介绍
所有类型的压力弹簧温度计的构造和机械操作都是相同的。压力弹簧温度计的热系统含有金属灯泡,毛细管和接收元件。金属灯泡含有温度计流体,液体或气体或液体蒸汽,并插入待测量温度的点处。灯泡具有周围环境的热平衡,从而开发给定的压力或流体的位移。金属毛细管连接到灯泡,并将压力透射到仪器处的接收元件。接收元件是Bourdon管或压力弹簧的形式。它用于将温度计灯泡中的流体的位移压力转换为运动。该运动用于操作指针以指示温度。
压力弹簧温度计有三种类型:
(i)液体膨胀温度计
(ii)气体膨胀温度计和
(iii)蒸汽驱动温度计。
1.膨胀压力弹簧温度计
原则
它利用温度变化引起的液体体积膨胀来操作压力弹簧并指示温度。液体膨胀体积与温度的关系由立方膨胀定律给出:Vf = V0(1+BT),其中Vf为最终体积,V0为初始体积,B为平均体积膨胀系数,T为温度。该方程表明的是线性关系,但并不完全正确,因为体积膨胀系数B随温度变化不大。工作时,在高压下将热液体充满灯泡。灯泡处温度的升高导致液体膨胀,从而引起波登管或压力弹簧的膨胀,从而表示温度。
由于温度范围广,水银是应用最广泛的热液。乙醇或甲苯也可以使用。这些液体的热膨胀大约比水银的热膨胀大六倍,从这个角度来看,使用它们是有利的。充满水银的压力温度计的温度极限约为-35至10000F。
优点
- 更大的敏感性
- 线性范围的形状
- 没有头部效果
- 没有气压的影响
缺点
- 浸没效果
- 环境温度效应。
2.气体膨胀温度计(气体温度计)
原则
它利用由温度变化引起的气体的扩展来操作压力弹簧并指示温度。最常用的气体是氮气。氢气和氦气也用作气体温度计的温度流体。有两种主要类型的气体温度计,一个在恒定体积处运行,另一个处于恒定压力。恒定量气体温度计更广泛使用。
它基于理想气体方程PV = RT,对于一摩尔理想气体;其中,P、V、T分别为气体的压力、体积和温度,R为通用气体常数。
由于它在恒定体积下工作,方程可以写成:T或P1/T1 = P2/T2µP
其中,P1和T1分别表示参考压力和温度,P2和T2分别表示未知压力和温度。如果可以用压力计计算出P2,则未知温度T2由T2 = P2T1/P1给出。
在职的
一种简单的恒定体积气体温度计如图所示。
气体被密封在灯泡B中,压力由水压柱的水平差(h)记录下来。在R处的水银柱水准仪总是经过调整,使之与标记重合。灯泡内气体的压力由P2 = P1 + h给出,其中P1是大气压力。通过使用不同的气体温度计,可以测量广泛的温度范围:
氢-200℃到+500℃
氮气+500 oC ~ + 1500 oC
氦-270 oc至+ 1500 oc
这些温度计可以非常精确,从0摄氏度到100摄氏度的0.005摄氏度以内,500摄氏度左右的0.1摄氏度和1500摄氏度的2摄氏度以内。
优点
- 气体的膨胀系数与液体相比要大得多。因此,气体温度计是敏感的。
- 在类似条件下,所有气体的系数和膨胀速率都是相同的。
- 与气体的膨胀系数相比,温度计球部材料的膨胀系数就可以忽略不计了。
- 这些气体在很宽的温度范围内均匀而有规律地膨胀。
- 与液体相比,气体的热容量低。因此,即使可以准确地记录温度的小变化。
- 气体可以以纯形式获得。
- 气体温度计可以在很宽的温度范围内使用。它们适合测量高温和低温。
- 用气体温度计测得的温度与热力学标尺上的温度一致。
缺点
- 气体温度计不适用于常规工作。它们很大而且繁琐。它们只能在一个位置使用。它们主要用于标准化和校准其他温度计。
- 环境温度效应
- 浸没效果
3. vapour - 驱动温度计
原则
它通过部分充满灯泡的液体的蒸汽压来工作。蒸汽压力由压力弹簧测量,仪器根据温度进行校准。
在职的
由于蒸汽压力仅取决于液体自由表面的温度,因此蒸汽致动温度计仅表示在自由表面处存在的温度。用于蒸汽驱动温度计的最常用的液体包括甲基氯,二氧化硫,乙醚,甲苯,丙烷,丁烷和己烷。其范围完全取决于灌装介质。然而,可以测量低至-500F和高达6000F的温度。
优点
- 低成本
- 易于维护
- 它不需要环境温度补偿。
- 良好的响应速度
缺点
- 尺度形状是非线性的
- 头部效果
- 气压效应