Конденсационные манометрические термометры

В качестве термометрического вещества в них используются легкокипящие жидкости (пропан, этиловый эфир, ацетон, толуол, хлористый метил и т.п.). В зависимости от используемого рабочего вещества диапазон измерений составляет от –50 до 350 ºС. Специально изготовленные конденсационные термометры применяются для измерения сверхнизких температур (например, при заполнении гелием для измерения температуры от 0,8 К). Термобаллон термометра (см. рис. 3.15б) заполнен конденсатом примерно на 0,7¸0,75 объема, а над конденсатом находится насыщенный пар этой же жидкости. Капилляр в конденсационных термометрах опущен в термобаллон так, чтобы его открытый конец находился в жидкости и в том случае, когда при максимальной температуре в термобаллоне остается часть жидкости. Капилляр и манометрическая пружина заполняются обычно высококипящей жидкостью, которая служит для передачи давления от термобаллона к манометрической пружине.

Принцип работы конденсационных термометров основан на зависимости давления Р насыщенного пара низкокипящих жидкостей от температуры Т:

,                                      (3.21)

где L – скрытая теплота испарения; V_п и V_ж – удельные объемы пара и жидкости соответственно.

Давление в термосистеме конденсационного термометра равно давлению насыщенного пара при температуре рабочей жидкости, которая в свою очередь равна температуре измеряемой среды с помещенным в нее термобаллоном. Зависимость давления насыщенного пара от температуры однозначна (до критической температуры), но нелинейна, вследствие чего шкалы конденсационных термометров имеют значительную неравномерность. Рабочее давление в конденсационных термометрах обусловлено пределами измерения и законом изменения давления насыщенного пара в зависимости от температуры.

Изменение температуры окружающей среды не оказывает влияния на показания прибора. Действительно, если повышается температура капилляра и манометрической пружины, то объем наполняющей их жидкости увеличивается и частично вытесняется в термобаллон, где часть объема насыщенного пара конденсируется, и давление в термосистеме не изменится. В силу того, что термобаллон в конденсационных термометрах может быть малых размеров, эти приборы обладают меньшей инерционностью, чем другие манометрические термометры. Кроме того, эти термометры более чувствительны, так как давление насыщенного пара зависит от температуры.

Конденсационным термометрам присущи гидростатическая погрешность и погрешность от изменения барометрического давления. Первая из этих погрешностей компенсируется аналогично жидкостным манометрическим термометрам, а вторая имеет место лишь на начальном участке шкалы, когда давление в термосистеме невелико.

Манометрические термометры, используемые в промышленности, имеют классы точности 1¸4.

Важное достоинство этих приборов – возможность применения их на взрывоопасных объектах. К их недостаткам относят необходимость частой поверки из-за возможной разгерметизации и сложность ремонта, а также большие во многих случаях размеры термобаллона для газовых манометрических термометров.