Termoelementtien tyypit ja työperiaatteet

Termoelementtien tyypit ja työperiaatteet
Termoelementin työperiaate:
Kun kaksi erilaista johtimen ja puolijohteiden A ja B muodostavat piirin, jonka kaksi päätä on kytketty toisiinsa, kunhan lämpötila kahdessa solmussa on erilainen, toisella päällä on T -lämpötila, jota kutsutaan työpääksi tai kuumaksi päähän, ja toisella päällä on lämpötila, jota kutsutaan vapaaksi (tunnetaan myös viitekappaleeksi) tai kylmän pään, joka on valmistettu, ja elektromotiivivoiman voimassaoloaika. Lämpötilaeroista johtuvaa elektromotiivivoimaa tuottavan ilmiötä kutsutaan Seebeck -efektiksi. Seebeckiin liittyy kaksi vaikutusta: Ensinnäkin kun virta virtaa kahden eri johtimen välisen yhteyden läpi, lämpö imeytyy tai vapautuu (virran suunnasta riippuen), jota kutsutaan Peltier -efektiksi; Toiseksi, kun virta virtaa johtimen läpi, jolla on lämpötilagradientti, johdin absorboi tai vapauttaa lämpöä (virran suunnasta riippuen lämpötilagradienttiin), joka tunnetaan nimellä Thomson -vaikutus. Kahden eri johtimen tai puolijohteen yhdistelmää kutsutaan termoelementti. Termoelektrinen potentiaali EAB (t, t 0) koostuu kosketuspotentiaalista ja termoelektrisestä potentiaalista. Kosketuspotentiaali viittaa sähköpotentiaaliin, joka on syntynyt kahden eri johtimen tai puolijohteen välisessä kosketuspisteessä, joka liittyy kahden johtimen tai puolijohteiden ominaisuuksiin ja lämpötilaan kosketuspisteessä. Termoelektrinen potentiaali viittaa potentiaaliin, joka syntyy saman johtimen tai puolijohteen kahdessa päässä eri lämpötiloissa. Tämä potentiaali liittyy vain johtimen tai puolijohteen ominaisuuksiin ja lämpötilaan molemmissa päissä, ja se on riippumaton johtimen pituudesta, poikkileikkauksen koosta ja lämpötilan jakautumisesta. Sekä kosketuspotentiaali että termoelektrinen potentiaali syntyy johtuen kontaktin päätepisteissä olevien elektronien eri määristä ja termoelementillä mitattu termoelektrinen potentiaali on näiden kahden yhdistelmä. Kun piiri on irrotettu, irrotettujen pisteiden A ja B välillä on elektromotiivivoima -ero △ V, joiden napaisuus ja suuruus ovat yhdenmukaisia ​​piirin termoelektrisen potentiaalin kanssa. Ja on määrätty, että kylmän pään aikana, kun virta virtaa A: sta B: hen, A kutsutaan positiiviseksi elektrodiksi ja B on negatiivinen elektrodi. Kokeet ovat osoittaneet, että kun Δ V on pieni, Δ V on suoraan verrannollinen A -T: hen. A V: n verrattuna Δ V: n troelektrinen potentiaali määritetään termoelektrisen potentiaalinopeutena, joka tunnetaan myös nimellä Seebeck -kerroin. Seebeck -kertoimen merkki ja suuruus riippuvat termoelementin muodostavien kahden johtimen termoelektrisistä ominaisuuksista ja lämpötilaerosta risteyksessä. Termoelementtityypit
Yleisesti käytetyt lämpöparit voidaan jakaa kahteen luokkaan: tavanomaiset termoelementit ja epästandardit lämpöparit. Niin kutsuttu standardi termoelementti viittaa termoelementtiä, jolla on kansallinen standardi, joka määrittelee sen termoelektrisen potentiaalin ja lämpötilan välisen suhteen, mahdollistaa virheitä ja sillä on yhtenäinen standardiasteikko. Siinä on vastaava näyttölaite, joka on saatavana valintaan. Standardisoimattomat lämpöparit eivät ole yhtä laajalti käytettyjä tai samoja suuruusluokkaa kuin standardisoidut lämpöparit, eikä niissä yleensä ole yhtenäistä kalibrointitaulua. Niitä käytetään pääasiassa mittauksiin tietyissä erityistilaisuuksissa. 1. tammikuuta 1988 lähtien kaikki Kiinan lämpöparit ja termistorit on tuotettu IEC: n kansainvälisten standardien mukaisesti, ja seitsemän standardisoitua lämpöparia, nimittäin S, B, E, K, R, J ja T, on nimetty yhtenäisiksi suunnittelun lämpöpariksi Kiinassa.
