Лекция №9 Тепловые преобразователи

Тепловым называется преобразователь, входной величиной которого является температура. Существует много видов преобразователей и способов определения температуры. Они могут подразделяться по характеру использования термометрического тела, по типу связи воспринимающего органа со средой, по характеру явления, положенного в основу преобразования изменений температуры в другие величины.

На практике чаще всего используется классификация на основе характера преобразования температуры в другие величины. При этом тепловые преобразователи делят на следующие группы:

а) преобразователи с механическими воспринимающими органами, основанные на использовании:

- теплового расширения твердых тел, жидкости и газов;

-изменения давления насыщенных паров и функции температуры;

- зависимости плотности и вязкости газов от температуры.

б) преобразователи с электрическими воспринимающими органами:

- термопреобразователи сопротивления (проволочные и полупроводниковые);

- термоэлектрические преобразователи (термопары);

- преобразователи, основанные на использовании от температуры магнитной и диэлектрической проницаемости или величины тепловых шумов.

в) радиационные преобразователи, основанные на измерении:

- интенсивности монохроматического измлучения;

- интенсивности полного излучения;

- интенсивности излучения в радиодиапазоне;

- поглощения излучения нагретым паром.

Ниже рассматриваются лишь наиболее распространенные в подотрасли измерительные тепловые преобразователи.

9.1. Тепловые преобразователи с механическими воспринимающими органами.

В термометрах, основанных на использовании теплового расширения, в качестве рабочего тела могут использоваться твердые тела, жидкости и газы. В свою очередь термометры, основанные на использовании теплового расширения жидкости, подразделяются на два вида:

- состоящие из стеклянной ампулы и капилляра, в которых изменение объема жидкости преобразуется в изменение высоты столба жидкости в капилляре;

- содержащие замкнутую систему с жидкостью, изменение объема которой преобразуется в деформацию упругого преобразователя давления (манометрические термометры).

Отличие газовых термометров, устроенных по принципу манометрических жидкостных, заключается в том, что манометрический элемент измеряет не изменение объема, а изменение давления газа в системе.

Известны также термометры, основанные на использовании зависимости давления насыщенных паров от температуры, абсорбционные термометры, использующие свойства абсорбентов изменять количество поглощаемого газа в зависимости от температуры, и ряд других. Но они не получили распространение в рассматриваемой теме и в дальнейшем не рассматриваются.

Ниже приведены основные технические данные отечественных термометров и пирометров различного типа. Основные характеристики первичных термопреобразователей сопротивления и термопар были рассмотрены выше(см. табл. 1и3).

Стеклянные термометры выпускаются многих типов, среди которых можно выделить следующие (табл. 1).

Таблица 1

Стеклянные термометры.

Тип	Пределы измерений,^оС	Погрешность,^оС	Длина термометра,мм	Среда,для которой предназначен
ТНТ-3	-80…+20	±1.5	300±10	Жидкость,газ
ТНТ-4	-80…+20	±1.5	470±10	То же
ТЛ-1	-20…+150	±0.015	560±10	Общего назначения
ТЛ-2	-30…+350	±1	250÷360	То же
ТЛ-3	0…+600	±2	400÷30	-“-
ТЛ-4	-30…+360	±0.3	530÷30	-“-
ТЛ-5	-30…+300	±0.5	320÷20	-“-
ТЛ-6	-30…+360	±0.5	160÷10	Жидкость
ТП-1	+100…+350	±0.5	975÷50	В камерах
ТП-3	+100…+200	±2	185÷10	Резина
ТП-4	-5…+75	±1	280÷15	Электролит
ТП-6	-55…+55	±3	255÷10	Воздух
ТП-7	+20…+150	±2	215÷10	В камерах
ТП-10	0…+100	±5	115÷10	Масла
ТТ	от -30…+50 до 0…+500	от 0.5 до 5	66÷1033	Промышленные установки

Термометры манометрические показывающие типов ТГП-100, ТЖП-100, ТКП-100, а также показывающие и сигнализирующие типов ТГП-100Эк, ТГП-100Сг, ТКП-100Эк, ТКП-100Сг, ТКП-160Сг предназначены для дистанционного измерения температуры газов, пара и различных жидкостях в стационарных промышленных установках и управления внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства. Их принцип основан на зависимости давления (объема) заполнителя термосистемы от измеряемой температуры. Пределы измерений и другие характеристики данных термометров даны в табл.2

Таблица 2

Термометры манометрические показывающие.

Тип	Пределы измерений,^оС	Класс точности	Давление измеряемой среды	Температура окружающего воздуха ^оС	Масса,кг
ТГП-100ЭК	-50…+600	1;1,5	6,4÷25	-10…+60	4,36
ТГП-100Сг	-50…+600	1;1,5	6,4÷25	-10…+60	4,8
ТКП-100Эк	-25…+300	1,5	6,4÷25	-10…+60	4,36
ТКП-100Сг	-25…+300	1,5	6,4÷25	-40…+60	4,8
ТГП-100	-200…+600	1;1,5	6,4÷25	-10…+60	0,8÷4,3
ТКП-100	-25…+300	1,5	6,4÷25	-50…+60	0,8÷3
ТЖП-100	-50…+300	1;1,5	6,4÷25	+5…+50	1,2÷2,5
ТКП-160Сг	-25…+300	1,5;2,5;4	1,6÷6,4	-50…+50	4,5

Термометры манометрические самопишущие одно- и двухзаписные газовые типов ТГС-711, ТГС-712, ТГ2С-711, ТГ2С-712, термометры с пневматическим изодромным регулирующим устройством типов ТГ-711Р, ТГ-712Р, ТЖ-711Р,ТЖ-712Р, термометры манометрические самопишущие жидкостные типов ТЖС-711,ТЖС-712, ТЖ2С-711,ТЖ2С-712 предназначены для непрерывного измерения и записи температуры газа, пара и жидкостей в стационарных промышленных установках. Изменение температуры воспринимается заполнением термосистемы через термобаллон и преобразуется в изменение давления, которое по капилляру передается на манометрическую пружину и вызывает перемещение ее свободного конца, которое через передаточный механизм вызывает перемещение пера на диаграмме. Основные технические данные самопишущих термометров приведены в табл.3

Таблица 3

Термометры манометрические самопишущие.

Тип	Пределы измерений,^оС	Масса,кг	Тип	Пределы измерений,^оС	Масса,кг
ТГС-711	-50…+50	15	ТЖС-711	0…+50	11
ТГ-711Р	-50…+100	18	ТЖ-711Р	0…+50	18
ТГС-712	-50…+150	15	ТЖ-712	0…+50	11
ТГС-711	0…+150	15	ТЖ-712Р	-50…+50	18
ТГ-711Р	0…+200	18	ТЖ2С-711	0…+100	13
ТГС-712	0…+300	15	ТЖ2С-712	+50…+150	13
ТГ-712Р	+100…+300	18