые огнетушители ОП-10 и ОП-50, назначение, принцип действия.

Огнетушители порошковые ОП-10 (З), ОП-10 М, ОП-50(З), ОП-50 М, ОП-8(З) предназначены для тушения горючих жидкостей, газов и электроустановок, находящихся под напряжением не более 1000 В, расположенных в местах с температурой окружающего воздуха от минус 20 градусов до плюс 50 градусов С, кроме веществ, горение которых может происходить без доступа воздуха.

Огнетушители необходимо располагать на защищаемом объекте таким образом, чтобы они были защищены от воздействия прямых солнечных лучей, тепловых потоков, механических воздействий и других неблагоприятных факторов (вибрация, агрессивная среда, повышенная влажность и т.п.).

Они должны быть хорошо видны и легкодоступны в случае пожара. Предпочтительно размещать огнетушители вблизи мест наиболее вероятного возникновения пожара, вдоль путей прохода, а также около выхода из помещения. Огнетушители не должны препятствовать эвакуации людей во время пожара.

В помещениях, насыщенных производственным или другим оборудованием, заслоняющим огнетушители, должны быть установлены указатели их местонахождения.

Указатели должны располагаться на видных местах на высоте 2,0 – 2,5м от уровня пола.

Запорно-пусковое устройство огнетушителей должно быть опломбировано.

Огнетушитель ОП-10(З), ОП-10М (рисунок 1) состоит из:

- сосуда 1 для порошка,

-запорно-пускового устройства 2,

-индикатора давления (манометра)3,

-зарядника4,

-шланга 5,

-сопла 6,

-чеки 7,

- рычага 8,

-сифонной трубки 9.

Принцип работы огнетушителя основан на вытеснении огнетушащего порошка (при открытом клапане запорно-пускового устройства) сжатым воздухом, находящимся в сосуде.

Огнетушитель приводится в действие выдёргиванием чеки 7 и нажатием на рычаг 8. Смесь порошка со сжатым воздухом поступает в сифонную трубку 9, затем по шлангу 5 через сопло 6 выпускается из огнетушителя. Для прекращения выхода порошка необходимо отпустить рычаг 8.

Огнетушитель ОП-50(З), ОП-50М состоит из:

- сосуда 1 для порошка,

- запорно-пускового устройства 2,

- индикатора давления (манометра) 3,

- зарядника 4,

-шланга 5,

-сопла 6,

-транспортной тележки 7,

- чеки 8,

- рычага 9,

-сифонной трубки 10.

Принцип работы огнетушителя основан на вытеснении огнетушащего порошка (приоткрытом клапане запорно-пускового устройства) сжатым воздухом, находящимся в сосуде.

Огнетушитель приводиться в действие выдёргиванием чеки 8 и поворотом рычага 9

на 180⁰. Смесь порошка со сжатым воздухом поступает в сифонную трубку 10, затем по шлангу 5 через сопло 6 выпускается из огнетушителя.

Тушение пожара производить с наветренной стороны. При тушении порошковыми огнетушителями необходимо учитывать возможность образования высокой запылённости и снижения видимости очага пожара (особенно в помещении небольшого объёма) в результате образования порошкового облака.

Электрооборудование под напряжением до 1000 В тушить с расстояния не менее1 метра