Typy a pracovné princípy termočlánkov

Typy a pracovné princípy termočlánkov
Pracovný princíp termočlánku:
Keď dva rôzne vodiče a polovodiče A a B tvoria obvod s dvoma koncami spojenými so sebou, pokiaľ je teplota v dvoch uzloch odlišná, s jedným koncom s teplotou T, nazývanou pracovný koniec alebo horúci koniec, a druhý koniec, ktorý má teplotu, ktorá sa nazýva aj v prípade, že je nazývaná tlžovacia koncovách, nazývaná thersicu. Fenomén generujúcej sa elektromotívnej sily v dôsledku teplotných rozdielov sa nazýva účinok Seebeck. Existujú dva účinky súvisiace s Seebeck: Po prvé, keď prúd preteká spojením medzi dvoma rôznymi vodičmi, teplo sa absorbuje alebo uvoľňuje (v závislosti od smeru prúdu), ktorý sa nazýva Peltier Effect; Po druhé, keď prúd preteká vodičom s teplotným gradientom, vodič absorbuje alebo uvoľňuje teplo (v závislosti od smeru prúdu vzhľadom na teplotný gradient), známy ako Thomsonov efekt. Kombinácia dvoch rôznych vodičov alebo polovodičov sa nazýva termočlánok. Termoelektrický potenciál EAB (T, T 0) termočlánku sa skladá z kontaktného potenciálu a termoelektrického potenciálu. Kontaktný potenciál sa týka elektrického potenciálu generovaného v kontaktnom bode medzi dvoma rôznymi vodičmi alebo polovodičmi, ktoré súvisia s vlastnosťami týchto dvoch vodičov alebo polovodičov a teplotou v kontaktnom bode. Termoelektrický potenciál sa týka potenciálu generovaného na dvoch koncoch toho istého vodiča alebo polovodiča pri rôznych teplotách. Tento potenciál súvisí iba s vlastnosťami vodiča alebo polovodiča a teplotou na obidvoch koncoch a je nezávislý od dĺžky, veľkosti prierezu a distribúcie teploty pozdĺž smeru dĺžky vodiča. Kontaktný potenciál a termoelektrický potenciál sa generujú v dôsledku rôznych počtu elektrónov koncentrovaných na koncových bodoch kontaktu a termoelektrický potenciál meraný termočlánkom je kombináciou týchto dvoch. Keď je obvod odpojený, existuje rozdiel v elektromotívnej sile △ V medzi odpojenými bodmi A a B, ktorých polarita a veľkosť sú v súlade s termoelektrickým potenciálom v obvode. A je stanovené, že na studenom konci, keď prúd tečie z A do B, sa nazýva pozitívna elektróda a B je záporná elektróda. Experimenty ukázali, že keď je A V malý, A V je priamo úmerná ô T. Diferenciálny termoelektrický potenciál A V verzus A T je definovaný ako rýchlosť termoelektrického potenciálu, tiež známa ako koeficient Seebecku. Znak a veľkosť koeficientu Seebeck závisia od termoelektrických vlastností dvoch vodičov, ktoré tvoria termočlánok a teplotný rozdiel na križovatke. Typy termočlánkov
Bežne používané termočlánky sa dajú rozdeliť do dvoch kategórií: štandardné termočlánky a neštandardné termočlánky. Takzvaný štandardný termočlán sa týka termočlánku, ktorý má národný štandard, ktorý špecifikuje vzťah medzi jeho termoelektrickým potenciálom a teplotou, umožňuje chyby a má zjednotenú štandardnú škálu. Má na výber k dispozícii zodpovedajúci zobrazovací prístroj. Nonorizované termočlánky sa nepoužívajú tak široko alebo rovnaké ráme ako štandardizované termočlánky a vo všeobecnosti nemajú zjednotenú kalibračnú tabuľku. Používajú sa hlavne na merania v určitých osobitných príležitostiach. Od 1. januára 1988 boli všetky termočlánky a termistory v Číne vyrábané v súlade s medzinárodnými normami IEC a sedem štandardizovaných termočlánkov, konkrétne S, B, E, K, R, J a T, boli označených ako zjednotené dizajnérske termočlánky v Číne.
