Измерение температуры

Одним из основных параметров, определяющих ход технологических процессов, является температура.

Работа металлургических агрегатов характеризуется температурой жидкого металла, шлака, дымовых газов, воздуха, огнеупорной кладки нагревательных печей и других элементов рабочего пространства.

Тепловое состояние тела (степень его нагретости) определяется кинетической энергией атомов и молекул тела. Разный уровень температуры двух тел, находящихся в контакте, определяет направление теплопередачи (тепло – холод).

Под температурной шкалой понимается непрерывная совокупность чисел, линейно связанных с числовыми значениями температуры. Существуют шкалы Кельвина, Цельсия и Фаренгейта.

В зависимости от принципа действия, промышленные устройства для измерения температуры классифицируются на следующие группы:

1. манометрические термометры, действие которых основано на изменении давления рабочего вещества при постоянном объеме с изменением температуры.

2. термоэлектрические термометры, действие которых основано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы чувствительного элемента от температуры.

3. термометры сопротивления, принцип действия которых основан на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры.

4. пирометры излучений, действие которых основано на использовании зависимости температуры от спектральной яркости.

5. пирометры спектрального отношения, действие которых основано на зависимости энергетических яркостей в двух спектральных интервалах.

6. пирометры полного излучения, действие которых основано на использовании зависимости температуры от интегральной яркости излучения.

Таблица 1.

Пределы применения термометров для измерения температуры
Термометрическое Свойство	Наименование устройства	Пределы измерения t
		нижний	верхний
Тепловое расширение	Жидкостный стеклянный термометр	-200	750
Тепловое расширение	Биметаллические термометры	-60	1000
Изменение давления	Манометрический термометр	-150	600
Изменение электрического сопротивления	Электрические термометры сопротивления (металлические)	-200	650
Изменение электрического сопротивления	Полупроводниковые термометры сопротивления (терморезисторы)	-200	650
Термоэлектрический эффект (ТЭДС)	Термопары. Стандартные термоэлектрические термометры	-200	2500
Термоэлектрический эффект	Нестандартные термоэлектрические термометры.
Бесконтактный метод
Тепловое излучение	Пирометры спектрального отношения	300	4000
	Традиционные пирометры	30	2500
	Пирометры частичного поглощения Фотоэлектрические	450	4000
	Пирометры частичного поглощения оптические	800	6000

Технические средства измерения температуры.

1.Манометрический термометрсостоит из термобаллона, капиллярной трубки и манометрического устройства пружины. Вся система прибора заполнена рабочим веществом. Термобаллон помещают в зону измерения температуры. При нагревании термобаллона, давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение давления воспринимается упругим элементом – манометрической пружиной, которая воздействует через передающий механизм на стрелку измерительного прибора.

Термобаллон изготавливается из стали 12*18Н10Т

Длина трубки – до 60м.

Термобаллон выдерживает давление 6.4Мпа

Различают газовые, жидкостные и конденсационные манометрические термометры.

Газовые МТ. Основной тип ТГП-100. баллон заполняется азотом. Они позволяют измерять температуру от –50 до 630 С

ТГП –10Эк – с электроконтактным устройством.

Зависимость давления от температуры:

Р_t=P₀[1+(t-t₀₎],

b –термический коэффициент расширения газовой среды [1/С]

t, t₀ – начальная и конечная температуры

P₀ – давление в системе при t₀

Жидкостные МТ. Основной тип ТЖС. Рабочее вещество – полиметилсилоксановая жидкость (ПМС-5).

Пределы измерения:-50 до 300 °С

Изменение давления в зависимости от температуры

Р = t/

P – изменение давления в Па

b – коэффициент объемного расширения жидкости [1/°С]

Dt – изменение температуры

 - коэффициент сжимаемости

инерционность жидкостных МТ меньше, чем газовых, однако погрешности, вызванные колебаниями температуры окружающей среды больше, чем у газовых МТ.

ТЖС – показывающий

ТЖР – регистрирующий.

У конденсационных МТ тип ТКП – термобаллон на 2/3 объема заполняется низкокипящей жидкостью (фреон, ацетон, хлористый метил). Пределы измерений от –25 до 300 °С. В замкнутой термосистеме одновременно протекают процессы испарения и конденсации. С повышением температуры контролируемой среды, увеличивается упругость насыщенного пара и устанавливается определенное давление, соответствующее измеряемой температуре.

Недостатком конденсационных МТ является невысокая точность измерения.