مبدأ موازين الحرارة المختلفة
مقياس الحرارة هو مصطلح عام لأدوات قياس درجة الحرارة ، والتي يمكنها قياس درجة الحرارة وقياسها بدقة. يتم استخدام ظاهرة تمدد وانكماش المواد الصلبة والسوائل والغازات تحت تأثير درجة الحرارة كأساس للتصميم. توجد موازين حرارة للكيروسين ، ومقاييس حرارة كحولية ، ومقاييس حرارة زئبقية ، ومقاييس حرارة للغاز ، ومقاييس حرارة مقاومة ، ومقاييس حرارة مزدوجة 1 ، ومقاييس حرارة للإشعاع ، ومقاييس حرارة ضوئية ، ومقاييس حرارة ثنائية المعدن ، وما إلى ذلك لكي نختار من بينها ، ولكن يجب علينا الانتباه إلى طريقة الاستخدام الصحيحة. من أجل فهم الخصائص ذات الصلة لميزان الحرارة واستخدامها بشكل أفضل ، تم كتابة هذا الكتاب خصيصًا.
1. موازين حرارة الغاز: غالبًا ما يستخدم الهيدروجين أو الهليوم كمواد لقياس درجة الحرارة. نظرًا لأن درجة حرارة تسييل الهيدروجين والهيليوم منخفضة جدًا ، قريبة من الصفر ، فإن نطاق قياس درجة حرارتها واسع جدًا. مقياس الحرارة هذا مرتفع للغاية ويستخدم في الغالب للقياسات الدقيقة.
2. مقياس حرارة المقاومة: ينقسم إلى ترمومتر مقاوم للمعدن وميزان حرارة مقاوم لأشباه الموصلات ، والتي يتم تصنيعها وفقًا لخصائص قيمة المقاومة المتغيرة مع درجة الحرارة. تستخدم موازين الحرارة المعدنية بشكل أساسي المعادن النقية مثل البلاتين والذهب والنحاس والنيكل والروديوم وسبائك الفوسفور والبرونز ؛ تستخدم موازين الحرارة شبه الموصلة بشكل أساسي الكربون والجرمانيوم وما إلى ذلك. موازين الحرارة المقاومة سهلة الاستخدام وموثوقة وقد تم استخدامها على نطاق واسع. نطاق قياسها حوالي -260 درجة إلى 600 درجة.
3. ميزان الحرارة المزدوج: هو أداة لقياس درجة الحرارة تستخدم على نطاق واسع في الصناعة. صنع باستخدام ظاهرة الكهروحرارية. يتم لحام سلكين مختلفين معًا لتشكيل نهاية العمل ، ويتم توصيل الطرفين الآخرين بأداة القياس لتشكيل الدائرة. اضبط نهاية العمل على درجة الحرارة المراد قياسها. عندما تختلف درجة حرارة نهاية العمل والنهاية الحرة ، تحدث قوة دافعة كهربائية ، بحيث يتدفق التيار في الحلقة. من خلال قياس الكهرباء ، يمكن استخدام درجة الحرارة في مكان معروف لتحديد درجة الحرارة في مكان آخر. يتكون مقياس الحرارة هذا في الغالب من ثابت نحاسي ، ثابتان حديد ، نيكل ثابت ، نحاس ذهبي كوبالت ، بلاتينيوم روديوم ، إلخ. وهو مناسب لمادتين مع اختلاف كبير في درجة الحرارة ، ويستخدم في الغالب لقياس درجات الحرارة المرتفعة والعكارة المنخفضة. يمكن لبعض المزدوجات الحرارية قياس درجات حرارة عالية تصل إلى 3000 درجة ، ويمكن لبعضها قياس درجات حرارة منخفضة قريبة من الصفر.