1. Termočlánok Termočlánku niklu (nikel kremíka (niklového hliníka) kremíka (niklového hliníka)) termočlánku)
Termočlánok typu K je lacný kovový termočlán so silným oxidačným odporom, ktorý môže merať teplotu média od 0 do 1300 stupňov. Je vhodný na nepretržité použitie pri oxidačných a inertných plynoch, s krátkodobou teplotou použitia 1200 stupňov a dlhodobou teplotou 1 000 stupňov. Vzťah medzi jeho termoelektrickým potenciálom a teplotou je približne lineárny, vďaka čomu je v súčasnosti najpoužívanejším termočlánkom. Nie je však vhodný na používanie holých drôtov vo vákuu, obsahu obsahujúcej síru, atmosféru obsahujúcu uhlík a striedavú oxidačnú redukciu atmosféry; Ak je kyslíkový parciálny tlak nízky, chróm v niklovej chrómovej elektróde sa prednostne oxiduje, čo spôsobí významnú zmenu termoelektrického potenciálu. Vplyv kovového plynu na ňu je však relatívne malý, takže sa často používajú ochranné trubice kovov.
Nevýhody termočlánku typu K:
(1) Stabilita termoelektrického potenciálu s vysokou teplotou je nižšia ako stabilita termočlánkov N-typu a drahých kovových termočlánkov a často sa poškodzuje v dôsledku oxidácie pri vyšších teplotách (ako je viac ako 1 000 stupňov);
(2) Krátkodobá tepelná stabilita cyklovania nie je dobrá v rozsahu 250-500, to znamená, že v rovnakom teplotnom bode sa hodnoty termoelektrického potenciálu líšia počas procesu zahrievania a chladenia a rozdiel môže dosiahnuť 2-3;
(3) Negatívna elektróda podlieha magnetickej transformácii v rozsahu teploty 150-200, čo vedie k odchýlkam od kalibračnej tabuľky v teplotnom rozsahu teploty miestnosti na 230 stupňov. Najmä ak sa používa v magnetickom poli, často sa vyskytuje časovo nezávislá termoelektrická interferencia;
(4) Dlhodobé vystavenie vysokovýkonnému prostrediu systému ožarovania systému môže spôsobiť významné zmeny termoelektrického potenciálu v dôsledku degradácie prvkov, ako je mangán (MN) a kobalt (CO) v negatívnej elektróde, čo vedie k zlej stabilite.
2. Termočlánok typu S (platina Rhodium 10 Platinum termočlánok)
Pozitívna elektróda tohto termočlánku sa skladá z zliatiny platiny ródia obsahujúcej 10% Rhodium a negatívnou elektródou je čistá platina.
Jeho charakteristiky sú:
(1) Stabilný termoelektrický výkon, silná oxidačná odolnosť, vhodná na nepretržité použitie v oxidačnej atmosfére, môže dlhodobá teplota dosiahnuť 1300 stupňov. Dokonca aj vo vzduchu bude čistý platinový drôt rekryštalizovať, čo spôsobí hrubé zrná a zlomeninu pri prekročení 1400 stupňov;
(2) vysoká presnosť, s najvyššou úrovňou presnosti medzi všetkými termočlánkami, zvyčajne používanou ako štandard alebo na meranie vyšších teplôt;
(3) široko použiteľné, s dobrou uniformitou a zameniteľnosťou;
(4) hlavnými nevýhodami sú: diferenciálny termoelektrický potenciál je malý, čo vedie k nízkej citlivosti; Drahá cena, nízka mechanická pevnosť, nie
Vhodné na použitie pri redukcii atmosféry alebo podmienok s kovovou parou.
3. Termočlánok typu e (termočlánky nikel chrómu [Constantan])
Termočlánok typu E je relatívne nový produkt, s zliatinou niklu chrómu ako pozitívna zliatina elektródy a medi (Constantan) ako negatívna elektróda. Jeho najväčšou črtou je to, že medzi bežne používanými termočlánkami má najvyšší termoelektrický potenciál, to znamená najvyššiu citlivosť; Aj keď jeho rozsah aplikácií nie je taký široký ako termočlán typu K, často sa vyberá za podmienok, ktoré si vyžadujú vysokú citlivosť, nízku tepelnú vodivosť a toleranciu pre vysoký odpor; Obmedzujúce podmienky počas používania sú rovnaké ako podmienky typu K, ale nie sú príliš citlivé na koróziu v prostrediach s vyššou vlhkosťou.
