2.2 - Masurarea Temperaturii - Termometre Mecanice

7/22/2019 2.2 - Masurarea Temperaturii - Termometre Mecanice

1/38

TermometreTermometre mecanicemecanice

2.22.2

TERMOMETRE CU CONTACTTERMOMETRE CU CONTACT


2/38

PrincipiulPrincipiul dede funcfunc\\ionareionare::

ClasificareaClasificarea termometrelortermometrelormecanicemecanice::

Cu varia\ia volumului (prin dilatarea unui fluid):

termometrultermometrul dede sticlsticl` cu` cu lichidlichid

Cu varia\ia presiunii (prin dilatarea unui fluid):

termometrultermometrul manometricmanometric

Cu varia\ia lungimii (prin dilatarea unui metal): termometrultermometrul cucu tijtij`

termometrultermometrul cu bimetalcu bimetal

dilatareadilatarea unuiunui fluid / metal [nfluid / metal [n funcfunc\\ieie dede temperaturtemperatur


3/38

TermometrulTermometrul dede sticlsticl` cu` cu lichidlichid

SeSebazeazbazeaz`pepe dilatareadilatarea // contractareacontractarea unuiunui

lichidlichid odatodat` cucu variavaria\\iaia temperaturiitemperaturii

( )tVVt += 10

Legea de varia\ie a volumului [n func\ie de temperatur`:

unde:

Vt volumul la temperatura t[m3]

V0 volumul la temperatura de 0C [m3]

coeficientul volumic de expansiune [1/K]

t diferen\a de temperatur` fa\` de 0C [1/K]


4/38

Termometre de sticl`din laborator


5/38

Termometre de sticl`

din laborator


6/38

lichidlichid

termometrictermometric

bulb

tubcapilar

[nveli] de

protec\iescar`gradat`

PrincipiulPrincipiul dede funcfunc\\ionareionareTermometrul se pune [n contact cumediul a c`rui temperatur` se m`soar`

In func\ie de temperatura mediului,lichidul termometric se dilat` diferitcomparativ cu vasul [n care se afl`.

Datorit` dilat`rii, lichidul urc` [ntubul capilar p@n` la o anumit`[n`l\ime, dependent` de temperatur`

Tubul este gradat astfel [nc@t s` indicedirect valoarea temperaturii

ConstrucConstruc\\ieie


7/38

PentruPentru a oba ob\\ineine m`sur`torim`sur`tori corectecorecte,,

trebuietrebuie [[ndeplinitendeplinite urm`toareleurm`toarele condicondi\\iiii ::

dilatarea lichidului/ vasului de sticl` s` fieuniform` [n domeniul de m`surare

coloana capilar` de lichid s` fie continu`


8/38

Variante constructive

cu tubcu tub dreptdrept cu [cu [nvelinveli] de] de protecprotec\\ieie

cu tub [cu tub [ndoitndoit ]i]i

[[nvelinveli] de] de protecprotec\\ieie


9/38

LichideLichide termometricetermometrice

a) carea) care nunu udud` perepere\\ii:ii: mercur

aliaj de mercur cu taliu

b) careb) care udud` perepere\\ii:ii:lichide organice:

alcool etilic

pentan tehnic

toluen

- sunt colorate de obicei,

pentru a fi vizibile

-introduc erori suplimentarela sc`derea temperaturii

- au rezervor mai mare

deoarece mercurul are un

coeficient de dilatare mai mic

comparativ cu alte lichide

- mercurul este poluant.


10/38

TermometreTermometre specialespeciale

termometrul cu contact electric

termometrul Beckmann

termometrul pentru temperaturi ridicate


11/38

TermometrulTermometrul cu contact electriccu contact electric

m`surm`sur` continucontinu`

Atunci c@nd lichidul termometric

atinge firul din tub, se [nchide

circuitul ]i apare un curent electric

Rezisten\a firului din tubul capilar variaz`

[n func\ie de nivelul de lichid din tub;

se m`soar` intensitatea curentului electric

UtilizareUtilizare::- semnalizarea dep`]irii unor valori limit`

- automatiz`ri simple

m`surm`sur` punctual`` punctual` ((valorivalori limit`)limit`)

t

R

I

tlim

ttlim:I0


12/38

Termometrul cu contact electric din laborator

(m`sur` punctual`)


13/38

TermometrulTermometrul BeckmannBeckmann

UtilizareUtilizare::m`soar` diferen\e mici de temperatur` (max. 5- 6 C) cu

precizie ridicat`

rezervorsuplimentar,

gradatscaraprincipal`de m`sur`

indica\ia de zero [C]

(dat` de [n`l\imea lichiduluidin rezervorul suplimentar)

