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膨胀式温度计

点击次数:153  发布时间:2020-08-20

膨胀式温度计利用物体受热膨胀的原理制成的温度计,主要有液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计和压力式温度计三种。

2.3.1  液体膨胀式温度计

见的是玻璃管式温度计,如右图所示。它主要由液体储存器1,毛细管2和标尺3组成。根据所充填的液体介质不同能够测量-200~750℃范围的温度

l.测温原理

玻璃管液体温度计是利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制作而成。

由于液体膨胀系数α远比玻璃的膨胀系数α大,因此当温度变化时,就引起工作液体在玻璃管内体积的变化,从而表现出液柱高度的变化。若在玻璃管上直接刻度即可读出被测介质的温度值。为了防止温度过高时液体胀裂玻璃管,在毛细管顶部须留有一膨胀室。

    温度变化所引起的工作液体体积变化为

式中:分别为工作液体在0℃、时的体积;分别为工作液体和玻璃的体膨胀系数。

可见工作液体和玻璃的体膨胀系数差越大,温度计的灵敏度就越高,测温精度也越高。常用工作液体种类及测量范围见下。

玻璃液体温度计液体材料测温范围

工作液体

测量范围(℃)

备注

水银

-30~-750或更高

上限用加压方法获得

甲苯

-90~100

乙醇

-100~75

石油醚

-130~25

戊烷

-200~20

 

2.玻璃管液体温度计的主要特点

它的优点是直观测量准确、结构简单、造价低廉,因此被广泛应用于工业、实验室和医院等各个领域及日常生活中。但其缺点是不能自动记录、不能远传、易碎、测温有一定迟延。

玻璃管温度计所用的玻璃材料对温度计的质量起着重要作用。对300℃以上的玻璃温度计要用特殊的玻璃(硅硼玻璃),500℃以上则要用石英玻璃。

3.玻璃管液体温度计的分类

1)标准温度计:用于精密测量和校准其他温度计,其准确度高,分度值一股为0.1~0.2℃。基本误差在0.2~0.8℃范围内。

2)实验室用温度计;用于实验室的测温。

3)工业用温度计;用于工业测温,其准确度较低,允许误差可在1~10℃之间。

4)电接点温度计:作温度控制用。

长期使用的温度计要定期校验并校正其零位,对零位漂移要作修正,不合格的不能使用,校验方法可按有关校验规程进行。

2.3.2  固体膨胀式温度计

它是利用两种线膨胀系数不同的材料制成,由杆式和双金属片式两种,如图固体膨胀式温度计所示。除用金属材料外,有时为了增大膨胀系数差,还选用非金属材料,如石英、陶瓷等。

这类温度计常用作自动控制装置中的温度测量元件,它结构简单、可靠,但精度不高。

双金属温度计是利用两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的。工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片。为提高测温灵敏度,通常将金属片制成螺旋卷形状。当多层金属片的温度改变时,各层金属膨胀或收缩量不等,使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连,因此,当双金属片感受到温度变化时,指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。这种仪表的测温范围是200~650℃,允许误差均为标尺两程的1%左右。这种温度计和棒状的玻璃液体温度计的用途相似,但可使用在机械强度要求更高的条件下。

 

2.3.3  压力式温度计

压力式温度计是利用密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质,通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。

    压力式温度计的工作介质可以是气体、液体或蒸汽,其结构如图压力式温度计所示。仪表中包括温包1,金属毛细管2,基座3和具有扁圆或椭圆截面的弹簧管4。弹簧管一端焊在基座上,内腔与毛细管2相通,另一端封死为自由端。自由端通过拉杆、齿轮传动机构与指针相联系。指针偏转在刻度盘上指示出被测温度。

压力式温度计由于受毛细管长度的限制,一般工作距离最大不超过60m,被测温度一般为-50—550℃。它简单可靠、抗振性能好,具有良好的防爆性。但这种仪表动态性能差,示值的滞后较大,也不能测量迅速变化的温度。

 

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