Aplikace teploměru termočlánku v inženýrství vodní energie

Termočlánské teploměry patří k přístroji pro měření kontaktní teploty. Měří teplotu založenou na principu termoelektrického účinku, také známého jako Seebeck Effect, a je běžně používaným prvkem měření teploty v měřicích přístrojích teploty. Tento článek zavádí hlavně aplikaci termočlánkových teploměrů v inženýrství vodního inženýrství pro odkaz na čtenáře.

1. Základní princip termočlánku
Termočlánské teploměry patří k přístroji pro měření kontaktní teploty. Měří teplotu založenou na principu termoelektrického účinku, také známého jako Seebeck Effect, a je běžně používaným prvkem měření teploty v měřicích přístrojích teploty. Připojte vodiče A a B různých materiálů do uzavřené smyčky, s jedním koncem v kontaktu s měřicím bodem teploty nazývaného měřicího konce (nebo pracovního konce) a druhý konec nazývá referenční konec (nebo volný konec). Pokud se teplota T a T {{0}} na konci měření a referenční konec liší, je mezi A a B v obvodu generován termoelektrický potenciál EAB (t, t, t {2}}). Velikost EAB se liší podle materiálu vodičů A a B, jakož i teploty t a t 0 na obou koncích. Tento typ obvodu se nazývá termočlán prototypu. V praktických aplikacích je jeden konec A a B svařen dohromady jako měřicí konec termočlánku a umístěn na měřenou teplotu T, zatímco referenční konec je oddělen a připojen k zobrazovacímu nástroji s drátem a teplota T0 v kontaktním bodě referenčního konce je udržována stabilní. Potenciál měřený pomocí zobrazovacího přístroje se liší pouze s naměřenou teplotou.
Když je třetí kovový materiál připojen k obvodu termočlánku, pokud je teplota dvou kontaktů materiálu stejná, termoelektrický potenciál generovaný termočlánkem zůstane nezměněn a nebude ovlivněn připojením třetího kovu k obvodu. Proto při použití termočlánku pro měření teploty může být pro měření termoelektrického potenciálu připojen měřicí přístroj a teplota měřeného média.
Podle vztahu mezi termoelektrickým potenciálem a teplotní funkcí. Lze vyrobit do kalibrační tabulky termočlánků. Tabulka promoce je získána za podmínky volné koncové teploty na =0 stupeň. Různé termočlánky mají různé tabulky promoce.
Teoreticky lze všechny dva typy vodičů nakonfigurovat do termočlánku, ale ve skutečnosti ne všechny materiály mohou být použity k vytvoření termočlánku. Proto musí materiál termoelektrických elektrod splňovat následující požadavky:
(1) Materiály termočlánků mohou generovat vysoký termoelektrický potenciál, když jsou podrobeny teplotě, a vztah mezi termoelektrickým potenciálem a teplotou je s výhodou lineární nebo přibližně lineární funkční vztah s jednou hodnotou;
(2) Může měřit vysoké teploty a aplikovat se na domácím trhu v širokém teplotním rozsahu. Po dlouhodobém použití zůstávají jeho fyzikální a chemické vlastnosti i termoelektrické vlastnosti stabilní;
(3) materiál je požadován k tomu, aby měl koeficient odporu nízké teploty, vysokou elektrickou odolnost, dobrou vodivost a malou tepelnou kapacitu; Dobrá reprodukovatelnost, vhodná pro hromadnou výrobu a výměnu a snadno se vyvíjí sjednocený tabulka třídy;
(4) dobrý mechanický výkon a jednotný materiál;
(5) Bohaté zdroje a dostupné ceny.
Aby se zajistilo spolehlivý a stabilní provoz termočlánků, jsou vyžadovány následující požadavky:
(1) svařování dvou termoelektrických elektrod, které tvoří termočlánek, musí být pevné a bezpečné;
(2) dvě termoelektrické elektrody by měly být od sebe dobře izolovány, aby se zabránilo zkratu;
(3) spojení mezi kompenzačním vodičem a volným koncem termočlánku by mělo být pohodlné a spolehlivé;
(4) Ochranný rukáv by měl zajistit dostatečnou izolaci mezi termoelektrickou elektrodou a škodlivým médiem. Charakteristiky teploměrů termočlánků zahrnují:
(1) Vysoká přesnost měření. Protože termočlánek je v přímém kontaktu s naměřeným objektem a není ovlivněn středním médiem.
(2) Široký rozsah měření. Obyčejně používané termočlánky mohou měřit nepřetržitě od -50 do +1600 stupně, zatímco některé speciální termočlánky mohou měřit teploty až -269 stupeň (jako je zlatý železo nikl chrom) a až +2800 stupeň (jako je například Tungsten Rhenium).
(3) Jednoduchá konstrukce a snadno použitelná. Termočlánky se obvykle skládají ze dvou různých typů kovových vodičů a nejsou omezeny velikostí nebo otevřením. Mají na vnější straně ochranné rukávy, takže jsou velmi pohodlné k použití. Termočlánek je prvek snímání teploty, který může převádět teplotní signály na termoelektrický potenciální signály. Spolupracováním s nástroji pro měření elektrického měření lze měřit měřenou teplotu.