0.001 C

scara suplimentar` arat` nivelul

p@n` la care trebuie s` urce

lichidul eliminat din rezervorul

principal pentru a ob\ine o

anumit` indica\ie de zero

(pe scara principal` de m`sur`)

diferen\` detemperatur`

m`surat`

rezervor principal


14/38

materialulmaterialul din caredin careesteeste confecconfec\\ionationat

termometrultermometrul::

cuarcuar\\ [n[n locullocul sticleisticlei

[n spa[n spa\\iuliul dede deasupradeasupralichiduluilichidului termometrictermometric::

vidvid

gazgaz inert subinert sub presiunepresiune

(azot sau bioxid de carbon)

Efect:cre]terea temperaturii

de vaporizare a mercurului

TermometrulTermometrul pentrupentru temperaturitemperaturi ridicateridicate

Asem`n`tor termometrului de sticl` clasic, cu urm`toarele diferen\e:

Efect:rezisten\` la temperaturi

ridicate


15/38

-- AVANTAJEAVANTAJE --

construc\ie simpl`

cost redus

scal` de m`sur` liniar`

aparat stabil, chiar ]i dup` cicluri de m`surare repetate

nu depinde de o surs` de curent electric

Termometrul de sticl` cu lichid


16/38

-- LIMIT~RILIMIT~RI --

iner\ie termic` ridicat`, deci timp de r`spuns ridicat(nu poate fi utilizat pentru m`sur`tori rapide)

temperatura se determin` prin citire vizual`

(se introduce o eroare subiectiv`, dat` de operator )

temperatura se m`soar` local; este greu de [nregistrat]i transmis la distan\`(transmiterea la distan\`: termometrul cu contact electric)

influen\e exterioare: temperatura ]i presiunea mediuluiexterior



17/38

-- DOMENIUL DE M~SUR~DOMENIUL DE M~SUR~ --


- 39 + 750gaz inertmercurcuar\

- 70 + 100gaz inerttoluen

- 100 + 50gaz inertalcool etilic

- 200 + 30gaz inertpentan tehnic

- 39 + 630gaz inertmercur

- 39 + 357vidmercursticl`

DomeniulDomeniul

dede

m`surm`sur`

[C][C]

In spaIn spa

\\iuliul

dede deasupradeasupralichiduluilichidului


LichidulLichidul

termometrictermometricTermometruTermometru

din:din:


18/38

-- EROAREA DE M~SUR~EROAREA DE M~SUR~ --

termometrul de laborator : 0,01 C

termometrul tehnic : 0,1...1 C

Termometru de sticl` cu lichid


19/38

TermometrulTermometrul manometricmanometric((manotermometrulmanotermometrul))

AparatulAparatul este deeste de faptfapt unun

manometrumanometru, a c`, a c`ruirui scarscar este` este

gradatgradat` [n` [n valorivalori dede temperaturtemperatur

Se bazeaz` pe varia\ia presiunii unui fluid,

odat` cu varia\ia temperaturii, la volum constant

lichidlichid


=

ptconstV,

:

surs` de

c`ldur`

!!

V= const:2

2

1

1

T

P

T

P=

Legea de varia\ie a presiunii ]i temperaturii

la volum constant:


20/38


ManotermometrulManotermometrul este formateste format dintrdintr--unun sistemsistem [[nchisnchis etanetan],],

umplutumplut cucu gaz,gaz, lichidlichid sausau amestecamestecbifazicbifazic

rezervor

tub de leg`tur`

senzor de

presiune

indica\ietemperatur`

=

pt

constV

,

:

RezervorulRezervorul ((senzorulsenzorul):):umplut cu gaz, fluid sau

amestec bifazic

tubultubul dede legleg`turtur`

senzorulsenzorul dede presiunepresiune(cu tub Bourdon)

ElementeElemente componentecomponente::


21/38

VarianteVariante constructive aleconstructive ale componentelorcomponentelor

Termometrul manometric

cilindricfiliform

elicoidal filiformspiralat

rigid flexibil

RezervorulRezervorul TubulTubul dede leg`turleg`tur`


22/38

FluideFluide uzualeuzuale

a)a) lichidelichide:: mercur

petrol

alcool

xilen

c)c) amestecuriamestecuri bifazicebifazice:: vapori satura\i de eter

hidrocarburi

b) gaze:b) gaze: bioxid de carbon azot

argon


23/38

Aparatul din

laborator


24/38

-- AVANTAJEAVANTAJE -- aparat robust, rezistent la vibra\ii

senzorul (rezervorul) poate fi montat [n medii cu presiuneridicat`

aparatul indicator poate fi montat la distan\` fa\` de senzor,[n func\ie de lungimea tubului de leg`tur` (maximum 12 m)

dezvolt` for\e elastice importante, ceea ce face ca for\acreat` s` poat` fi utilizat` pentru reglaje simple

se pot ata]a contacte electrice pentru transmiterea valoriim`surate la distan\`

Termometrul manometric


25/38


precizie redus`

iner\ie mare, deci timp de r`spuns ridicat

indica\ia este influen\at` de presiunea mediului exterior

aparatul are o eroare sistematic` care cre]te [n timp,

datorit` deforma\iilor permanente ale rezervorului

Termometru manometric


26/38

-- DOMENIUL ]i EROAREADOMENIUL ]i EROAREADE M~SUR~DE M~SUR~ --

Termometru manometric

2

1.5

2

EroareaEroarea

dede m`surm`sur`

[C][C]

