Temperature Gauge

Temperature Gauge

در اکثر محیط‌های صنعتی، دما یکی از کمیت‌هایی است که مجبور به کنترل یا اندازه‌گیری آن می‌باشیم. دما می‌تواند معیاری از پیشرفت واکنش در یک راکتور و یا معیاری از ترکیب درصد اجزا در برج‌های تقطیر باشد. افزایش دما ممکن است باعث غیرفعال شدن کاتالیست‌ها شود. از جانب دیگر کم یا زیاد شدن درجه حرارت از حد معمول ممکن است باعث عدم حصول نتیجه در واکنش‌های شیمیایی شود. بنابراین وجود ابزارهایی که بتوانند دما را اندازه گرفته و نتیجه را به سیستم کنترلی ارسال کنند، حیاتی است.
ترمومتر یا دماسنج یا گیج دما ابزارهای دقیق هستند که برای اندازه‌گیری و نشان دادن دما به کار می‌روند. این گروه در صنعت کاربرد گسترده‌ای دارند و یکی از پرمصرف‌رین اقلام در سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی - نیروگاه ها - کارخانجات و ساختمان‌های بزرگ و ... به حساب می‌آیند. درجه‌بندی ترمومتر یا گیج دما می‌تواند بر اساس واحدهای مختلف اندازه‌گیری مانند درجه سانتیگراد و یا درجه فارنهایت باشد که معمولا بر اساس معیارهای کشور مصرف‌کننده و یا کشور تولید‌کننده گیج دما، درجه‌بندی و عرضه می‌گردد. ترمومترهای مختلفی وجود دارند. ترمومتر جیوه‌ای، ترمومتر الکلی، ترمومتربیمتال، گیج دمای گازی، ترمومتر گازی و ... نمونه‌هایی از این دست می‌باشند. یک گیج دمای خوب باید از بیرون بدنه‌ای مقاوم داشته باشد و از درون دارای مکانیسم دقیق و باکیفیتی بوده و به درستی کالیبره شده باشد. تغییرات دمایی را در بازه مندرج روی صفحه به درستی و با آهنگ و یکنواختی منظمی نشان دهد و همچنین از لحاظ نحوه حرکت عقربه بدون پرش و نرم حرکت رفت و برگشت را در مسیر انجام دهد.

پیش از آن که بخواهیم در مورد ابزارهای سنجش دما صحبت کنیم باید تعریف درستی از خود دما پیدا کنیم و به درک درستی از آن برسیم. دما یکی از ویژگی‌های ماده است که میزان گرمی و سردی آن را نشان می‌دهد و جهت جریان گرما را مشخص می‌کند. اگر دو جسم دارای دمای متفاوت باشند، انرژی گرمایی از جسم گرم‌تر به جسم سردتر منتقل می‌شود تا هنگامی که دمای دو جسم به تعادل برسد. یکاهای گوناگونی برای اندازه‌گیری دما تعریف شده‌اند. در دستگاه بین‌المللی از واحد اندازه‌گیری کلوین استفاده می‌شود. ولی یکاهای دیگری مانند سلسیوس و فارنهایت نیز برای اندازه‌گیری دما به کار می‌روند.
تغییر دمای یک جسم یا یک محیط مادی با فرایند تبدیل انرژی انجام می‌شود. برای نمونه، اتلاف انرژی مکانیکی در اثر اصطکاک منجر به افزایش دما می‌شود. از سوی دیگر، سرد کردن گازها با انبساط گاز (که انرژی گرمایی به کار تبدیل می‌شود) انجام می‌شود.
درست است که هر گیج دما یا ترمومتر به تنهایی قادر به اندازه‌گیری میزان گرما و سرما می‌باشد. اما هرگز مقدار اندازه‌گیری شده توسط دو گیج دما یا ترمومتر با یکدیگر مساوی نخواهند بود جز آن که هر دو آنها توسط یک معیار ثابت اندازه‌گیری دما طراحی شده باشند و درجه‌بندی آنها بر اساس یک استاندارد معین بوده و در نهایت کالیبره شده باشند.

 

 

 

 

 

قطر صفحه نمایش ترمومتر

 رنج دما ترمومتر

 مکان اتصال دنباله ترمومتر

جنس بدنه و غلاف ترمومتر 

پراب ترموتر 

 

عملکرد گیج دما یا دماسنج

گیج دما یا دماسنج می‌توانند به دو صورت Absolute (مطلق) یا به صورت تجربی کالیبره شده باشند. در هر دو حال این ترمومترها باید به صورتی با گیج‌های فشار یا واحدهای اندازه‌گیری مطلق که به صورت مرجع در نظر گرفته می‌شوند قابل تبدیل یا مقایسه باشند. برای ساخت یک دماسنج یا گیج دما یا ترمومتر ابتدا نیاز به یک مادۀ ترمومتریک خواهیم داشت.

مواد ترمومتریک:
بخش گسترده‌ای از گیج دما یا دماسنج که به طور تجربی ساخته می‌شوند، اساس کارشان خصوصیات مواد بوده است. مبنای اکثر آن ها رابطه‌ای بین فشار، درجه‌بندی و دمای مواد ترمومتریک به کار برده در آنها می‌باشد. برای مثال جیوه هنگامی که گرم می‌شود منبسط می‌گردد. هنگامی که ما می‌خواهیم از رابطۀ بین فشار و انبساط مایعات هنگام گرمایش آنها استفاده کنیم از مواد ترمومتریک استفاده می‌نماییم، مادۀ ترمومتریک مورد استفاده باید دارای سه خصوصیت باشد:
• زمان گرم شدن و سرد شدن آن بسیار کوتاه باشد، بسیاری از مواد، زمان زیادی نیاز دارند تا با گرم شدن تغییرات فیزیکی پیدا کنند و این برای کار ما مناسب نمی‌باشد.
• این گرم شدن و سرد شدن باید قابل برگشت باشد. به این صورت که ماده توانایی سرد شدن و گرم شدن نامحدودی داشته باشد و زمانی که آن را گرم می‌کنیم و سپس سرد می‌کنیم به همان فشار قبلی باز گردد و تغییر نکند. برخی از مشتقات نفت و پلاستیک این قابلیت را ندارند.
• روند گرم شدن و سرد شدن مادۀ مورد نظر باید تغییرات فشار یکنواختی ایجاد کند و ماده ناگهان تغییر حالت سریع و کند نداشته باشد. همچنین از حالتی به حالت دیگر تغییر نکند مثلا آب در دمای ۴درجه سانتیگراد منجمد می‌شود و از حالت مایع به جامد تبدیل می‌گردد.


