Термометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Термометр – это прибор, предназначенный для измерения температуры жидкостной, газообразной или твердой среды. Изобретателем первого устройства для измерения температуры является Галилео Галилей. Название прибора с греческого языка переводится как «измерять тепло». Первый прототип Галилея существенно отличался от современных. В более привычном виде устройство появилась спустя более чем через 200 лет, когда за изучение данного вопроса взялся шведский физик Цельсий. Он разработал систему измерения температуры, разделив термометр на шкалу от 0 до 100. В честь физика уровень температуры измеряются в градусах Цельсия.

Разновидности по принципу действия

Хотя с момента изобретения первых термометров прошло уже более через 400 лет, эти устройства до сих пор продолжают совершенствоваться. В связи с этим появляются все новые устройства, основанные на ранее не применяемых принципах действия.

Сейчас актуальными являются 7 разновидностей термометров:
  • Жидкостные.
  • Газовые.
  • Механические.
  • Электрические.
  • Термоэлектрические.
  • Волоконно-оптические.
  • Инфракрасные.
Жидкостные

Термометры относятся к самым первым приборам. Они работают на принципе расширения жидкостей при изменении температуры. Когда жидкость нагревается – она расширяется, а когда охлаждается, то сжимается. Само устройство состоит из очень тонкой стеклянной колбы, заполненной жидким веществом. Колба прикладывается к вертикальной шкале, выполненной в виде линейки. Температура измеряемой среды равна делению на шкале, на которое указывает уровень жидкости в колбе. Эти устройства являются очень точными. Их погрешность редко составляет более 0,1 градуса. В различном исполнении жидкостные приборы способны измерять температуру до +600 градусов. Их недостаток в том, что при падении колба может разбиться.

Termometr zhidkostnyi

Газовые

Работают точно так же как и жидкостные, только их колбы заполняются инертным газом. Благодаря тому, что в качестве наполнителя используется газ, увеличивается диапазон измерения. Такой термометр может показывать максимальную температуру в пределах от +271 до +1000 градусов. Данные приборы обычно применяются для снятия показания температуры различных горячих веществ.

Termometr gazovyi

Механический

Термометр работает по принципу деформации металлической спирали. Такие приборы оснащаются стрелкой. Они внешне немного напоминает стрелочные часы. Подобные устройства используется на панели приборов автомобилей и различной спецтехнике. Главное достоинство механических термометров в их прочности. Они не боятся встряски или ударов, как модели из стекла.

Termometry mekhanicheskie

Электрические

Приборы работают по физическому принципу изменения уровня сопротивления проводника при различных температурах. Чем горячее металл, тем его сопротивляемость при передаче электрического тока выше. Диапазон чувствительности электротермометров зависит от металла, который использован в качестве проводника. Для меди он составляет от -50 до +180 градусов. Более дорогие модели на платине могут указывать на температуру от -200 до +750 градусов. Такие приборы применяются как датчики температуры на производстве и в лабораториях.

Termometry elektricheskie

Термоэлектрический

Термометр имеет в своей конструкции 2 проводника, которые измеряют температуру по физическому принципу, так называемому эффекту Зеебека. Подобные приборы имеют широкий диапазон измерения от -100 до +2500 градусов. Точность термоэлектрических устройств составляет около 0,01 градуса. Их можно встретить в промышленном производстве, когда требуется измерение высоких температур свыше 1000 градусов.

Termometry termoelektricheskie

Волоконно-оптические

Делаются из оптоволокна. Это очень чувствительные датчики, которые могут измерять температуру до +400 градусов. При этом их погрешность не превышает 0,1 градуса. В основе такого термометра лежит натянутое оптоволокно, которое при изменении температуры растягивается или сжимается. Проходящий сквозь него луч света преломляется, что фиксирует оптический датчик, сопоставляющий преломление с температурой окружающей среды.