1. K-tyyppinen termoelementin nikkeli kromi (nikkelipii (nikkeli alumiini) termoelementti)
K-tyyppinen termoelementti on edullinen metallilämpötila, jolla on voimakas hapettumiskestävyys, joka voi mitata väliaineen lämpötilan 0-1300 asteeseen. Se soveltuu jatkuvaan käyttöön hapettumis- ja inerttien kaasuissa, lyhytaikaisella käyttölämpötilalla 1200 astetta ja pitkäaikainen käyttölämpötila 1000 astetta. Sen termoelektrisen potentiaalin ja lämpötilan välinen suhde on suunnilleen lineaarinen, joten se on tällä hetkellä eniten käytetty termoelementti. Se ei kuitenkaan sovellu paljaalle johdinkäytölle tyhjiö-, rikkipitoisuudessa, hiili-ilmakehässä ja vuorottelevissa hapettumis-pelkistysilmapiirissä; Kun happea osittainen paine on alhainen, kromi nikkelikromielektrodissa hapettuu ensisijaisesti, mikä aiheuttaa merkittävän muutoksen termoelektrisissä potentiaalissa. Metallikaasun vaikutus siihen on kuitenkin suhteellisen pieni, joten usein käytetään metallien suojaputkia.
K-tyyppisen termoelementin haitat:
(1) Termoelektrisen potentiaalin korkean lämpötilan stabiilisuus on huonompi kuin N-tyyppisten lämpöparien ja jalometallien lämpöparit, ja se vaurioituu usein hapettumisen vuoksi korkeammissa lämpötiloissa (kuten yli 1000 astetta);
(2) Lyhytaikainen lämpösyklin stabiilisuus ei ole hyvä 250-500 asteen alueella, toisin sanoen samassa lämpötilapisteessä, lämpöelektriset potentiaalilukemat ovat erilaisia ​​lämmitys- ja jäähdytysprosessin aikana ja ero voi saavuttaa 2-3 asteen;
(3) Negatiivinen elektrodi käy läpi magneettisen transformaation 150-200 asteen lämpötila -alueella, mikä johtaa poikkeamiin kalibrointitaulusta huoneenlämpötilan lämpötila -alueella 230 asteeseen. Varsinkin kun sitä käytetään magneettikentässä, ajan riippumattomat termoelektriset häiriöt ovat usein;
(4) Pitkäaikainen altistuminen korkean suorituskyvyn järjestelmän säteilytysympäristölle voi aiheuttaa merkittäviä muutoksia termoelektrisessä potentiaalissa johtuen elementtien, kuten mangaanin (MN) ja koboltin (CO) heikkenemisestä negatiivisessa elektrodissa, mikä johtaa huonoon stabiilisuuteen.
14. S-tyypin termoelementti (Platinum Rhodium 10 Platinum Thermocuple)
Tämän termoelementin positiivinen elektrodi koostuu Platinum Rhodium -seoksesta, joka sisältää 10% rodiumia, ja negatiivinen elektrodi on puhdasta platina.
Sen ominaisuudet ovat:
(1) Stabiili termoelektrinen suorituskyky, voimakas hapettumiskestävyys, joka sopii jatkuvaan käyttöön hapettavassa ilmakehässä, pitkäaikainen käyttölämpötila voi saavuttaa 1300 asteen. Jopa ilmassa puhdas platinalanka kiteytyy uudelleen, aiheuttaen karkeat jyvät ja murtumat yli 1400 asteen,;
(2) korkea tarkkuus, jolla on suurin tarkkuustaso kaikkien lämpöparien keskuudessa, jota yleensä käytetään standardina tai korkeampien lämpötilojen mittaamiseen;
(3) laajalti sovellettavissa hyvällä yhtenäisyydellä ja vaihdettavuudella;
(4) Tärkeimmät haitat ovat: erotustermoelektrinen potentiaali on pieni, mikä johtaa alhaiseen herkkyyteen; Kallis hinta, alhainen mekaaninen lujuus, ei
Soveltuu käytettäväksi ilmakehän tai olosuhteiden vähentämisessä metallihöyryn kanssa.
3. E-tyypin lämpöpöytä (nikkeli kromikikuloppi [Constantan] Termoelementti)
E-tyyppinen termoelementti on suhteellisen uusi tuote, jossa nikkelikromiseos positiivisena elektrodina ja kuparin nikkeli-seoksena (Constantan) negatiivisena elektrodina. Sen suurin piirre on, että yleisesti käytettyjen lämpöparien joukossa sillä on korkein termoelektrinen potentiaali, toisin sanoen suurin herkkyys; Vaikka sen sovellusalue ei ole yhtä leveä kuin K-tyypin lämpöpöytä, se valitaan usein olosuhteissa, jotka vaativat korkean herkkyyden, alhaisen lämmönjohtavuuden ja korkean vastuskyvyn toleranssin; Rajoittavat olosuhteet käytön aikana ovat samat kuin K-tyypin, mutta se ei ole kovin herkkä korroosiolle ympäristöissä, joilla on korkeampi kosteus.