2. výběr termoelektrického teploměru
Běžně používané termočlánky lze rozdělit do dvou kategorií: standardní termočlánky a nestandardní termočlánky. Standardní termočlánek se týká termočlánku, jehož termoelektrický potenciál a teplotní vztah, přípustná chyba a sjednocená standardní stupnice jsou uvedeny ve standardu ***** a má pro výběr k dispozici odpovídající zobrazovací nástroj. Ne standardizované termočlánky nejsou tak široce používány nebo ve stejném řádu jako standardizované termočlánky a obecně nemají sjednocenou kalibrační tabulku. Používají se hlavně pro měření při určitých zvláštních příležitostech. Standardizované termočlánky se vytvářejí podle standardů IEC ******. Mezi značky termočlánků dělení patří hlavně S, R, B, N, K, E, J, T atd. Mezi nimi, S, R a B patří k drahých kovových termočlánkách, zatímco N, K, E, J a T patří do levných kovových termočlán.
Charakteristikou stupnice S je silný antioxidační výkon, vhodný pro nepřetržité používání v oxidační a inertní atmosféře, s dlouhodobou teplotou 1400 stupňů a krátkodobým teplotou použití 1600 stupňů. Ze všech termočlánků je úroveň přesnosti značky S stupnice S * * * vysoká a obvykle se používá jako standardní termočlánek;
Ve srovnání s měřítkem S má stupnice R téměř stejný výkon s výjimkou 15% zvýšení termoelektrického potenciálu;
Značka dělení B má velmi malý termoelektrický potenciál při teplotě místnosti, takže kompenzační dráty nejsou obvykle během měření nutné. Jeho dlouhodobá teplota využití je 1600 stupňů a jeho krátkodobá teplota využití je 1800 stupňů. Může být použit při oxidačních nebo neutrálních atmosférách a také pro krátkodobé použití za vakuových podmínek.
Charakteristika stupnice N jsou silná oxidační odolnost proti teplotě při 1300 stupňů, dobrá dlouhodobá stabilita termoelektrického potenciálu a reprodukovatelnost krátkodobých tepelných cyklů a dobrá odolnost vůči jadernému ozáření a nízké teplotě. Může částečně vyměnit termočlánek S.
Charakteristikou stupnice K je silný antioxidační výkon, vhodný pro nepřetržité používání v oxidační a inertní atmosféře, s dlouhodobou teplotou 1000 stupňů a krátkodobou teplotou 1200 stupňů. Široce používaný ve všech termočlánkách;
Charakteristikou značky elektronického rozdělení je, že má velký termoelektrický potenciál a vysokou citlivost mezi běžně používanými termočlánky. Vhodné pro nepřetržité používání v oxidační a inertní atmosféře, s teplotním rozsahem 0-800 stupně;
Charakteristikou značky dělení J je, že může být použita v oxidačních atmosférách (s horním teplotním limitem 750 stupňů) a redukujícím atmosféry (s horní teplotní limit 950 stupňů) a je odolná vůči korozi H2 a CO plynu. Běžně se používá při rafinaci a chemickém průmyslu;
Charakteristikou T-měřítka je, že má nejvyšší úroveň přesnosti mezi všemi nízkými kovovými termočlánky a obvykle se používá k měření teplot pod 300 stupňů.
Vzhledem k tomu, že materiály termočlánků jsou obecně drahé (zejména při používání drahých kovů) a vzdálenost mezi měřicím bodem teploty a přístrojem je daleko, aby se ušetřily materiály termočlánků a snížily náklady, kompenzační dráty se obvykle používají k prodloužení chladného konce (volného konce) do teplotního ovládacího pokoje a připojení k termínu přístroje. Je třeba zdůraznit, že funkce kompenzačního drátu termočlánku je pouze prodloužit termoelektrickou elektrodu a přesunout chladný konec termočlánku na terminál přístroje v kontrolní místnosti. Nelze eliminovat vliv změn teploty na studeném konci na měření teploty a nemá kompenzační účinek. Proto je třeba použít jiné korekční metody k kompenzaci dopadu teploty chladné koncové teploty t {{0}} ≠ 0 stupeň na měření teploty.
Při použití vodičů kompenzace termočlánku je důležité zajistit, aby se model shodoval a polarita nebyla nesprávně připojena. Teplota na konci připojení mezi kompenzačním drátem a termočlánkem by neměla překročit 100 stupňů. Model kompenzátoru teploty studené spojení by měl odpovídat modelu termočlánku a být použit ve stanoveném teplotním rozsahu; Při připojení kompenzátoru teploty studené spojení s termočlánkem by neměla být polarita připojena nesprávně; Upravte výchozí bod přístroje na základě rovnovážné teploty kompenzátoru, aby ukazatel označil teplotu v rovnovážném bodě; Zobrazení nástrojů s mechanismy automatické kompenzace nemají nainstalované kompenzátory; Kompenzátory musí být pravidelně kontrolovány a kalibrovány.
Termočlinové teploměry mají v průmyslové výrobě širokou škálu aplikací. Výběr termočlánků by měl být nejprve založen na horní hranici naměřené teploty a měl by být proveden správný výběr termočlánkových elektrod a ochranných rukávů; Vyberte specifikace a rozměry termočlánku na základě charakteristik struktury a instalace testovaného objektu. Termočlánky lze klasifikovat do běžného průmyslového typu, obrněného typu a speciálního typu podle jejich strukturální formy.