4. مقياس الحرارة ثنائي المعدن: يشير إلى مقياس الحرارة المستخدم خصيصًا لقياس درجة الحرارة فوق 500 درجة ، بما في ذلك مقياس الحرارة البصري ، مقياس الحرارة اللوني ومقياس الحرارة الإشعاعي. مبدأ وهيكل مقياس الحرارة ثنائي الفلزات معقدان نسبيًا ، ولن يتكررا هنا. يتراوح نطاق القياس من 500 درجة إلى 3000 درجة أو أعلى ولا يناسب قياس درجات الحرارة المنخفضة.
5. مقياس الحرارة المؤشر: وهو مقياس حرارة على شكل لوحة القيادة ، والمعروف أيضًا باسم المسعر ، والذي يستخدم لقياس درجة حرارة الغرفة ويتم تصنيعه وفقًا لمبدأ التمدد الحراري وانكماش المعدن. تستخدم ورقة ثنائية المعدن كعنصر استشعار لدرجة الحرارة للتحكم في المؤشر. عادة ما يتم تثبيت المعادن ثنائية المعدن بالنحاس والحديد ، مع النحاس على اليسار والحديد على اليمين. نظرًا لأن التمدد الحراري والانكماش للنحاس أكثر وضوحًا من الحديد ، فعند ارتفاع درجة الحرارة ، تسحب الصفيحة النحاسية الصفيحة الحديدية للانحناء إلى اليمين ، وينحرف المؤشر إلى اليمين (مشيرًا إلى ارتفاع درجة الحرارة). ثنائي المعدن. والعكس صحيح. ، تنخفض درجة الحرارة ، وينحرف المؤشر إلى اليسار (مشيرًا إلى درجة حرارة منخفضة) مدفوعًا بالصفيحة ثنائية المعدن.
6. مقياس حرارة الأنبوب الزجاجي: يستخدم مقياس الحرارة الأنبوبي الزجاجي مبدأ التمدد والانكماش الحراري لتحقيق قياس درجة الحرارة. نظرًا لأن معامل التمدد لوسط قياس درجة الحرارة يختلف عن نقطة الغليان ونقطة التجمد ، فإن موازين الحرارة ذات الأنبوب الزجاجي الشائعة لدينا تشمل بشكل أساسي: ترمومتر الكيروسين ، وميزان الحرارة الزئبقي ، ومقياس حرارة الماء ذي القلم الأحمر. المزايا هي الهيكل البسيط والاستخدام المريح ودقة القياس العالية والسعر المنخفض. العيب هو أن الحدود العلوية والسفلية ودقة القياس محدودة بجودة الزجاج وخصائص وسيط قياس درجة الحرارة. لا يمكن نقله عن بعد وهو هش.
7. مقياس حرارة الضغط: يستخدم مقياس حرارة الضغط سائلًا أو غازًا أو بخارًا مشبعًا في حاوية مغلقة لتوليد تمدد الحجم أو تغيير الضغط كإشارة قياس بعد التسخين. يتكون هيكلها الأساسي من ثلاثة أجزاء: لمبة درجة الحرارة وأنبوب شعري وجدول مؤشر. كانت واحدة من أولى طرق التحكم في درجة الحرارة المستخدمة في عملية الإنتاج. لا تزال أنظمة قياس درجة حرارة الضغط طريقة قياس مستخدمة على نطاق واسع للإشارة إلى درجة الحرارة في الموقع والتحكم فيها. مزايا موازين الضغط هي: هيكل بسيط ، قوة ميكانيكية عالية ، لا تخاف من الاهتزاز. غير مكلف ولا يتطلب طاقة خارجية. العيوب هي: نطاق قياس درجة الحرارة محدود ، بشكل عام -80 ~ 400 درجة ؛ فقدان الحرارة كبير ووقت الاستجابة بطيء ؛ تلف نظام الختم الخاص بالأداة (اللمبة الحرارية ، الشعيرات الدموية ، الأنبوب الزنبركي) ، الصيانة صعبة ويجب استبدالها ؛ تتأثر دقة القياس بدرجة الحرارة المحيطة ، وموضع تركيب المصباح له تأثير كبير ، والدقة منخفضة نسبيًا ؛ مسافة نقل الشعيرات الدموية محدودة. يجب أن يكون نطاق العمل الطبيعي لميزان حرارة الضغط 1 / 2--3 / 4 من النطاق ، ويجب أن تكون أداة العرض ومصباح درجة الحرارة في الوضع الأفقي قدر الإمكان. ستؤدي براغي تثبيت كرة درجة الحرارة المستخدمة أثناء التثبيت إلى فقدان درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى درجة حرارة غير دقيقة. يجب إجراء معالجة العزل الحراري أثناء التركيب ، ويجب أن يعمل المصباح الدافئ في بيئة خالية من الاهتزازات قدر الإمكان.
