Типи та принципи роботи термопацій

Типи та принципи роботи термопацій
Принцип роботи термопари:
Коли два різних провідники та напівпровідники A і B утворюють A ланцюг з двома кінцями, з'єднаними один з одним, доки температура на двох вузлах відрізняється, при цьому один кінець має температуру T, що називається робочим кінцем або гарячим кінцем, а інший кінець, що має температуру до, називається вільним кінцем (також відомий як еталонний кінець) або холодний кінець, струм генерує в ланцюзі, а також силою електромотиву. Явище генерування електрорушної сили внаслідок різниці температури називається ефектом Seebeck. Існує два ефекти, пов’язані з Зебеку: по -перше, коли струм протікає через з'єднання між двома різними провідниками, тепло поглинається або вивільняється (залежно від напрямку струму), який називається ефектом Пельтьє; По -друге, коли струм протікає через провідник з градієнтом температури, провідник поглинає або випускає тепло (залежно від напрямку струму відносно градієнта температури), відомий як ефект Томсона. Поєднання двох різних провідників або напівпровідників називається термопарою. Термоелектричний потенціал EAB (T, T 0) термопари складається з контактного потенціалу та термоелектричного потенціалу. Контактний потенціал відноситься до електричного потенціалу, що утворюється в контактній точці між двома різними провідниками або напівпровідниками, що пов'язано з властивостями двох провідників або напівпровідників та температурою в контактній точці. Термоелектричний потенціал відноситься до потенціалу, що утворюється на двох кінцях одного і того ж провідника або напівпровідника при різних температурах. Цей потенціал пов'язаний лише з властивостями провідника або напівпровідника та температурою на обох кінцях, і не залежить від довжини, розміру поперечного перерізу та розподілу температури по напрямку довжини провідника. І контактний потенціал, і термоелектричний потенціал генеруються завдяки різній кількості електронів, зосереджених на кінцевих точках контакту, а термоелектричний потенціал, виміряний термопарою, - це комбінація двох. Коли ланцюг відключається, існує різниця електрорушних сил △ V між відключеними точками A і B, полярність та величина яких узгоджуються з термоелектричним потенціалом у ланцюзі. І передбачено, що в холодному кінці, коли струм тече від А до В, називається позитивним електродом, а B - негативним електродом. Експерименти показали, що коли δ V невеликий, δ V безпосередньо пропорційний δ T. Диференціальний термоелектричний потенціал δ V проти δ T визначається як швидкість термоелектричного потенціалу, також відомий як коефіцієнт Зебека. Знак і величина коефіцієнта Зебека залежать від термоелектричних властивостей двох провідників, що складають термопару та різницю температур на стику. Типи термопацій
Загально використовувані термопари можна розділити на дві категорії: стандартні термопари та нестандартні термопари. Так звана стандартна термопари відноситься до термопари, яка має національний стандарт, який визначає взаємозв'язок між його термоелектричним потенціалом та температурою, дозволяє помилятися та має єдину стандартну шкалу. Він має відповідний інструмент дисплея, доступний для вибору. Не стандартизовані термопари не так широко використовуються або на той самий порядок, як стандартизовані термопари, і, як правило, не мають єдиної таблиці калібрування. Вони в основному використовуються для вимірювань у певних особливих випадках. З 1 січня 1988 року всі термопари та термістори в Китаї були випущені відповідно до міжнародних стандартів IEC, та сім стандартизованих термопацій, а саме S, B, E, K, R, J та T, були позначені як уніфіковані дизайнерські термопари в Китаї.
1. Термопара нікелевого хрому (нікель-кремнію (нікель-алюміній) термопара) термопара)
Термопара K-типу-це низька вартість термопари металу з сильною стійкістю до окислення, яка може виміряти температуру середовища від 0 до 1300 градусів. Він підходить для постійного використання в окислювальних та інертних газах, при цьому короткочасне використання температури 1200 градусів та тривалої температури використання 1000 градусів. Зв'язок між його термоелектричним потенціалом та температурою є приблизно лінійним, що робить його найбільш широко використовуваною термопарою. Однак він не підходить для використання голих дротяних дротяних у вакуумі, місті сірки, атмосфери, що містить вуглець, та змінних атмосфери окислення; Коли частковий тиск кисню низький, хром у електроді нікелю хрому переважно окислюється, що спричиняє значну зміну термоелектричного потенціалу. Однак вплив металевого газу на нього порівняно невеликий, тому часто використовуються захисні трубки металу.
Недоліки термопари типу K:
(1.
(2) Короткочасна стійкість термічного циклу не є хорошою в межах градусів 250-500, тобто в тій же температурі, показники термоелектричного потенціалу відрізняються під час процесу нагріву та охолодження, і різниця може досягти 2-3 градусів;
(3) Негативний електрод зазнає магнітної трансформації в межах температурного діапазону 150-200 градусів, що призводить до відхилень від таблиці калібрування в температурному діапазоні кімнатної температури до 230 градусів. Особливо при використанні в магнітному полі часто трапляються незалежні від термоелектричних перешкод;
(4) Довгострокове вплив опромінення системи з високою пропускною здатністю може спричинити значні зміни термоелектричного потенціалу через деградацію елементів, таких як марганець (MN) та кобальт (С) в негативному електроді, що призводить до низької стабільності.
