Приборы измерения и регулирования температуры

ЛЕКЦИЯ – 8 (МОДУЛЬ-2)

ТЕМА: «Приборы и устройства автоматических систем»

Приборы измерения и регулирования температуры

Температурой называют величину, характеризующую нагрев тела.

В энергетических установках для измерения температуры используют:

термоэлементы расширения, манометрические термосистемы, электрические термопреобразователи,

1.1. Термоэлементы расширения, в которых изменение темп-ры преобразуется в расширение твердых тел, жидкостей и газов.

САМОСТОЯТЕЛЬНО ПОВТОРИТЬ: [Лит.1 - Мурин Г.А., Теплотехнические измерения], [Лит-2, Канторович и Подлипенцева]

· Жидкостные термоэлементы, (Л-1, стр.82-83);

· Дилатометрические термоэлементы. Стержневые и пластинчатые (биметаллические) (Л-1,стр. 75-77);

Принцип действия дилатометрического термоэлемента (рис.1.1.):

Латунная трубка 2 имеет большой коэффициент линейного расширения, чем кварцевый стержень 1, поэтому при изменении температуры контролируемой среды длина трубки 2 изменится на большую величину, чем длина стержня 1. В результате этого изменится положение рычага 3 устройства отсчета.

Биметаллическиетермопреобразователи.

Состоят из двух тонких металлических пластин (рис. 1.2), с различными ТКЛР, жестко соединенных между собой по всему периметру (спаяны, сварены, склепаны и т.п.).).

При повышении температуры измеряемой среды в пластине биметалла, из-за различных коэффициентов линейного расширения α₁ и α₂, возникает деформирующее усилие (изгиб), в результате которого пластина изгибается. При этом, угол поворота пластины определяется зависимостью

Δφ = k Δt,

а соответствующее линейное перемещение конца пластины, при малых углах отклонения, зависит от ее длины

,

где k - коэффициент передачи, определяемый сплавом пластины,

b - толщина биметаллической пластины, определяющая ее жесткость.

1.2. Манометрические термосистемы, действие которых основано на зависимости давления вещества, при постоянном объеме, от температуры.

(Л-1, стр.77-79; Л-2, стр.115-116).

В манометрических термопреобразователях воспринимаемое изменение температуры t преобразуется в изменение давления Р в замкнутой манометрической системе (заполненной жидкостью, газом или парожидкостной смесью) с последующим преобразованием давления в механическое перемещение h:

t → P → h.

В зависимости от типа упругого элемента манометрические термопреобразователи подразделяются на трубчатые (а) сильфонные (б) и мембранные (в) термосистемы.

-

1.3. Электрические термопреобразователи, в которых изменение температуры преобразуется в электрические величины (сопротивление, э.д.с.).

Показателем изменения сопротивления с температурой служит температурный коэффициент сопротивления (ТКС):

(1.1)

где - сопротивление при t=100°С;

- сопротивление при t=0°С;

Рисунок 1.4.

=100°С.

Термопреобразователи сопротивления подразделяются на проводниковые (металлические) и полупроводниковые. Проводниковые также получили широкую известность под названием термометры сопротивления (ТС).