0 + 500gaze

- 50 + 500amestecuri bifazice

- 35 + 350lichid

DomeniulDomeniul

dede m`surm`sur`

[C][C]

TermometrulTermometrulmanometricmanometric cu:cu:


27/38

Se bazeaz` pe dilatarea diferit` a metalelor [n func\ie de

temperatur` (datorit` coeficien\ilor de dilatare diferi\i)

metal cu coeficient mic de dilatare

surs` de

c`ldur`

L

PrincipiulPrincipiul dede funcfunc\\ionareionare::

TermometrulTermometrul cucu tijtij`

( )tLLt += 10

Legea de varia\ie a lungimii [n func\ie de temperatur`:

Lt lungimea la temperatura t[m]

L0 lungimea la temperatura de 0C [m]

coeficientul volumic de expansiune [1/K]

t diferen\a de temperatur` fa\` de 0C [1/K]

metal cu coeficient mare de dilatare


28/38


\eav` metalic`exterioar`:

- [nchis` la un cap`t

- realizat` dintr-un

metal cu coeficient de

dilatare mare

tij` interioar`:

- fixat` de baza \evii

exterioare

- realizat` dintr-un metal cu

coeficient de dilatare mic

indica\ie

T1 T2 > T1

sistem de

transmisie

a mi]c`rii


29/38


timp de r`spuns scurt la varia\iile de temperatur` (deoareceschimbul de c`ldur` este activ)

for\` mare de pozi\ionare a acului indicator (poate fi utilizat

pentru automatiz`ri simple)


se m`soar` o temperatur` medie, dat fiind c` senzorul este

lung (acesta poate reprezenta ]i un dezavantaj, depinde de

aplica\ie)

Termometrul cu tij`


30/38


datorit` valorilor mici ale deplas`rii eroarea de m`sur` este

crescut` (pentru o \eav` de ~ 25cm, tija se deplaseaz` cu max. 2 - 4 cm)

[n timp apare o deformare permanent` a metalului, care duce

la cre]terea erorii de m`sur`

Termometrul cu tij`


31/38


Termometrul cu tij`

2 5

EroareaEroarea

dede m`surm`sur`

[%[% dindinvaloareavaloarea max.max.aa indicaindica\\ieiiei]]

- 100 + 1000tij`

DomeniulDomeniul

dede m`surm`sur`

[C][C]

TermometruTermometrucucu dilatareadilatarea

metalelormetalelor cu:cu:


32/38

SeSebazeazbazeaz`pepe dilatareadilatarea diferitdiferit` a` a unuiunui

bimetal [nbimetal [n funcfunc\\ieie dede temperaturtemperatur

tL

surs` de c`ldur`

metal cu coeficient

de dilatare mare

metal cu coeficientde dilatare mic

TermometrulTermometrul cu bimetalcu bimetal

Bimetalul se curbeaz` [n direc\ia metalului

care are un coeficient de dilatare mai mic

Curbarea bimetalului este cu at@t mai mare

cu c@t acesta este mai lung ]i mai sub\ire


33/38

Termometrul cu bimetal

din laborator


34/38

Aparatul dinlaborator


35/38

VarianteVariante constructive aleconstructive ale bimetaluluibimetalului

spiralatspiralat elicoidalelicoidal

dreptdrept [n form` de U[n form` de U


36/38


timp de r`spuns scurt la varia\iile de temperatur`

(deoarece schimbul de c`ldur` este activ)

for\` mare de pozi\ionare a acului indicator (poate fi utilizatpentru automatiz`ri simple)


se m`soar` o temperatur` medie, dat fiind c` senzorul estelung (poate reprezenta ]i un dezavantaj)

produce o deplasare mai mare dec@t termometrul cu tije,ceea ce [i confer` o sensibilitate crescut`



37/38


datorit` valorilor mici ale deplas`rii, eroarea de m`sur` este

crescut`

[n timp apare o deformare permanent` a metalului, care duce

la cre]terea erorii de m`sur`



38/38


0.5 1.5

EroareaEroarea

dede m`surm`sur`

[%[% dindinvaloareavaloarea max.max.aa indicaindica\\ieiiei]]

- 80 + 400 (600)bimetal

DomeniulDomeniul

dede m`surm`sur`

[C][C]

TermometruTermometrucucu dilatareadilatarea

metalelormetalelor cu:cu:


2.2 - Masurarea Temperaturii - Termometre Mecanice

Documents

Transcript of 2.2 - Masurarea Temperaturii - Termometre Mecanice