8. مقياس الحرارة الدوار: مقياس الحرارة الدوار مصنوع من صفائح ثنائية المعدن ملفوفة. تم إصلاح أحد طرفي المعدنين ، والطرف الآخر متصل بالمؤشر. نظرًا لدرجات التمدد المختلفة لقطعتين من المعدن ، فإن القطعة ثنائية المعدن تتجعد بشكل مختلف عند درجات حرارة مختلفة ، وتشير العقارب إلى مواضع مختلفة على القرص. يمكن معرفة درجة الحرارة من القراءة على القرص.
9. ترمومتر أشباه الموصلات: تختلف المقاومة الكيميائية لأشباه الموصلات عن تلك الموجودة في المعدن. مع زيادة درجة الحرارة ، تقل مقاومتها وتتباين على نطاق أوسع. لذلك ، يمكن أن يتسبب تغير بسيط في درجة الحرارة أيضًا في حدوث تغيير كبير في المقاومة. تصنع موازين الحرارة بدقة عالية ويشار إليها غالبًا بأجهزة استشعار درجة الحرارة.
10. ميزان الحرارة المزدوج: يتكون ميزان الحرارة المزدوج من معدنين مختلفين متصلين بمقياس الفولتميتر الحساس. تنتج الملامسات المعدنية اختلافات جهد مختلفة عبر المعدن عند درجات حرارة مختلفة. فرق الجهد صغير ، لذلك هناك حاجة إلى الفولتميتر الحساس لقياسه. يمكن معرفة درجة الحرارة من قراءة الفولتميتر.
11. البيرومتر البصري: إذا كانت درجة حرارة الجسم عالية بما يكفي لإصدار الكثير من الضوء المرئي ، فيمكن تحديد درجة حرارته عن طريق قياس كمية الإشعاع الحراري. مقياس الحرارة هذا هو مقياس حرارة خفيف الوزن. يتكون مقياس الحرارة هذا بشكل أساسي من تلسكوب بفلتر أحمر ومجموعة من الدوائر بمصباح كهربائي صغير وجلفانومتر ومقاوم متغير. قبل الاستخدام ، حدد العلاقة بين درجة الحرارة المقابلة للسطوع المختلف للفتيل وقراءة مقياس التيار الكهربائي. عند الاستخدام ، وجّه التلسكوب إلى الكائن المراد قياسه ، واضبط المقاومة بحيث يكون سطوع المصباح هو نفسه سطوع الكائن المراد قياسه. في هذا الوقت ، يمكن قراءة درجة حرارة الجسم المقاس من الجلفانومتر.
12. ترمومتر الكريستال السائل: البلورات السائلة المصنوعة من صيغ مختلفة لها درجات حرارة انتقالية مختلفة. عندما تخضع لتغيير الطور ، تتغير خصائصها الضوئية أيضًا ، مما يجعل البلورات السائلة تبدو مشوهة. إذا كانت قطعة من الورق مغلفة ببلورات سائلة بدرجات حرارة انتقالية مختلفة ، يمكن معرفة درجة الحرارة من تغير لون البلورة السائلة. ميزة هذا الترمومتر أنه سهل القراءة ، لكن عيبه أنه غير كافٍ. غالبًا ما تستخدم في خزانات أسماك الزينة لإظهارها.
