Temperaturun öLÇÜLMƏSİ plan temperatur şkalaları və temperatur kəmiyyət vahidləri. Mexaniki kontakt termometrləri

Mühazirə 6.
MANOMETRİK TERMOMETRLƏR


PLAN
1. Qaz manometrik termometrləri;
2. Mayeli manometrik termometrlər;
3. Kondensasiyalı manometrik termometrlər;
ƏDƏBİYYAT


1. Чистофорова Н.В., Колмогоров А.Г. Технические измерения и приборы. Часть 1. Измерение теплоэнергетических параметров. Учебное пособие. 2008 г. АГТУ.

Qaz monometrləri -50...+600^oC temperaturların ölçülməsi üçündür. Termo-metrik maddə olaraq He və N istifadə edilir. Qaz monometrlərinin iş prinsipi Şarl qanunundan istifadəyə əsaslanmışdır:

burada t_o və t – başlanğıc və son temperaturlardır;

P_o və P_t – t_o və t temperaturlarındakı qazların təzyiqləridir;
Β – qazın təzyiqinin termiki əmsalıdır (β=1/273,16 yaxud 0,00366 K^-1);
Real sistemlər üçün bu xətti əlaqə ciddi olaraq gözlənilmir, belə ki, temperaturun dəyişməsi ilə termobalonun həcmi dəyişir və təzyiqin dəyişməsi ilə - monometrik yayın həcmi dəyişir, həmçinin termobalon və kapilliyar arasında kütlə mübadiləsi baş verir. Ancaq, bu dəyişmələr böyük olmadığından hesab etmək olar ki, qaz manometrik termometrlərin şüaları bərabərdir.
(1) düsturunda P_t və t yerinə uyğun olaraq P_b və t_b, həmçinin P_s və t_s qoymuş olsaq qaz manometrik termometrik termometrlərdəkj işçi təzyiqin qiymətini hesablamaq üçün analitik ifadə almış olaraq:

burada P_b və P_s -cihazın şkalasındakı başlanğıc t_b və son t_s temperatur qiymətlərinə uyğun olan termosistemdəki başlanğıc P_b və son P_s təzyiqlərdir.

Bu düsturla verilmiş temperaturun ölçmə diapazonunda sistemin başlanğıc doldurulması təzyiqi hesablanada bilər (P_b). P_b şkalanın diapazonundan asılı olaraq 1...3Mpa ola bilər. P_b nə qədər böyük olarsa ΔP bir o qədər böyük ola bilər və barometrik təzyiqin cihazın göstərişinə təsiri o qədər kiçik olar.
Termobalonun həcmi V_t qaz manometrik termometrlərdə işçi təzyiqdən və temperatur ölçmə hüdudundan asılı deyildir. Əgər temperaturun ölçülməsində ətraf kapilliyar və manometrik yay dərəcələnmiş temperaturdan fərqlənərsə, onda əlavə xəta yaranır. Bunu azaltmaq üçün (V_y+V_k)/V_t(V_y və V_k-yay və kapilliyarın daxili həcmidir) nisbətini termobalonun ölçülərini böyütməklə azaltmağa çalışırlar. Odur ki, qaz manometrik termometrlər üçün böyük ölçülü termobalon xarakterikdir (d=20...30mm, l=250...500mm) və bunun nəticəsi olaraq onların nəzərə çarpacaq ətalətliliyə malik olmasıdır.
► Mayeli manometrik termometrlərdə -termometrin bütün sistemi müəyyən başlanğıc təzyiqli maye ilə doldurulur. Termometrik maddə keyfiyyətində burada sivədən istifadə edilir. (10...15Mpa otaq temperaturunda, təzyiq altında) yaxud P=0,5...5,0 MPa təzyiqdə tolud, ksilol, propil spirti və slikon mayesindən də istifadə edilə bilər. Sistemin civə ilə doldurulmasında ölçmə diapazonu t= - 30...600^oC, üzvi mayelər üçün t= -150...300^oC təşkil edir. Məlum olduğu kimi, mayelər praktiki olaraq sıxıla bilmədiklərindən mayeli termometrlərin termobalonlarının həcmi manometrik yayın xüsusiyyətləri ilə uzlaşdırılmalıdır.
Temperaturun t₀ –dan t –dək ölçülməsində termobalondan maye həcmi sıxılır:


_{ } (3)

burada β_m - mayenin temperatur həcmi genişlənmə əmsalıdır;

