Погрешность нагревания капиллярной трубки

(7)

где – объём капиллярной трубки; t_K – температура среды, окружающей капилляр, ⁰С.

Недостатки газовых термометров – большая тепловая инерция, трудно заметить утечку газа при нарушении герметичности.

Жидкостные манометрические термометры заполняют жидкостью под некоторым начальным давлением. Жидкости, применяемые для термометров, должны обладать возможно большим термическим коэффициентом объёмного расширения, высокой теплопроводностью и должны быть химически инертными к материалу термометра. В качестве таких жидкостей для манометрического термометра выбирают ртуть (диапазон измерений от –30 до +600 ⁰С) и ксилол (диапазон измерений от –40 до +200 ⁰С).

Чтобы жидкость не закипела, в термометре создаётся начальное давление порядка 1,5 – 2 МПа (15 – 20кгс/см²).

При повышении температуры термобаллона жидкость в нём расширяется и часть жидкости вытесняется в капилляр и манометрическую трубку. Жёсткость термобаллона и капилляра значительно больше жёсткости манометрической трубки, поэтому увеличение объёма жидкости вызывает увеличение объёма манометрической трубки, а следовательно, и её раскручивание.

Избыточный объём жидкости, вытесненный из термобаллона

(8)

где – коэффициент объёмного расширения жидкости; – коэффициент линейного расширения материала термобаллона; t – температура термобаллона (измеряемая); t₀ – температура, при которой производилось заполнение системы жидкостью (принимают t₀ = 20 ⁰С); V₀ – объём жидкости в термобаллоне при t₀.

Для компенсации влияния окружающей температуры на капилляр и манометрическую пружину применяют компенсационное устройство, схема которого изображена на рис. 23.

Устройство состоит из компенсационного капилляра 6 той же длины, что и подключённый к термобаллону 1 основной капилляр 2, но без термобаллона и вспомогательной пружины 5 с такой же упругостью и характеристикой, как и у основной спиральной пружины 3. Вспомогательная пружина и компенсационный капилляр заполнены той же жидкостью и находятся в тех же температурных условиях, что и основные. Вспомогательная пружина, действуя на передаточный механизм 4 в направлении, противоположном направлению основной пружины, компенсирует влияние окружающей среды на показания прибора, сводя давление, возникающее от температурного расширения жидкости в капилляре, к нулю.

Рисунок 23 – Компенсационное устройство манометрического термометра

Конденсационные манометрические термометры. Термобаллон этих приборов заполняется на 2/3 объёма низкокипящей жидкостью. В замкнутой системе термометра всегда существует динамическое равновесие одновременно протекающих процессов испарения и конденсации. При повышении температуры испарение жидкости усиливается и увеличивается упругость пара, а в связи с этим усиливается также процесс конденсации. В результате этого насыщенный пар достигает некоторого определённого давления, строго отвечающего температуре. Давление пара, изменяясь с температурой, передаётся через среду, заполняющую капилляр, манометрической трубке.

Достоинства: изменение температуры манометрической трубки и капилляра не влияет на величину давления в системе. Это позволяет располагать вторичный прибор от термоприёмника на расстоянии до 75 м.

Недостаток: нелинейность шкалы.

Аппаратура и материалы

1. Газовый термометр типа ТГ.

2. Система для заполнения азотом.

3. Образцовый ртутный термометр.

4. Паяльник.

5. Мягкая листовая медь.

6. Ванна с тающим льдом.

7. Масляный термостат.

8. Плоскогубцы, отвёртка.