Инфракрасный

Термометр, или пирометр, является одним из самых недавних изобретений. Они имеют верхний диапазон измерения от +100 до +3000 градусов. В отличие от предыдущих разновидности термометров, они снимают показания без непосредственного контакта с измеряемым веществом. Прибор посылает инфракрасный луч на измеряемую поверхность, и на небольшом экране отображает ее температуру. При этом точность может отличаться на несколько градусов. Подобные устройства применяются для измерения уровня нагрева металлических заготовок, которые находятся в горне, корпуса двигателя и пр. Инфракрасные термометры способны показать температуры открытого пламени. Подобные устройства применяются еще в десятках различных сфер.

Termometry infrakrasnye

Разновидности по предназначению
Термометры можно классифицировать на несколько групп:
  • Медицинские.
  • Бытовые для воздуха.
  • Кухонные.
  • Промышленные.
Медицинский термометр

Медицинские термометры обычно называют градусники. Они имеют низкий диапазон измерения. Это связано с тем, что температура тела живого человека не может составлять ниже +29,5 и выше +42 градусов.

В зависимости от исполнения медицинские градусники бывают:
  • Стеклянные.
  • Цифровые.
  • Соска.
  • Кнопка.
  • Инфракрасный ушной.
  • Инфракрасный лобный.

Стеклянные термометры являются первыми, которые начали применять для медицинских целей. Данные устройства универсальны. Обычно их колбы заполняются спиртом. Раньше для таких целей использовалась ртуть. Подобные устройства имеют один большой недостаток, а именно необходимости длительного ожидания для отображения реальной температуры тела. При подмышечном исполнении продолжительность ожидания составляет не менее 5 минут.

Termometr stekliannyi

Цифровые термометры имеют небольшой экран, на который выводится температура тела. Они способны показать точные данные спустя 30-60 секунд с момента начала измерения. Когда градусник получает конечную температуру, он создает звуковой сигнал, после которого его можно снимать. Данные приборы могут работать с погрешностью, если не очень плотно прилегают к телу. Существуют дешевые модели электронных термометров, которые снимают показания не менее долго, чем стеклянные. При этом они не создают звуковой сигнал об окончании измерения.

Termometr tsifrovoi

Термометры соски сделаны специально для маленьких детей. Устройство представляет собой соску-пустышку, которая вставляется в рот младенца. Обычно такие модели после завершения измерения подают музыкальный сигнал. Точность устройств составляет 0,1 градуса. В том случае если малыш начинает дышать через рот или плакать, отклонение от реальной температуры может быть существенным. Продолжительность измерения составляет 3-5 минут.

Кроме этого:  Форум The Sims Универсальный патч для The Sims 3 и е аддонов Форум The Sims

Termometr soska

Термометры кнопки применяются тоже для детей возрастом до трех лет. По форме такие приборы напоминают канцелярскую кнопку, которая размещается ректально. Данные устройства снимают показания быстро, но имеют низкую точность.

Инфракрасный ушной термометр считывает температуру из барабанной перепонки. Такое устройство способно снять измерения всего за 2-4 секунды. Оно также оснащается цифровым дисплеем и работает на батарейках. Данное устройство имеет подсветку для облегчения введения в ушной проход. Приборы подходят для измерения температуры у детей старше 3 лет и взрослых, поскольку у младенцев слишком тонкий ушной канал, в который наконечник термометра не проходит.

Termometr infrakrasnyi ushnoi

Инфракрасные лобные термометры просто прикладываются ко лбу. Они работают по такому же принципу, как и ушные. Одно из преимуществ таких устройств в том, что они могут действовать и бесконтактно на расстоянии 2,5 см от кожи. Таким образом, с их помощью можно измерить температуру тела ребенка не разбудив его. Скорость работы лобных термометров составляет несколько секунд.

Termometr infrakrasnyi lobnyi

Бытовые для воздуха

Для измерения температуры воздуха на улице или в помещении применяются бытовые термометры. Они, как правило, выполнены в стеклянном варианте и заполнены спиртом или ртутью. Обычно диапазон их измерения в уличном исполнении составляет от -50 до +50 градусов, а в комнатном от 0 до +50 градусов. Подобные приборы часто можно встретить в виде украшений для интерьера или магнита на холодильник.