2. Термопара S-типу (Platinum Rhodium 10 Platinum Thermopule)
Позитивний електрод цієї термопари складається з платинового сплаву родію, що містить 10% родію, а негативний електрод - чистий платиновий.
Його характеристики:
(1) Стабільна термоелектрична продуктивність, сильна стійкість до окислення, придатна для безперервного використання в атмосфері окислення, тривале використання температури може досягати 1300 градусів. Навіть у повітрі чистий платиновий дріт перекристалізується, викликаючи грубі зерна та перелом при перевищенні 1400 градусів;
(2) висока точність з найвищим рівнем точності серед усіх термопацій, як правило, використовується як стандарт або для вимірювання більш високих температур;
(3) широко застосовна, з хорошою рівномірністю та взаємозамінністю;
(4) Основними недоліками є: диференціальний термоелектричний потенціал невеликий, що призводить до низької чутливості; Дорога ціна, низька механічна міцність, ні
Підходить для використання в атмосфері зменшення або умови з парою металу.
3. Термопара E-Type (нікель-хромовий мідний нікель [Constantan] Thermople)
Термопара E-Type-це відносно новий продукт, з нікелевим сплавом хрому як позитивним електродом та мідним нікелевим сплавом (Константан) як негативним електродом. Найбільша його особливість полягає в тому, що серед часто використовуваних термопари, він має найвищий термоелектричний потенціал, тобто найвищу чутливість; Хоча його діапазон застосування не такий широкий, як термопари типу K, його часто вибирають у умовах, які потребують високої чутливості, низької теплопровідності та толерантності до високої стійкості; Обмежувальні умови під час використання такі ж, як у K-типу, але він не дуже чутливий до корозії в умовах з більшою вологості.
4. Термопара N-типу (нікельський хромовий кремнію кремнію кремнію нікелея)
Основними особливостями цієї термопари є: сильна стійкість до температури та окислення нижче 1300 градусів, хороша тривала стабільність та короткочасна відтворюваність теплового циклу, хороша стійкість до ядерного випромінювання та низька температура. Крім того, в межах градусів 400-1300 лінійність термоелектричних характеристик термопаулів N-типу краща, ніж у термопарованих k типу; Однак нелінійна помилка порівняно велика в низькому температурному діапазоні (-200 ~ 400 градусів), а матеріал важкий і важкий для обробки.
5. Термопара J-типу (термопала заліза константани)
Термопара J-типу: Позитивний електрод цієї термопари є чистим залізом, а негативний електрод-константан (мідний нікель-сплав). Він характеризується його низькою ціною і підходить для зменшення вакууму окислення або інертної атмосфери. Діапазон температури - від -200 до 800 градусів, але часто використовувана температура лише нижче 500 градусів, оскільки поза цією температурою прискорений швидкість окислення ферроелектричного електрода. Якщо використовується товстий діаметр дроту, його все ще можна використовувати при високих температурах і має довший термін служби; Ця термопала здатна протистояти корозії з водню (H2) та газів з оксидом вуглецю (СО), але не може використовуватися при високій температурі (наприклад, 500 градусів) атмосфери, що містять сірку.
6. Термопара Т-типу (мідна нікелева термопала)
Термопара Т-типу: Позитивний електрод цієї термопари є чистою міддю, а негативний електрод-мідний нікель-сплав (також відомий як Констанан). Основними його характеристиками є:
Серед термопацій з низькою вартістю металів він має найвищу точність та хорошу рівномірність термоелектричного електрода; Його робоча температура -200 ~ 350 градусів. Через легке окислення та відшарування оксидної плівки гарячого електрода міді він, як правило, не повинен перевищувати 300 градусів при використанні в окислювальній атмосфері. У межах -200 ~ 300 градусів вони мають високу чутливість. Ще одна характеристика мідних константанських термопари - це те, що вони недорогі і є найдешевшими серед кількох часто використовуваних стандартизованих продуктів.
7. Термопара R-типу (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermopule)
Позитивний електрод цієї термопари - це 13% платиновий сплав родію, а негативний електрод - чистий платиновий. Порівняно з S-типом, його потенційний показник приблизно на 15% вище.
(1) Стабільна термоелектрична продуктивність, сильна стійкість до окислення, придатна для безперервного використання в атмосфері окислення, тривале використання температури може досягати 1300 градусів. Навіть у повітрі чистий платиновий дріт перекристалізується, викликаючи грубі зерна та перелом при перевищенні 1400 градусів;
(2) висока точність з найвищим рівнем точності серед усіх термопацій, як правило, використовується як стандарт або для вимірювання більш високих температур;
(3) широко застосовна, з хорошою рівномірністю та взаємозамінністю;
(4) Основними недоліками є: диференціальний термоелектричний потенціал невеликий, що призводить до низької чутливості; Дорога ціна, низька механічна міцність, ні
Підходить для використання в атмосфері зменшення або умови з парою металу.