多種類(lèi)型的雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械操作是相同的。雙金屬溫度計(jì)的熱系統(tǒng)包含金屬燈泡,毛細(xì)管和接收元件。金屬燈泡包含溫度計(jì)流體,液體或氣體或液體蒸汽,并且在要測(cè)量溫度的點(diǎn)處插入。燈泡與周?chē)h(huán)境處于熱平衡狀態(tài),從而產(chǎn)生給定的壓力或流體位移。金屬毛細(xì)管連接到燈泡,并將燈泡處的壓力傳遞到儀器處的接收元件。接收元件是波登管或壓力彈簧的一種形式。它用于將溫度計(jì)燈泡中的流體位移壓力轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)用于操作指示溫度的指針。
雙金屬溫度計(jì)有三種類(lèi)型:
1.液體膨脹溫度計(jì)
2.氣體膨脹溫度計(jì)和
3.蒸汽驅(qū)動(dòng)的溫度計(jì)。
1.液體膨脹雙金屬溫度計(jì)
原理
它利用由溫度變化引起的液體的體積膨脹來(lái)操作壓力彈簧并指示溫度。液體膨脹體積與其溫度之間的關(guān)系由立方膨脹定律給出:Vf = V0(1 + BT)其中Vf是最終體積,V0是初始體積,B是體積膨脹的平均系數(shù)T是溫度。該等式表示線(xiàn)性關(guān)系,當(dāng)體積膨脹系數(shù)B隨溫度略微變化時(shí),該線(xiàn)性關(guān)系不完全正確。工作燈泡在高壓下充滿(mǎn)熱液體。燈泡的溫度升高導(dǎo)致液體膨脹,這導(dǎo)致波登管或壓力彈簧的膨脹,從而指示溫度。
汞是最廣泛使用的熱液體,因?yàn)樗臏囟确秶軐挕R部梢允褂靡掖蓟蚣妆?。這些液體的熱膨脹大約是汞的六倍,從這一觀點(diǎn)來(lái)看,它們的使用是有利的。水銀填充壓力溫度計(jì)的溫度限制為約-35至10000°F。
好處:
1.靈敏度更高
2.線(xiàn)性刻度形狀
3.沒(méi)有頭部效應(yīng)
4.沒(méi)有氣壓效應(yīng)
缺點(diǎn):
1.浸入效果;
2.環(huán)境溫度影響。
2.Gas膨脹溫度計(jì)(氣體溫度計(jì))
原理
它利用由溫度變化引起的氣體膨脹來(lái)操作壓力彈簧并指示溫度。最常用的氣體是氮?dú)?。氫氣和氦氣也用作氣體溫度計(jì)中的測(cè)溫流體。有兩種主要類(lèi)型的氣體溫度計(jì),一種以恒定體積運(yùn)行,另一種以恒定壓力運(yùn)行。定容氣體溫度計(jì)使用更廣泛。
它基于理想的氣體方程:PV = RT,對(duì)于1摩爾的理想氣體; 其中P,V和T分別是氣體的壓力,體積和溫度,R是通用氣體常數(shù)。
由于它以恒定的音量運(yùn)行,因此該等式可寫(xiě)為:T或P1 / T1 = P2 /T2μP
其中P1和T1分別代表參考?jí)毫蜏囟?,P2和T2分別代表未知的壓力和溫度。如果可以使用壓力計(jì)計(jì)算P2,則未知溫度T2由T2 = P2T1 / P1給出。
工作
一種簡(jiǎn)單形式的定容氣體溫度計(jì)如圖所示。
將氣體封入燈泡B中,并通過(guò)水銀柱的水平(h)的差異記錄壓力。始終調(diào)整R處的汞含量,使其與標(biāo)記重合。然后通過(guò)P2 = P1 + h給出燈泡內(nèi)的氣體壓力,其中P1是大氣壓。通過(guò)使用不同的氣體溫度計(jì),可以測(cè)量各種溫度:
氫-200℃至+ 500℃
氮+ 500℃至+ 1500℃
氦-270℃至+ 1500℃
這些溫度計(jì)可以非常精確,在0℃至100℃的0.005℃范圍內(nèi),500℃的0.1℃以及1500 的2℃范圍內(nèi)。
好處:
1.與液體相比,氣體的膨脹系數(shù)非常大。因此,氣體溫度計(jì)是敏感的。
2.在相似條件下,所有氣體的系數(shù)和膨脹率相同。
3.與氣體的膨脹系數(shù)相比,溫度計(jì)的燈泡材料的膨脹系數(shù)可以忽略不計(jì)。
4.氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)均勻且有規(guī)律地膨脹。
5.與液體相比,氣體的熱容量低。因此,即使很小的溫度變化也可以準(zhǔn)確記錄。
6.氣體可以以純凈形式獲得。
7.氣體溫度計(jì)可在很寬的溫度范圍內(nèi)使用。它們適用于測(cè)量高溫和低溫。
8.用氣體溫度計(jì)測(cè)量的溫度與熱力學(xué)標(biāo)度上的溫度一致。
缺點(diǎn):
1.氣體溫度計(jì)不適合日常工作。它們龐大而笨重。它們只能在一個(gè)位置使用。它們主要用于標(biāo)準(zhǔn)化和校準(zhǔn)其他溫度計(jì)。
2.環(huán)境溫度影響
3.浸入效果