Typy a pracovní principy termočlánků

Typy a pracovní principy termočlánků
Pracovní princip termočlánku:
Když dva různé vodiče a polovodiče A a B tvoří obvod s jejich dvěma koncemi spojenými k sobě navzájem, pokud je teplota ve dvou uzlech jiná, přičemž jeden konec má teplotu t, nazývaný pracovní konec nebo horký konec, a druhý konec má teplotu, která se nazývá volný konec (také známý jako referenční konec) nebo studený konec), je v obvodu generován proud v obvodu, který je v obvodu, který se nazývá volný konec (také nazývá volný konec. Fenomén generování elektromotorické síly v důsledku teplotních rozdílů se nazývá efekt Seebeck. Se Seebeckem jsou spojeny dva účinky: zaprvé, když proud protéká spojením mezi dvěma různými vodiči, teplo se absorbuje nebo uvolňuje (v závislosti na směru proudu), který se nazývá Peltier Effect; Za druhé, když proud protéká vodičem s teplotním gradientem, vodič absorbuje nebo uvolňuje teplo (v závislosti na směru proudu vzhledem k teplotnímu gradientu), známé jako Thomsonův efekt. Kombinace dvou různých vodičů nebo polovodičů se nazývá termočlánek. Termoelektrický potenciál EAB (t, t 0) termočlánku se skládá z kontaktního potenciálu a termoelektrického potenciálu. Potenciál kontaktu se týká elektrického potenciálu generovaného v kontaktním bodě mezi dvěma různými vodiči nebo polovodiči, který souvisí s vlastnostmi dvou vodičů nebo polovodičů a teplotou v kontaktním bodě. Termoelektrický potenciál označuje potenciál generovaný na dvou koncích stejného vodiče nebo polovodiče při různých teplotách. Tento potenciál souvisí pouze s vlastnostmi vodiče nebo polovodiče a teplotou na obou koncích a je nezávislý na délce, velikosti průřezu a rozdělení teploty podél směru délky vodiče. Kontaktní potenciál i termoelektrický potenciál jsou generovány kvůli různým počtu elektronů koncentrovaných v koncových bodech kontaktu a termoelektrický potenciál měřený termočlánkem je kombinací těchto dvou. Když je obvod odpojen, existuje rozdíl v elektromotorové síle △ V mezi odpojenými body A a B, jejichž polarita a velikost jsou v konzistenci s termoelektrickým potenciálem v obvodu. A je stanoveno, že na chladném konci, když proud proudí z A do B, se nazývá pozitivní elektroda a B je negativní elektroda. Experimenty ukázaly, že když je δ V malé, ΔV je přímo úměrný Δ T. Diferenciální termoelektrický potenciál Δ V versus Δt je definován jako termoelektrický potenciál, známý také jako koeficient Seebeck. Značka a velikost koeficientu Seebeck závisí na termoelektrických vlastnostech dvou vodičů, které tvoří termočlánek a teplotní rozdíl na křižovatce. Typy termočlánků
Běžně používané termočlánky lze rozdělit do dvou kategorií: standardní termočlánky a nestandardní termočlánky. Takzvaný standardní termočlánek odkazuje na termočlánek, který má národní standard, který specifikuje vztah mezi jeho termoelektrickým potenciálem a teplotou, umožňuje chyby a má sjednocenou standardní stupnici. Má odpovídající zobrazovací nástroj k dispozici pro výběr. 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. Od 1. ledna 1988 byly všechny termočlánky a termistory v Číně vyrobeny v souladu s mezinárodními standardy IEC a sedm standardizovaných termočlánků, jmenovitě S, B, E, R, J a T, bylo v Číně označeno jako sjednocený designový termočlán.
1. termočlánkový termočlánek typu K-typu K-typu termočlánku (nikl (nikl hliník))
Thermočmán typu K je nízkonákladový kovový termočlánek se silnou oxidační odolností, který může měřit teplotu média od 0 do 1300 stupňů. Je vhodný pro nepřetržité používání při oxidaci a inertních plynech, s krátkodobým teplotou používání 1200 stupňů a teplotou dlouhodobého použití 1000 stupňů. Vztah mezi termoelektrickým potenciálem a teplotou je přibližně lineární, což z něj činí v současné době nejpoužívanější termočlán. Není však vhodný pro používání holého drátu ve vakuu, atmosféře obsahujícím uhlík obsahující uhlík a střídavé atmosféry snižování oxidace; Když je částečný tlak kyslíku nízký, chrom v niklové chromové elektrodě bude přednostně oxidovat, což způsobí významnou změnu termoelektrického potenciálu. Vliv kovového plynu na něj je však relativně malý, takže se často používají kovové ochranné zkumavky.
Nevýhody termočlánku typu K:
(1) Stabilita termoelektrického potenciálu s vysokou teplotou je nižší než stanice termočlánků typu N a drahých kovových termočlánků a často je poškozena oxidací při vyšších teplotách (jako je přes 1000 stupňů);
(2) Krátkodobá stabilita tepelného cyklování není dobrá v rozsahu 250-500 stupně, tj. Ve stejném teplotním bodě se odečty termoelektrického potenciálu během procesu zahřívání a chlazení liší a rozdíl může dosáhnout {2-3 stupně;
(3) Negativní elektroda podléhá magnetické transformaci v teplotním rozsahu 150-200 stupně, což má za následek odchylky od kalibrační tabulky v teplotním rozsahu pokojové teploty do 230 stupňů. Obzvláště při použití v magnetickém poli se často objevuje časově nezávislá termoelektrická interference;
(4) Dlouhodobé vystavení prostředí ozařování vysoce výkonného systému může způsobit významné změny termoelektrického potenciálu v důsledku degradace prvků, jako je mangan (MN) a kobalt (CO) v záporné elektrodě, což má za následek špatnou stabilitu.