α - termobalonun materialının xətti genişlənmə əmsalıdır;
V_o - t_o temperaturunda termobalonda maye həcmidir.
(3) tənliyindən görünür ki, qızmada maye həcminin dəyişməsi temperaturun xətti funksiyasıdır, odur ki, mayeli termometrlər də qaz termometrləri kimi bərabər skalaya malikdir.
Mayelərin böyük istilikkeçirməyə malik olduqlarına rəğmən termometrin termobalonu ölçülən mühitin temperaturunu nisbətən tezqəbul edir. Ancaq, elə bu səbəbdən mayeli termometrlərdə qaz termometrlərinə nisbətən ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsinin xətası xeyli böyük olur. Mayeli termometrlər üçün kapilliyarlar kifayət qədər uzun olduqda bimetallik kompensator şəklində kompensasiyaedici qurğu tətbiq edilir.
Sistemdəki mövcud olan kiçik təzyiq mayenin qaynamasının qarşısını alır ki, burada da barometrik təzyiqin dəyişməsi səbəbindən xətalar baş vermir.
Manometrik mayeli termometrlərə hidrostatik xətalar xarakterikdir ki, buna səbəb manometrin termobalona nəzərən fərqli vəziyyətlərdə olmasıdır. Bu xətalar cihazın montajından sonra cihazın göstərişinin şkaladakı lazımi qiymətədək sürüşdürülməsi yolu ilə aradan qaldırılır.
► Kondensasiyalı manometrik termometrlərdə manometrik maddə olaraq asan qaynayan mayelər (propan, etil efiri, aseton, tdkol, metil-xlorid və s.) istifadə edilir. Ölçmə diapazonu -50...+350^oC təşkil edir. Xüsusi olaraq hazırlanmış termometrlərlə çox aşağı temperaturları ...0,8 K-dən başlayaraq ölçmələrdə istifadə edilir.
Termometrin termobalonu kondensatla təxminən 70...75% həcmi doldurulur, kondensatın üzərində isə həmin mayenin doymuş buxarı olur. Kapilliyar termobalona elə sallanır ki, onun ucu mayedə o halda olur ki, termobalonda maksimal temperaturda mayenin bir qismi qalmış olsun.
Kondensasiyalı termometrlərin iş prinsipi doymuş buxarın P təzyiqinin aşağı qaynama temperaturlu mayenin temperaturdan asılılığına əsaslanmışdır:

burada λ – gizli buxarlanma istiliyidir;

_{ }, _{ }buxar və mayenin xüsusi həcmləridir.
Kondensasiyalı termometrin termosistemində təzyiq doymuş buxarın işçi mayenin temperaturundakı təzyiqinə bərabərdir və bu da öz növbəsində ölçülən mühitin temperaturuna bərabərdir. Doymuş buxarın P -təzyiqinin temperaturdan asılılığı birqiymətlidir (kritik temperaturadək), ancaq qeyrixəttidir, odur ki, kondensasiyalı termometr -şkalaları nəzərə çarpacaq qeyri-bərabərliyə malikdir. Bərabər .şkalalı kondensasiyalı termometrlər almaq üçün onları xüsusi xətliləşdirici qurğu ilə təchiz edirlər.
İşçi təzyiq P yalnız ölçmə hüdudlarından (asılı olur) və doymuş buxarın təzyiqinin temperaturdan asılı olaraq dəyişməsi qanunundan asılı olur. Beləliklə, termosistemdəki təzyiq yalnız ölçülən temperaturdan t asılıdır, ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsi cihazın göstərişinə təsir göstərmir.
Ola bilər ki, termobalon kiçik ölçüdə hazırlansın, onda kondensasiyalı termometrlər az ətalətli olur, nəinki digər termometrlər. Bundan başqa, bu termometrlər daha həssasdırlar, belə ki, qızmış (doymuş) buxarın təzyiqi temperatur-dan asılı olaraq dərhal (kəskin) dəyişir.
Kondensasiyalı termometrlərə hidrostatik xətalar və barometrik təzyiqin dəyişməsi ilə əlaqədar xətalar xarakterikdir (aiddir). İlk olaraq mayeli termometrlərə analoji olaraq kompensasiya edilir, ikinci isə yalnız termosistemdə təzyiq böyük deyildirsə onun şkalasının başlanğıc (ilk) hissəsi kompensasiya edilir.