|
|
ОглавлениеГлава 2. Методы и приборы для измерения давления Глава 3. Методы и приборы для измерения температуры Глава 4. Методы и приборы для измерения расхода Глава 5. Методы и приборы для измерения уровня Глава 6. Методы и приборы измерения геометрических размеров Глава 7. Методы и приборы для измерения вибрации Глава 8. Измерение параметров электромагнитной совместимости Глава 9. Методы и приборы измерения свойств вещества Глава 10. Методы и приборы измерения состава вещества Глава 11. Сопряжение датчиков с системами управления Часть 2. Технологические основы испытаний. Глава 12. Организация испытаний Глава 13. Испытания на воздействия факторов внешней среды Глава 14. Испытания изделий на воздействие внешних механических и гидрогазовых факторов Глава 16. Испытания трубопроводной арматуры Глава 18. Испытания газотурбинных газоперекачивающих агрегатов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 3. Методы и приборы для измерения температурыТемпературой называется степень нагретости вещества. Немецкий физик Г. Фаренгейт (1686–1736) в 1709 г. изобрел спиртовой, а в 1714 г. — ртутный термометр. Он предложил разделить температуру между точками замерзания и испарения воды на 180 делений. Французский естествоиспытатель Р. А. Реомюр (1683–1757) в 1730 г. предложил применять водно-спиртовой термометр. Спирт, смешанный в пропорции 5:1 с водой, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, таким образом Реомюр предложил шкалу от 0 до 80°. Шведский астроном А. Цельсий (1701–1744) в 1742 г. предложил 100-градусную шкалу термометра. Шотландский инженер и физик У. Дж. М. Ранкин (1820–1872) — один из создателей технической термодинамики. Шкала Ранкина начинается при температуре абсолютного нуля, точка замерзания воды соответствует 491,67 °Ra, точка кипения воды: 671,67 °Ra. Число градусов между точками замерзания и кипения воды по шкале Фаренгейта и Ранкина одинаково и равно 180. Английский физик У. Т. Кельвин (1824–1907) в 1848 г. предложил совершенно точную и равномерную, не зависящую от свойств рабочего вещества шкалу, получившую название термодинамической температурной шкалы (шкалы Кельвина). Д. И. Менделеев в 1874 г. впервые научно обосновал целесообразность построения термодинамической температурной шкалы не по двум реперным точкам, а по одной. Такая шкала имеет значительные преимущества и позволяет определять термодинамическую температуру точнее, чем шкала с двумя реперными точками. В табл. 3.1 представлены реперные точки температурной шкалы МТШ-90. Таблица 3.1 Реперные точки температурной шкалы МТШ-90
Кельвин — единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Перевод температуры по Цельсию (°С) в температуру по Фаренгейту (°F), по Реомюру (°R), по Ранкину (°Ra), по Кельвину (°К): °F = (9/5) °С + 32; °С = (5/9)(°F – 32); n°С = (1,8n + 32) °F = 0,8n°R; (3.1) °Ra = °F + 459,7; °К = °С + 273,16. Зависимость сопротивления платины от температуры в интервале от 0 до +650 °С выражается уравнением: Rt = R0 · (1 + A · t + B · t2) (3.2) а для интервала от 0 до –200 °С уравнением: Rt = R0 · (1 + A · t + B · t2 + С · t3 · (t – 100)), (3.3) где Rt и R0 — сопротивления термометра при температурах t и 0 °С; А, В, С — постоянные коэффициенты, для чистой платины: А = 3,968 × 10–3 1/град; В = –5,847 × 10–7 1/град2 ; С = –4,22 × 10–12 1/град4. 3.1. Классификация приборов для измерения температурыПринципы работы приборов для измерения температуры основаны на изменении свойств вещества при изменении температуры: –термометры расширения: –дилатометрические термометры; –биметаллические термометры; –манометрические термометры. На изменении сопротивления — термометры сопротивления: Основанные на явлении термоэффекта — термопары. Использующие оптические свойства вещества — оптические термометры, или пирометры: –яркостные пирометры; –радиационные пирометры; –спектральые пирометры. 3.2. Термометры расширения (дилатометрические , биметаллические, манометрические)Термометрами расширения называются такие приборы, в которых используется наблюдаемое при изменении температуры изменение объема или линейных размеров тел. В зависимости от вида термометрических веществ, используемых в приборах, термометры расширения подразделяются на жидкостные, дилатометрические, биметаллические, манометрические. Жидкостные стеклянные термометры Жидкостные стеклянные термометры основаны на различии коэффициентов объемного расширения жидкости и материала оболочки термометра. В зависимости от диапазона измерительных температур в качестве рабочей жидкости в жидкостных термометрах применяют, этиловый спирт (–100 оС...+75 оС), толуол (–90...+100 оС) и ртуть (–0...+700 оС). Наибольшее распространение получили ртутные стеклянные термометры: ртуть не смачивает стекло, коэффициент расширения ртути мало изменяется при изменении температуры, поэтому шкала термометра практически линейна. Термометры с органическими жидкостями применяются только для измерения низких температур, наибольшее распространение получили спиртовые (рис. 3.1). Рис. 3.1. Технические термометры: 1 — резервуар; 2 — капилляр; 3 — стеклянная оболочка; 4 — шкала Дилатометрические термометры При измерении температуры почти все твердые тела изменяют свои линейные размеры. Если длина какого-либо тела при 0 оС равна Lо, то при температуре t длина его Lt будет равна: Lt =Lo (1 + at), (3.4) где а — коэффициент линейного расширения. Термометры, основанные на расширении твердых тел, подразделяются на дилатометрические и биметаллические. Дилатометрические термометры основаны на изменении линейных размеров твердого тела при изменении температуры. На рис. 3.2 представлена схема устройства дилатометрического термометра. В качестве чувствительного элемента в этом приборе применена гильза 2, впаянная в корпус 3 и изготовленная из материала (латуни или меди), имеющего значительный температурный коэффициент линейного расширения. Рис. 3.2. Дилатометрический термометр [17] Внутри гильзы 2 находится стержень 1, изготовленный из материала с малым коэффициентом линейного расширения (алунд, инвар, керамика). При повышении температуры измеряемой среды увеличится длина гильзы 2, это вызовет перемещение вниз стержня 1. При этом пружина 9 переместит вниз коромысло 4, которое через тягу 8 и зубчатый сектор 7 повернет вокруг своей оси стрелку 6. Последняя покажет значение измеряемой температуры на шкале 5 индикаторного устройства. Биметаллические термометры Биметаллические термометры выполняются в виде двух спаянных между собой металлических пластинок с различными коэффициентами линейного расширения (например, из меди и инвара) (рис. 3.3). Принцип действия термометра основан на возникновении деформации изгиба биметаллической пружины 1 при нагреве или охлаждении. При нагреве пружина изгибается в сторону пластины с меньшим коэффициентом линейного расширения, а при охлаждении — в противоположную сторону. Деформация изгиба биметаллической пружины через промежуточный рычаг 3 передается на зубчатый сектор 4, который вращает шестеренку 5, на одной оси с которой закреплена индикаторная стрелка 6, указывающая на шкале 2 величину измеряемой температуры. Применяются биметаллические пружины как чувствительные элементы, реагирующие на изменение температуры в терморегуляторах и электроизмерительных приборах. Внимание! Авторские права на книгу "Испытания нефтегазового оборудования и их метрологическое обеспечение. Учебное пособие" (Под ред. Владимирова А.И., Кершенбаума В.Я.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