2. termočlán typu S (Platinum Rhodium 10 Platinum Thermocoupouple)
Pozitivní elektroda tohoto termočlánku je složena z slitiny platiny rhodium obsahující 10% rhodium a záporná elektroda je čistá platina.
Jeho vlastnosti jsou:
(1) Stabilní termoelektrický výkon, silná oxidační odolnost, vhodná pro nepřetržité používání v oxidační atmosféře, teplota dlouhodobého použití může dosáhnout 1300 stupňů. Dokonce i ve vzduchu bude čistý platinový drát rekrystalizovat, což způsobí hrubá zrna a zlomeninu, když přesahuje 1400 stupňů;
(2) vysoká přesnost, s nejvyšší úrovní přesnosti mezi všemi termočlánky, obvykle používaný jako standard nebo pro měření vyšších teplot;
(3) široce použitelné, s dobrou uniformitou a zaměnitelností;
(4) Hlavní nevýhody jsou: diferenciální termoelektrický potenciál je malý, což vede k nízké citlivosti; Drahá cena, nízká mechanická pevnost, ne
Vhodné pro použití při snižování atmosféry nebo podmínek s kovovou párou.
3. termočlán typu E (nikl Chrom Copper Nickel [Constanting] termočlánek)
Thermočmán typu E je relativně nový produkt s slitinou niklové chromium jako pozitivní elektroda a slitina měděného niklu (Constantian) jako negativní elektroda. Jeho největším rysem je, že mezi běžně používanými termočlánky má nejvyšší termoelektrický potenciál, tj. Nejvyšší citlivost; Ačkoli jeho aplikační rozsah není tak široký jako termočlánek typu K, je často vybírán za podmínek, které vyžadují vysokou citlivost, nízkou tepelnou vodivost a toleranci pro vysokou odolnost; Omezující podmínky během používání jsou stejné jako u typu K, ale není příliš citlivé na korozi v prostředích s vyšší vlhkostí.
4. termočlán typu N (nikl Chrom Chrom Chrom Silicon Nickel Silicon ThermocOuple)
Hlavními rysy tohoto termočlánku jsou: silná odolnost proti teplotě a oxidaci pod 1300 stupňů, dobrá dlouhodobá stabilita a krátkodobá reprodukovatelnost tepelného cyklu, dobrá odolnost vůči jadernému záření a nízký teplotní výkon. Kromě toho je v rozsahu 400-1300 stupně linearita termoelektrických charakteristik termočlánků typu N lepší než u termočlánků typu K; Nelineární chyba je však relativně velká v rozsahu nízké teploty (-200 ~ 400 stupňů) a materiál je obtížný a obtížný zpracovatelný.
5. Thermočmán typu J (železný konstantní termočlánek)
Thermočmán typu J: Pozitivní elektroda tohoto termočlánku je čistá železa a záporná elektroda je Constantan (slitina měděného niklu). Vyznačuje se nízkou cenou a je vhodný pro redukci oxidace vakua nebo inertní atmosféru. Teplotní rozsah je od -200 do 800 stupňů, ale běžně používaná teplota je pouze pod 500 stupňů, protože nad touto teplotou se zrychluje oxidační rychlost ferroelektrické elektrody. Pokud se používá tlustý průměr drátu, může být stále použit při vysokých teplotách a má delší životnost; Tento termočlánek je schopen odolávat korozi z plynů vodíku (H2) a oxidu uhelnatého (CO), ale nelze jej použít při vysoké teplotě (jako je 500 stupňů) atmosféry obsahujících síru.
6. Thermočmán typu T (měď z mědi nikl termočlánek)
Thermočmán typu T: Pozitivní elektroda tohoto termočlánku je čistá měď a zápornou elektrodou je slitina mědi niklu (také známá jako Constanlan). Jeho hlavní vlastnosti jsou:
Mezi nízkonákladový kovový termočlánky má nejvyšší přesnost a dobrou uniformitu termoelektrické elektrody; Jeho provozní teplota je -200 ~ 350 stupňů. Vzhledem k snadné oxidaci a oddělení oxidového filmu měděné horké elektrody by se při použití v oxidační atmosféře obecně neměla překročit 300 stupňů. V rozsahu -200 ~ ~ 300 stupňů mají vysokou citlivost. Další charakteristikou termočlánků měděné konstanty je to, že jsou levné a jsou nejlevnější z několika běžně používaných standardizovaných produktů.
7. termočlán typu R (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermocoupouple)
Pozitivní elektrodou tohoto termočlánku je 13% platinová slitina rhodium a negativní elektroda je čistá platina. Ve srovnání s typem S je jeho potenciální rychlost o 15% vyšší.
(1) Stabilní termoelektrický výkon, silná oxidační odolnost, vhodná pro nepřetržité používání v oxidační atmosféře, teplota dlouhodobého použití může dosáhnout 1300 stupňů. Dokonce i ve vzduchu bude čistý platinový drát rekrystalizovat, což způsobí hrubá zrna a zlomeninu, když přesahuje 1400 stupňů;
(2) vysoká přesnost, s nejvyšší úrovní přesnosti mezi všemi termočlánky, obvykle používaný jako standard nebo pro měření vyšších teplot;
(3) široce použitelné, s dobrou uniformitou a zaměnitelností;
(4) Hlavní nevýhody jsou: diferenciální termoelektrický potenciál je malý, což vede k nízké citlivosti; Drahá cena, nízká mechanická pevnost, ne
Vhodné pro použití při snižování atmosféry nebo podmínek s kovovou párou.