Termometry bytovye dlia vozdukha

Кухонные

Кухонные термометры предназначены для измерения температуры различных блюд и ингредиентов. Они могут быть механическими, электрическими или жидкостными. Их применяют в тех случаях, когда необходимо строго контролировать температуру по рецепту, к примеру, при приготовлении карамели. Обычно подобные устройства идут в комплекте с герметичным тубусом для хранения.

Termometre kukhonnye

Промышленные

Промышленные термометры предназначены для измерения температуры в различных системах. Обычно они представляют собой приборы механического типа со стрелкой. Их можно увидеть в магистралях водяного и газового снабжения. Промышленные модели бывают электрические, инфракрасные, механические и пр. Они имеют самое большое разнообразие форм, размеров и диапазонов измерения.

Источник

Обзор где и как правильно устанавливать термометр

Термометр предназначен для определения температуры воздуха вне помещения. При этом, каким бы качественным ни был прибор, без его правильной установки добиться точного измерения невозможно. Прежде чем решить, как и в каком месте закрепить термометр, необходимо узнать некоторые нюансы, касающиеся данного процесса.

Особенности монтажа уличного термометра

Узнать точную температуру воздуха при помощи уличного термометра, расположенного на раме окна, практически невозможно. Основной причиной этого можно назвать тепловое излучение, которое исходит от конструкций здания, а в большей степени от стекла, через которое теряется около 30% тепла из помещения. Это тепло так или иначе будет воздействовать на измерительный прибор и повышать получаемое им значение на определенное количество градусов.

Зимой, когда температура наружного воздуха отличается от внутренней значения на 40-60 градусов, показания термометра будут завышены на 2-4 градуса.

Летом воздействие солнца может привести к еще большей разнице между реальной и показываемой температурой.

Зимой показания термометра отличаются от действительной температуры не менее чем на 2-4 градуса

Чтобы отклонения были минимальными, выбирая, как и где закрепить термометр, необходимо руководствоваться определенными правилами, к основным из которых можно отнести:

    установка на как можно большем расстоянии от источников тепла (форточка окна, выход вентиляционной системы или выносной блок кондиционера);

Форточка является прямым источником тепла, и располагать термометр возле нее не рекомендуется

Устанавливать термометр на окна, выходящие на «солнечную» сторону, не рекомендуется

Также не следует устанавливать градусник на тех створках, которые будут часто открывать и закрывать, так как это может привести к ослабеванию крепежных элементов, что неминуемо приведет к падению прибора.

Не рекомендуется крепить термометр на часто открываемых створках

Самые безопасные и простые методики фиксации прибора

Есть несколько способов крепления уличных термометров:

  • липкая лента;
  • присоски;
  • саморезы;
  • кронштейны.

Самый распространенный способ — крепление уличного градусника при помощи липкой ленты. Если она не шла в комплекте, ее можно заменить двусторонним скотчем. Установить прибор при помощи ленты сможет каждый, для этого не потребуется много усилий и дополнительных материалов, кроме любого подходящего обезжиривающего состава. В качестве последнего можно использовать спирт, скипидар или жидкость для снятия лака, а также любое другое средство, предназначенное для обезжиривания поверхности.

Если на «лапках-держателях» нет липкой ленты, то ее можно заменить двусторонним скотчем

Чтобы градусник держался надежно, то место, куда он будет крепиться, обрабатывается обезжиривающим средством, насухо протирается безворсовой тканью. С липкой ленты снимается защитная пленка, и градусник с небольшим усилием прижимается к поверхности. Недостатком такого способа крепления является его ненадежность. При частом открывании створки окна прибор может упасть.

