избыточным давлением, что приводит к повышению температуры кипения ртути. Так, например, при измерении температуры от +500 °С давление газа в термометре может составлять 20 кгс/см2 и более.
Конструктивно формы стеклянных жидкостных термомегров разнообразны, однако среди этого разнообразия можно выделить два основных типа конструкций: палочные и со вложенной шкалой, которые представлены на рис.2.1а иНб.
Палочные термометры представляют собой толстостенный капилляр с внешним
диамевром 6—8 мм, у которого непосредственно на внешней поверхности стеклянного капилляра наносятся деления шкалы.
Особенностью второй конструкции является то, что его шкала изготавливается на отдельной прямоугольной стеклянной пластинке молочного цвета, помещенной позади капиллярной трубки. Кроме того, у таких термомефов к резервуару припаяна защитная стеклянная оболочка, в которой и находится как капилляр, так и шкальная пластина. Термометры со вложенной шкалой обладают большей инерционностью, чем палочные, но они более удобны для наблюдения при измерении температур в лабораторных и производственных условиях.
Рис. 2.1 - ТермометрыРис.2.2 - Технические термометры а - палочный; б - вложенная шкала;1 - резервуар; 2-капилляр;
I - резервуар; 2 - капилляр;3 - шкала; 4- оболочка;
3 - шкала; 4 - стеклянный корпус5 - нижняя часть термометра (/).
Для повышения точности измерения температуры применяются термометры с укороченной шкалой. Термометры такого типа выпускаются в основном со вложенной шкалой с ценой деления от 0,01 °С до 0,1 °С в зависимости от температурного диапазона шкалы. Данные термометры применяются для лабораторных точных измерений и имеют четыре типоразмера. Технические характеристики этих термометров приведены в таблице 2.4. Ртутные технические термометры предназначаются для измерения температур в диапазоне от -30 до +600 °С, а термометры с органическими жидкостями от -90 до +30 °С и от -60 до +200 °С. Технические термометры изготовляются только со вложенной шкалой, прямыми и угловыми (угол изгиба составляет 90°), причем их нижняя часть выполняется длиной от 66 до 2000 мм и при измерениях должна быть полностью погружена н измеряемую среду. Общий вид технических термометров приведен на рис. 22.
Допустимые погрешности для показаний лабораторных и технических термометров в зависимости от интервалов измеряемых температур и цены деления приведены в табл. 2.5. Погрешности, приведенные в этой таблице, действительны для термометров, рассчитанных на измерение температуры как при погружении до отсчитываемого делания, так и при постоянной глубине погружения.
Широкое распространение среди жидкостных ртутных термометров получили электроконтактные термометры, которые применяются для целей сигнализации и простейшего регулирования тепловыми объектами, при этом столбик ртути представляет собой замыкающий контакт. Эти термометры выпускаются с постоянно впаянными несколькими контактами (тип термометра ТЭК) или с одним, но переменным контактом, который переустанавливается внутри капилляра при помощи специальной магнитной муфты (тип ТПК). На рис.2.3 приведены разновидности электроконтактных термометров. Электроконтактные термометры применяются для цепей постоянного и переменного тока, а настройка температуры контактирования осуществляется по
изготавливаться прямыми и угловыми, а также иметь защитную оправку.
Для термометров типа ТЭК минимальные интервалы между соседними контактами не должны быть менее 1/10 диапазона температур контактирования, а допускаемая погрешность показаний по шкале ТЭК не должна быть более наименьшей цены деления.
Электроконтактный термометр переменного контактирования типа ТПК (см. рис. 2.36) имеет две шкалы: нижнюю - рабочую и верхнюю вспомогательную. Верхняя шкала нанесена на шкальную пластинку, расположенную вдоль овальной стеклянной трубки 1, соединенной с капилляром 2. Указателем этой шкалы при настройке термометра является гайка 3, которая может перемещаться по микровшпу 4. Верхний конец микровинта жестко соединен со стальным цилиндрическим якорем 5, а нижний его конец опирается на подпятник 6. Вращение якоря и микровинта, а также
перемещение овальной гайки по винту осуществляется с помощью постоянного магнита 7, установленного на колпачке 8, который надет на стеклянную трубку, припаянную к овальной трубке 1.