4. Termočlánky N-Type (nikel chromium kremíkový kremíkový kremíkový termočlánok)
Hlavnými znakmi tohto termočlánku sú: silná rezistencia na teplotu a oxidáciu pod 1300 stupňov, dobrá dlhodobá stabilita a krátkodobá reprodukovateľnosť tepelného cyklu, dobrá odolnosť voči jadrovému žiareniu a nízku teplotu. Okrem toho v rozsahu 400-1300 je linearita termoelektrických charakteristík termočlánkov typu n lepšia ako línia termočlánkov typu K; Avšak nelineárna chyba je relatívne veľká v nízkom teplotnom rozsahu (-200 ~ 400 stupňov) a materiál je ťažké a ťažko spracovateľný.
5. Termočlánok typu J (termočlán Iron Constantan)
Termočlánok typu J: Pozitívna elektróda tohto termočlánku je čisté železo a negatívna elektróda je Constantan (zliatina medi niklu). Vyznačuje sa jej nízkou cenou a je vhodný na zníženie oxidácie vákua alebo inertnú atmosféru. Teplotný rozsah je od -200 do 800 stupňov, ale bežne používaná teplota je iba pod 500 stupňov, pretože po tejto teplote sa zrýchľuje rýchlosť oxidácie ferroelektrickej elektródy. Ak sa používa hrubý priemer drôtu, môže sa stále používať pri vysokých teplotách a má dlhšiu životnosť; Tento termočlánok je schopný odolávať korózii z plynov vodíka (H2) a oxidu uhoľnatého (CO), ale nemožno sa použiť pri atmosférach obsahujúcich (S) s vysokou teplotou (napríklad 500 stupňov).
6. Termočlánok T-typu (termočlán medi meďnatého)
Termočlánok T-typu: Pozitívna elektróda tohto termočlánku je čistá meď a negatívnou elektródou je zliatina niklu medi (tiež známa ako Constantan). Jeho hlavné charakteristiky sú:
Medzi lacnými kovovými termočlánkami má najvyššiu presnosť a dobrú rovnomernosť termoelektrickej elektródy; Jeho prevádzková teplota je -200 ~ 350 stupňov. Vzhľadom na ľahkú oxidáciu a odlúčenie oxidového filmu horúcej elektródy medi by vo všeobecnosti nemalo pri oxidačnej atmosfére prekročiť 300 stupňov. V rozsahu -200 ~ 300 stupňov majú vysokú citlivosť. Ďalšou charakteristikou termočlánkov medi Constantan je to, že sú lacné a sú najlacnejšie z niekoľkých bežne používaných štandardizovaných výrobkov.
7. Termočlánok typu R (platina Rhodium 13 Platinum termočlánok)
Pozitívnou elektródou tohto termočlánku je zliatina 13% platiny Rodium a negatívnou elektródou je čistá platina. V porovnaní s typom S je jeho potenciálna miera o 15% vyššia.
(1) Stabilný termoelektrický výkon, silná oxidačná odolnosť, vhodná na nepretržité použitie v oxidačnej atmosfére, môže dlhodobá teplota dosiahnuť 1300 stupňov. Dokonca aj vo vzduchu bude čistý platinový drôt rekryštalizovať, čo spôsobí hrubé zrná a zlomeninu pri prekročení 1400 stupňov;
(2) vysoká presnosť, s najvyššou úrovňou presnosti medzi všetkými termočlánkami, zvyčajne používanou ako štandard alebo na meranie vyšších teplôt;
(3) široko použiteľné, s dobrou uniformitou a zameniteľnosťou;
(4) hlavnými nevýhodami sú: diferenciálny termoelektrický potenciál je malý, čo vedie k nízkej citlivosti; Drahá cena, nízka mechanická pevnosť, nie
Vhodné na použitie pri redukcii atmosféry alebo podmienok s kovovou parou.