Обезжиривание поверхности – важный этап подготовки поверхности

Если с первого раза прикрепить термометр данным способом не удалось, снять его поможет нож, обмотанный тканью, пропитанной растворителем. Таким же способом липкая лента должна быть снята с самого прибора и заменена новой. После этого приклеивать термометр на то же самое место нельзя. Лучше для этого предусмотрительно выбрать новую позицию и повторить те же шаги.

Кроме этого:  Установка плинтусов под ключ

Крепление термометра на липкую ленту

Также не очень надежным способом крепления градусника к раме или стеклу окна являются присоски. Чаще таким способом крепятся электронные термометры. Присоски могут быть использованы только в том случае, если рама вообще не открывается.

Перед установкой градусника поверхность также обезжиривается, вытирается насухо, и только после этого на нее устанавливают устройство.

Однако при сильном порывистом ветре или дожде открепление присосок практически неизбежно.

Крепление термометра на присосках

Как зафиксировать уличный термометр максимально надежно?

Самый надежный способ монтажа уличного термометра на окно — саморезы. Для этого нужно использовать самые короткие из существующих их видов с полукруглой головкой. Предварительно в «лапках-держателях» по центру нужно просверлить небольшие отверстия и прикрутить градусник в требуемом месте к пластиковому окну. Прежде чем выполнять монтаж, вокруг отверстия в лапке нужно нанести небольшое количество герметика, что предотвратит попадание влаги и грязи внутрь рамы.

Для крепления термометра необходимо использовать самые маленькие саморезы с полукруглой головкой

Такой способ крепления является одним из самых надежных и долговечных, но при этом приводит к деформации пластиковой рамы. Но зимой года при падении снега с крыши и этот вид крепления может подвести.

Альтернативные места для крепления термометра

Для крепления термометра можно выбрать не раму окна, а его откос.

В этом случае дорогостоящие металлопластиковые или деревянные конструкции повреждены не будут. Еще одним преимуществом данного способа крепления можно назвать максимальную отдаленность от стекла, а значит, и точность показаний градусника будет выше.

Чтобы смонтировать устройство таким способом, необходимо предварительно просверлить откос на расстоянии четырех сантиметров от его внешнего края, чтобы край бетонной или кирпичной стены не откололся. В полученные отверстия устанавливаются дюбели, в которые и будут вкручиваться саморезы.

«Лапки-держатели», которые в большинстве случаев предназначены для закрепления прибора на раме, не позволят смонтировать устройство в требуемом положении. Поэтому их можно срезать или выбрать прибор, в котором они не предусмотрены.

Вместо лапок подойдут самодельные металлические пластины — кронштейны, изогнутые в подходящую форму.

Таким образом, выполнить монтаж уличного термометра можно несколькими способами. Если способ «приклеил или прикрутил» не подходит, можно выбрать прибор, который ставится на подоконник. В этом случае для измерения температуры уличного воздуха будет использоваться специальный датчик, соединенный с основным устройством гибким проводом.

Провод и датчик даже при сильном механическом воздействии не деформируются, что обеспечит их продолжительную эксплуатацию. Но как и остальные приборы, предназначенные для измерения температуры, этот вариант имеет определенную погрешность и точность показаний не является абсолютной.

Источник



Тонкости установки термометра в перегонном кубе

фото электронного термометра для самогона

Термометр в кубе должен давать максимально достоверную информацию для правильной оценки хода процесса перегонки. При этом главный вопрос, не куда ставить термометр, а зачем его ставить вообще? Что мы хотим увидеть или рассчитать по его показаниям? Если разобраться с этими вопросами, остальные моменты станут очевидными.

Итак, начнем с простых вопросов. Первый из них: какой крепости навалка в кубе? Чтобы ответить, достаточно знать температуру кипения навалки в текущий момент.

как кипит навала в кубе

  • Т1 – температура кубовой навалки;
  • Т2 – температура пара;
  • Т3 – температура пара на входе в колонну.