1ермометр имеет один неподвижный и один подвижный контакт. Неподвижный контакт 9, соединенный с медным проводом 10, впаян в капилляр ниже нулевой отметки основной шкалы. Подвижный контакт II выполнен из тонкой вольфрамовой проволоки, верхний конец которой закреплен в овальной гайке 3. Этот контакт соединен с медным проводом 12 следующим образом: подвижный контакт - подпятник; подпятник - выводной проводник, впаянный в овальную трубку; выводной проводник - медный провод 12. Нижняя часть вольфрамовой проволоки проходит через отверстие в подпятнике, далее соприкасается с выводным проводником, припаянным к подпятнику, и затем проходит через отверстие направляющей стеклянной втулки 13, впаянной в расширенную часть капилляра. Таким образом, нижний конец вольфрамовой проволоки, находящийся в измерительном капилляре, является подвижным контактом термометра. Если овальная гайка будет передвинута по микровинту с помощью магнита на определенную отметку верхней шкалы, то нижний конец вольфрамовой проволоки (подвижный контакт) будет установлен против соответствующей отметки нижней основной шкалы. При нагревании (охлаждении) нижней части термометра до заданном температуры ртуть в капилляре соединит (разомкнет) нижний контакт с подвижным контактом.
Допускаемые отклонения отсчета по шкале электроконтактного термометра типа ТПК при его настройке не должны превышать также цены наименьшего деления.
Для электроконтактных термометров типа ТПК для электрических коммутаций применяются универсальные промежуточные реле, работающие от напряжения 24, 48 и 110 вольт постоянного тока, а также 36, ПО, 127 и 220 вольт переменного тока. Необходимо отметить, что нагрузка на контактах термометра не должна превышать 0,5 мА при напряжении не больше 0,3 В.
Применяются также электроконтактные ртутные термометры палочные бесшкальные. Они имеют металлические контакты, впаянные в толстостенный капиллярвместах,соответствующихопределенным температурам.
36
37
Электроконтактные палочные термометры могут работать в цепях постоянного к переменного тока при допускаемой разрывной мощности электрических контактов не более 2-х ватт при силе тока не более 0.2 ампера.
При использовании стеклянных жидкостных термометров, особенно для точных (лабораторных) измерений температуры, необходимо учитывать процесс старения стекла, который вызывает смещение нулевой точки и на которое необходимо ввод1ГТЬ поправку.
Как известно, стекло обладает значительным термическим последствием, выражающимся в том, что оно после нагревания до размягчения претерпевает молекулярное перемещение. В силу этого свойства резервуар термометра при охлаждении после временного нагрева принимает первоначальный объем, соответствующий температуре до нагрева в течение длительного времени, что особенно характерно для вновь изготовленных термометров. Такой процесс называется естественным старением стекла. Уменьшение влияния этого воздействия на результаты измерения в значительной мере может быть уменьшено искусственным старением, т.е. продолжительным нагревом (отжигом) термометра до температуры, равной верхнему пределу шкалы, с постепенным его охлаждением до комнатной температуры.
-у Поправка к показаниям термометров на смещение нулевой точки определяется в соответствии со следующим выражением:
Д1 = 1о-ч)\ (2.5) где чз - паспортное положение нулевой точки;
положение нулевой точки, определенное экспериментально.
Пример 2.1. В освидетельствовании стеклянного термометра поправка, относящаяся к 200 ПС, составляет &12ап = -0.2 ПС, а относящаяся к положению ну левой точки -0,1 °С. В результате поверки термометра положение нулевой точки соответствует +0.2 ПС. Отсюда новая поправка, в нулевой точке по выражению (2.5) составит:
Д1 = -0,1 -(+0,2)= -0,3,
а в точке 200 "С будет равна АХ200• -0,2 + Д1 « -0,2 +(-0,3) « 0,5 °С.
Помимо поправок на смешение нулевой точки при точном измерении температур необходимо также вводить поправку на выступающий столб жидкости термометра, когда последний не может быть погружен в измеряемую среду до отсчитываемого деления на шкале.
Поправка на выступающий столб жидкости в этом случае может быть рассчитана по формуле:
ДТ= п-а-(г-т,), (2.6) где ДТ - поправка на выступающий столб термометрической жидкости, °С;
П- высота выступающего столба в градусах шкалы термометра;
I-температура, показываемая термометром, °С;
1] -температура выступающей части, измеряемая дополнительно, "С;
а - видимый коэффициент расширения жидкости в стекле, град"'. Один из возможных способов определения средней температуры выступающей части столба термометрической жидкости показан на рис. 2.4. В соответствии с приведенным рисунком, температура выступающего столба определяется с помощью вспомогательного термометра 2, резервуар которого прижимается к середине выступающей части столбика основного термометра 1. При этом вспомогательный термометр хорошо изолируется (например, асбестовым шнуром) и должен быть по возможности меньших габаритов. Этот способ определения средней температуры является приближенным, т.к. поправка при этом не может быть определена точнее ±10 %.