المان‌های اصلی گیج دما یا دماسنج

گیج دما یا دماسنج از دو المان اصلی تشکیل می‌شود:
۱) المان حساس به تغییرات دما که نوسانات دمایی را می‌سنجد بر اساس آن دچار تغییرات فیزیکی می‌شود و به عنوان سنسور دما عمل می‌کند. این قسمت می‌تواند یک ماده ترمومتریک و یا یک المان بیمتال باشد.
۲) المان یا مکانیسمی که این تغییرات فیزیکی رخ داده توسط سنسور را به صورت قابل مشاهده و قابل درک توسط کاربر به نمایش در می‌آورد. در دماسنج‌های شیشه‌ای صفحه مندرج می‌تواند این نقش را ایفا کند.


انواع گیج دما یا دماسنج

۱) گیج دما یا دماسنج پرشده:
می‌دانیم که تمامی مواد در جهان بر اثر گرم و سرد شدن دچار انبساط و انقباض می‌شوند. این رابطۀ مستقیم تغییرات دما با حجم مواد دانشمندان را بر آن داشت تا گیج دما یا دماسنج‌های پر شده با سیال‌های مختلف را تولید نمایند سیال‌های ترمومتریک مورد استفاده از خصوصیاتی که گفته شد بهره مند هستند.

  • گیج دما یا دماسنج شیشه‌ای
    ابتدایی‌ترین نوع از ترمومترهای پر شده می‌باشند که سیال در آن به صورت مستقیم در دید کاربر قرار دارد. ساده‌ترین حالت آن را در تمامی خانه‌ها و داروخانه‌ها به سادگی می‌توان دید، دماسنج‌های شیشه‌ای در واقع ابتدایی‌ترین انواع گیج دما یا ترمومتر هستند که حتی تا امروز توسط بشر به صورت متداول مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
  • گیج دما یا دماسنج کپسولی
    ترمومتر کپسولی نیز مانند انواع شیشه‌ای با استفاده از قانون انبساط و انقباض سیالات در دماهای مختلف عمل می‌کند، با این تفاوت که این تیپ از گیج‌های دما جهت سنجش دماهای خیلی بالاتر از سطح محیط به کار می‌روند و کاربرد کاملا صنعتی دارند.
    نحوه عملکرد این دسته از دستگاه‌های اندازه‌گیری دما به رابطه میان فشار و دما مرتبط است چرا که با تغییرات دما در یک محیط بسته، سیال دچار تغییرات فیزیکی می‌گردد و این تغییرات فیزیکی فشار محیط را به صورت مستقیم مورد اثر قرار خواهد داد و با سنجش این تغییرات فشار می‌توان تغییرات دما را محاسبه نمود و در اختیار کاربر قرار داد.

۲) گیج دما یا دماسنج بیمتال:
این دسته از ترمومترها نوع پرمصرفی از ابزارهای اندازه‌گیری دما در صنعت می‌باشند که عملکرد آنها وابسته به یک المان بیمتال می‌باشد و محدودۀ دمایی مناسب و خوبی را برای کاربر پوشش می‌دهند. برای آن که بیشتر با این نوع ترمومتر آشنا شویم ابتدا باید بدانیم که قطعۀ بیمتال چگونه عمل می‌کند.
برای ساخت یک ترمومتر بیمتال باید فنر بیمتال را طوری تنظیم کنیم که چرخش آن در نهایت حول محوری ایجاد گردد که هم راستا با محور عقربۀ گیج مورد نظر باشد، سپس با توجه به محدوده دمای مورد سنجش یک صفحه مندرج ایجاد و دستگاه کالیبره گردد تا در نهایت با چرخش فنر بیمتال، عقربه به چرخش در آمده و روی درجه بندی طراحی شده اعداد را نشان دهد.

  • فلز بیمتال
    بی‌متال یا دوفلز قطعه‌ای است که از دو فلز ناهمجنس - به ویژه فلزهایی که دارای ضریب انبساط متفاوت هستند-که از یک سطح کاملا به هم جوش خورده تشکیل شده‌ است. برای ساختن بی‌متال دو فلز را در حالت گرم و با استفاده از غلتک به هم پرس می‌کنند به طوری که حاصل کار به صورت یک‌تکه دیده می‌شود.
  • عنصر بی‌متال
    یک نوار یا دیسک دوفلز است که بر اثر گرما در جهت فلزی که ضریب انبساط پایین‌تری دارد خم می‌شود و پس از سرد شدن به حالت اول بازمی‌گردد.
  • فنر بیمتال
    اگر از همین عنصر بیمتال یک قطعه با طول بلند بسازیم و آن را به صورت یک فنر در آوریم، بر اثر گرما و سرما این فنر باز و بسته می‌شود، این باز و بسته شدن یک نیروی چرخشی ایجاد می‌کند که برای ساخت ترمومتر بیمتال به کار می‌رود.