Всех путает некорректный термин – «кубовая температура». Можно измерить непосредственно температуру Т1 в жидкостной зоне или температуру пара Т2. Вроде бы в обоих случаях это «кубовая температура», но это не так. Если мы измеряем температуру жидкости Т1, то и получаем именно её. А вот узнав температуру пара Т2, в дальнейшем можем только предположить, что она равна Т1.

В момент отрыва пара от кипящей поверхности, действительно, Т1 = Т2. Но с каждым мигом пар теряет температуру. На выходе из куба в колонну он намного холоднее, чем кипящая навалка.

Степень остывания спиртового пара зависит от теплопотерь через боковые стенки и крышку куба. Также немалую лепту вносит и льющаяся из колонны относительно холодная флегма. Насколько велика эта погрешность? Измеряемая температура пара может находиться в диапазоне от температуры парообразования до температуры конденсации.

Ширину этого коридора можно наглядно увидеть с помощью всем нам известной «рыбки».

зависимость температуры от содержания спирта

Предположим, что в кубе кипит 25% раствор спирта. Поднимаясь по стрелочке 1 до пересечения с графиком температуры кипения жидкости (красная кривая), затем сворачиваем по стрелке 2 и определяем температуру кипения (парообразования) – 87 градусов. Пройдя по стрелочкам маршрутом 1-3-4-5, определим температуру конденсации образующегося при этом пара – 80,5 градусов. Это значит, что термощуп, торчащий где-то в паровой зоне, покажет температуру от 80,5 до 87 градусов.

Чем длиннее и ближе к кипящей поверхности будет щуп, тем с менее охлажденным паром он встретится, и тем ближе показания термометра будут к 87 градусам, и наоборот, чем короче и ближе к стекающей флегме, а также крышке куба будет щуп, тем ближе его показания приблизятся к 80,5 градусам. Если еще термометр вставлен в толстую гильзу, приваренную к крышке, то гильза как большой радиатор будет отводить тепло, а показания термометра станут еще более непредсказуемыми.

Погрешность измерений станет пренебрежимо малой, если кипятить в кубе жидкость близкую по своему составу к чистому спирту или воде. В этом случае разница между температурой конденсации и температурой парообразования будет стремиться к нулю вместе с возможной ошибкой измерений. Но вот незадача – этот диапазон винокурам не интересен.

Кроме этого:  Цены на замену радиатора Ниссан Теана J31 J32

Максимальная разница и возможная погрешность приходится на диапазон перегонки – 93-98 градусов, а погрешность может составлять до 12 градусов.

разница между температурами парообразования и конденсации

Это коридор, в котором в зависимости от теплопотерь будет находиться температура пара, то есть максимальное значение погрешности. На самом деле, такого не бывает. Чем лучше утеплен куб и его крышка, тем меньше теплопотери, а значение Т2 ближе к Т1.

Но существует цена ошибки… Предположим, термометр в паровой зоне показал 98 градусов, мы остановили отбор, думая, что в кубе осталось всего лишь 2% спирта. На самом деле, температура навалки была 97 градусов и содержание спирта примерно на 1,3% больше. При кубовой навалке в 30 литров это 400 грамм потерянного 96% спирта или 2 бутылки водки. Преждевременный переход на «хвосты» списал к повторной ректификации еще примерно столько же. Всё потому, что жало термометра не находилось в жидкостной зоне и при погрешности всего в 1 градус. Если куб плохо утеплен, жало находится далеко от поверхности навалки и погрешность намного больше?

температура кипения и содержание спирта в навалке

Определение температуры навалки по температуре пара имеет погрешность неопределенной величины, максимальное значение погрешности неприемлемо, поскольку потери спирта будут очень большими.

Зная точное значение температуры навалки, можно определить её текущую крепость и содержание спирта в парах на входе в колонну. Имея крепость продукта на выходе, реально прикинуть, с каким количеством ступеней разделения (теоретических тарелок) работает в данный момент колонна.

фото термометра для куба самогонного аппарата

Это очень важная и нужная температура, единственная из всех, абсолютную величину которой нужно определять с максимальной точностью.