4. N-tyypin lämpöpöytä (nikkelikromin pii-nikkelin pii-termoelementti)
Tämän termoelementin pääpiirteet ovat: voimakas lämpötila- ja hapettumiskestävyys alle 1300 astetta, hyvä pitkäaikainen stabiilisuus ja lyhytaikainen lämpösyklin toistettavuus, hyvä vastus ydinsäteilylle ja matala lämpötila. Lisäksi 400-1300 asteen alueella N-tyyppisten termoelementtien termoelektristen ominaisuuksien lineaarisuus on parempi kuin K-tyypin lämpöparien; Epälineaarinen virhe on kuitenkin suhteellisen suuri matalan lämpötilan alueella (-200 ~ 400 astetta), ja materiaalia on vaikea ja vaikea käsitellä.
5. J-tyyppinen termoelementti (Iron Constantan -termoelementti)
J-tyyppinen termoelementti: Tämän termoelementin positiivinen elektrodi on puhdasta rautaa ja negatiivinen elektrodi on Constantan (kuparin nikkeli-seos). Sille on ominaista alhainen hinta ja se sopii tyhjiöhapetuksen vähentämiseen tai inerttiin ilmakehään. Lämpötila -alue on -200 - 800 asteeseen, mutta yleisesti käytetty lämpötila on vain alle 500 astetta, koska tämän lämpötilan lisäksi ferroelektrisen elektrodin hapettumisnopeus kiihtyy. Jos käytetään paksua langan halkaisijaa, sitä voidaan silti käyttää korkeissa lämpötiloissa ja sen käyttöikä on pidempi; Tämä termoelementti pystyy kestämään korroosion vedystä (H2) ja hiilimonoksidista (CO) kaasuista, mutta sitä ei voida käyttää korkeassa lämpötilassa (kuten 500 astetta) rikkipitoisia (S) ilmakehässä.
6. T-Type Thermocuple (Copper Copper Nickel -termoelementti)
T-Type-termoelementti: Tämän termoelementin positiivinen elektrodi on puhdasta kuparia ja negatiivinen elektrodi on kuparin nikkeli-seos (tunnetaan myös nimellä Constantan). Sen pääominaisuudet ovat:
Halvojen metallilämpöparien joukossa sillä on termoelektrisen elektrodin korkein tarkkuus ja hyvä tasaisuus; Sen käyttölämpötila on -200 ~ 350 aste. Kuparin kuuman elektrodin oksidikalvon helpon hapettumisen ja irrottamisen vuoksi sen ei yleensä saa ylittää 300 astetta, kun sitä käytetään hapettavassa ilmakehässä. -200 ~ 300 asteen alueella niillä on suuri herkkyys. Toinen kuparikonstantanin lämpöparien ominaisuus on, että ne ovat edullisia ja ovat halvimpia useiden yleisesti käytettyjen standardoitujen tuotteiden joukossa.
7. R-tyyppinen termoelementti (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermocuple)
Tämän termoelementin positiivinen elektrodi on 13% platina -rodiumseos ja negatiivinen elektrodi on puhdasta platina. Verrattuna S-tyyppiin, sen potentiaalinen osuus on noin 15% korkeampi.
(1) Stabiili termoelektrinen suorituskyky, voimakas hapettumiskestävyys, joka sopii jatkuvaan käyttöön hapettavassa ilmakehässä, pitkäaikainen käyttölämpötila voi saavuttaa 1300 asteen. Jopa ilmassa puhdas platinalanka kiteytyy uudelleen, aiheuttaen karkeat jyvät ja murtumat yli 1400 asteen,;
(2) korkea tarkkuus, jolla on suurin tarkkuustaso kaikkien lämpöparien keskuudessa, jota yleensä käytetään standardina tai korkeampien lämpötilojen mittaamiseen;
(3) laajalti sovellettavissa hyvällä yhtenäisyydellä ja vaihdettavuudella;
(4) Tärkeimmät haitat ovat: erotustermoelektrinen potentiaali on pieni, mikä johtaa alhaiseen herkkyyteen; Kallis hinta, alhainen mekaaninen lujuus, ei
Soveltuu käytettäväksi ilmakehän tai olosuhteiden vähentämisessä metallihöyryn kanssa.