Метрологическое обеспечение средств измерений температуры

Основу метрологического обеспечения средств измерений темпера­туры в диапазоне 13,81—6300 К составляют две поверочные схемы, в основе которых лежат государственные первичные эталоны еди­ниц температуры— кельвин (К). Принцип действия эталонов осно­ван на воспроизведении реперных точек МПТШ-68. В диапазоне температур от 13,81 до 273,15 К передача размера единицы от эта­лона осуществляется образцовыми средствами измерений, в состав которых входят платиновые термопреобразователи сопротивления, полупроводниковые термопреобразователи сопротивления, медь-копелевые и медь-константановые термоэлектрические термометры (ТЭТ) и ртутные стеклянные термометры.

Передача размера единицы температуры от эталона в диапа­зоне 273,15—6300 К осуществляется образцовыми средствами изме­рений, которые согласно поверочной схеме подразделяют на две группы: термометры и пирометры. В группу термометров входят:

ртутные стеклянные термометры, платиновые термометры сопротив­ления, платинородии-платиновые и платинородий-платинородиевые (градуировка ПРЗО/6) ТЭТ и вольфрамрениевые (градуировка ВР 5/20) ТЭТ, а в группу пирометров—температурные лампы, пиро­метры полного излучения и визуальные монохроматические пиро­метры.

Образцовые стеклянные жидкостные термометры.Они предна­значены для измерения температуры в диапазоне 240,15—903 К. В качестве термометрической жидкости в этих термометрах используется ртуть. Образцовые ртутные термометры выпускаются палочные (рис. 3, а) и с вло­женной шкалой(рис.3в)Палочные термометры представляют собой толстостенный капилляр 1 с внешним диамет­ром 6—8 мм и внутренним 0,1 мм. Нижняя часть капилляра выполнена в виде резервуа­ра 2 цилиндрической формы, заполненного ртутью, а верхняя часть — заварена, чем обес­печивается герметизация внутренней полости капилляра. Шкала у палочного термометра на­несена непосредственно на внешнюю поверх­ность капилляра. Отличительной особенностью термометров с вложенной шкалой является то, что капилляр /, снабженный резервуаром 3 цилиндрической формы, прикрепляется к шкальной пластине 2 и оба они размещены вну­три защитной стеклянной оболочки. Довери­тельные абсолютные погрешности образцовых ртутных термометров 3-го разряда ± (0,03— —3,0) К. Образцовые ртутные термометры вы­пускаются с ценой деления 0,01; 0,02; 0,05; 0,ГС.

Образцовые термопреобразователи сопротивления.Эти термо­метры изготавливают из платины. Чувствительный элемент образ­цового термопреобразователя сопротивления представляет собой кварцевый каркас геликоидальной формы с укрепленной спи­ралью из платиновой проволоки. Для измерения сопротивления чувствительного элемента предусмотрено две пары выводов. Одна пара выводов потенциальная, вторая — токовая. Потенциальные выводы подключаются к измерительному прибору, а токовые —к источнику тока. Образцовые термометры с абсолютной погрешно­стью ±(0,03—0,07) К вдиапазоне 273—903 К применяют для поверки рабочих термопреобразователей сопротивления из неблаго­родных металлов, полупроводниковых термометров, жидкостных стеклянных термометров, манометрических термометров и термо­электрических из неблагородных металлов. Образцовые термомет­ры с абсолютной погрешностью ±(0,01—0,03)К в диапазоне 273— 903 К применяются только для поверки платиновых термометров сопротивления.

Образцовые термоэлектрические термометры.Образцовые тер­моэлектрические термометры (ТЭТ) подразделяют на платиноро-дий-платиновые, платинородиевые и вольфрамренивые. Абсолют­ные погрешности образцовых ТЭТ составляют: для платинородий-платиновых ТЭТ в диапазоне температур 573—1473К—±(0,8— 2,0)К; для платинородиевых (градуировка ПР 30/6) ТЭТ в диапазоне 1200—2073К — ±(1,2—6,0) К; для вольфрамрениевых (градуировка ВР 5/20) ТЭТ в диапазоне 1200—2800К — ±{2— 17) К.

Конструкции образцовых и рабочих ТЭТ аналогичны. При про­ведении поверочных измерений образцовые ТЭТ применяются без защитных чехлов.

Образцовые температурные лампы.Температурные лампы пред­назначены для воспроизведения яркостной и цветовой температур. Образцовые температурные лампы с абсолютной погрешностью ± (3—15)К предназначены для поверки рабочих монохроматиче­ских пирометров ипирометров спектрального отношения в интер­валах температур 1100—3100 К.

Образцовые пирометры полного излученияпредназначены для поверки рабочих пирометров полного излучения, диапазон измере­ния которых 300—2800 К. Абсолютная погрешность образцовых пирометров полного излучения в диапазоне 300—2800 К составляет ±(5—15) К.

Рассмотренные образцовые средства измерений предназначены для поверки первичных измерительных преобразователей темпера­туры. Метрологическое обеспечение средств измерений, работаю­щих в комплекте с первичными измерительными преобразователя­ми температуры, к числу которых относятся измерительные прибо­ры и нормирующие измерительные преобразователи, базируется на образцовых средствах измерений, заимствованных из других пове­рочных схем. Эти средства измерений являются электрическими ивключают: меры ЭДС, потенциометры и меры электрического со­противления.

5. Измерение влажности.

Влажность воздуха является одним из основных технологических факторов конденсирующих, сушильных и холодильных установок. В химической промышленности актуальны задачи контроля и регулирования влагосодержания чистых газов: азота, водорода, кислорода, метана и др.

Природный газ в пластовых условиях насыщен парами воды, которые при движении газа конденсируются, скапли­ваются в низких местах газопроводов, нарушая технологический режим транспортировки газа. Соединения воды с кислыми газами способствуют интенсивной коррозии оборудования. Кроме того, при определенных давлениях в присутствии влаги в газе образуются кристаллогидраты, которые закупоривают проходное сечение газо­провода и арматуры, что приводит к аварийным ситуациям.

Содержание влаги в газе характеризуется абсолютной и отно­сительной влажностью,. Абсолютная влажность и (в г/м³ или кг/1000 м³) характеризует содержание водяных паров в единице объема газа. Максимальная влажность – количество влаги при условии полного насыщения воздуха при данной температуре. Чем выше температура воздуха тем больше требуется водяных паров для полного его насыщения. Разница между максимальной и абсолютной влажностью определяется как дефицит насыщения. Относительная влажность ψ (в долях единицы или %) — отношение абсолютной влажности газа при данных дав­лении и температуре к его влагоемкости, т. е. к количеству влаги в единице объема газа, содержащейся при условии насыщения(максимальной влажности).

Относительная влажность газа, насыщенного парами воды, рав­на 100 %.

Влагосодержание природных газов зависит от давления, темпе­ратуры, состава газа и воды

Температура, при которой газ полностью насыщен водяными парами, называется точкой росы данного газа. Давление насыщен­ных паров углеводородов — функция температуры. При повышении температуры жидкости давление увеличивается за счет перехода части жидкости в парообразное состояние. При равновесии паровой и жидкой фаз парциальное давление компонента в паровой фазе (над жидкостью) и в жидкой фазе (в жидкости) будет одинаковым.

Из большого числа существующих методов контроля влажности газов наибольшее практическое применение нашли: психометрический, метод точки росы и гигрометрический.