Кубовая температура — это температура навалки (жидкости), мерять её нужно напрямую без посредничества пара, опустив термометр в жидкостную зону.

Да и правда, какую пользу можно ожидать от посредника, кроме испорченной информации?

крепость спирта и степени разделения колонны

Как выбрать термометр для перегонного куба

Любой термометр имеет класс точности. Это важный параметр, на которой нужно обращать внимание. Часто недобросовестные производители комплектуют продаваемые кубы биметаллическими термометрами с классом точности 2,5. Это значит, что при измерении температуры максимальная погрешность составит 2,5% от максимального значения на шкале термометра.

Если значение равно 120 градусам, то погрешность может быть до 3-х градусов. Например, если мы собираемся отсечь «хвосты» при температуре 94 градуса, и наконец-то увидели эту температуру на термометре, то на самом деле реальная температура может быть от 91 до 97 градусов. И это помимо влияния других факторов, рассмотренных выше.

При классе точности 1,5 – максимальная погрешность составила бы 1.8 градуса. При одном и том же классе точности термометр с меньшим максимальным значением измеряемой температуры будет точнее.

виды термомеров для колонны и самогонного аппарата

Как правило электронные термометры выдают более высокий класс точности. Даже бытовой кухонный термометр имеет точность плюс-минус 1 градус при цене деления 0,1 градуса, но не всё так просто. Точность измерения абсолютной температуры и разрешающая способность – разные вещи. Такие термометры оправдано применяются в колоннах, где важна не сама температура, а её изменение. Вот тут-то и играет роль 0,1 градуса. При измерении кубовой температуры он, безусловно, даст более точную температуру, чем биметаллический термометр, но чудес ожидать не стоит.

Для более точного измерения температуры кубовой навалки применяются электронные термометры типа Т-0,36-DS-A с выносным термодатчиком, у которых разрешающая способность и точность измерения равны 0,1 градуса. Правда, диапазон измерений более скромен: от -55 до 125 градусов, но для целей перегонки – в самый раз. Есть и недостаток – термодатчик DS18B20 требует гильзы для размещения в кубе.

Наиболее простой и доступный вариант размещения термодатчика – в гильзе ТЭН. При установке достаточно её отогнуть на пару сантиметров вбок и вверх от нагревательных элементов.

установка гильзы термометра в куб самогонного аппарата

Если принято решение устанавливать гильзу, необходимо соблюсти простые требования: жало термодатчика должно быть на некотором удалении от ТЭН, дна и стенок кастрюли. Хотя бы пару сантиметров. Но и увлекаться не нужно, гильза не должна мешать установке дополнительного оборудования, например фальш-дна. Еще гильза не должна быть массивной, так как это не способствует точности измерений. Хорошо если внутренний диаметр гильзы приближается к диаметру термодатчика, применение термопасты – приветствуется.

Источник

Рекомендации по установке контрольно-измерительных приборов в тепловых пунктах

В индивидуальных тепловых пунктах систем теплопотребления устанавливаются:

а) манометры показывающие:Показывающий манометр

• после запорной арматуры на вводе в тепловой пункт трубопроводов водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов;

• после узла смешения;

• до и после регуляторов давления на трубопроводах водяных тепловых сетей и паропроводов;

• на паропроводах до и после редукционных клапанов;

• на подающих трубопроводах после запорной арматуры на каждом ответвлении к системам потребления теплоты и на обратных трубопроводах до запорной арматуры — из систем потребления теплоты;

б) штуцеры для манометров:

• до запорной арматуры на вводе в тепловой пункт трубопроводов водяных сетей, паропроводов и конденсатопроводов;

• до и после грязевиков, сетчатых фильтров и водомеров;

в) термометры показывающие:Термометр показывающий

• после запорной арматуры на вводе в тепловой пункт трубопроводов водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов;

• на трубопроводах водяных тепловых сетей после узла смешения;

• на обратных трубопроводах из систем потребления теплоты по ходу воды перед задвижками.

Источник