A hőelemes hőmérsékletmérő műszerek áttekintése?

Az ipari termelésben számos hőmérsékletmérő műszer létezik, ezek közé tartoznak a hőelemes hőmérsékletmérő műszerek. Két vezetőből vagy félvezetőből áll, amelyek két végét összehegesztik vagy összecsavarják, így zárt áramkört alkotnak, amely a két pont közötti hőmérséklet-különbséget használja fel elektromotoros erő és munka létrehozására. Sokféle hőelem létezik, és a különböző osztályozási módszerek is eltérőek. Az ipari szabványosítás követelményei szerint két típusra oszthatók: szabványos hőelemekre és nem szabványos hőelemekre. A hőelemek a termoelektromos hatáselmélet egyik speciális alkalmazásai, és széles körben alkalmazhatók a hőmérsékletmérésben. Előnyük az egyszerű szerkezet, a stabil teljesítmény és a könnyű felépítés. A hőelemek kijelző műszerekkel együtt használva távoli mérést, automatikus rögzítést és automatikus hőmérsékletszabályozást tesznek lehetővé.
1. Hőmérsékletmérő műszerek és hőelemek típusai a hőmérséklet mérésére
Sokféle hőmérsékletmérő műszer létezik, a tudomány és a technika fejlődésével, valamint a modern ipari technológia igényeivel a hőmérsékletmérés technológiája folyamatosan fejlődik és fejleszti. A növekvő hőmérsékletmérés tartománynak köszönhetően különböző igények szerint különböző hőmérsékletmérő műszerek készültek, elsősorban LCD hőmérők, optikai pirométerek, félvezető hőmérők, forgó hőmérők, nyomáshőmérők, üvegcsöves hőmérők, mutató hőmérők, magas hőmérsékletű hőmérők, hőelemes hőmérők, ellenálláshőmérők, gázhőmérők és hőelemes hőmérők.
A hőelemek különböző céljai, beépítési módjai és szerkezeti formái szerint két kategóriába sorolhatók: közönséges hőelemek és páncélozott hőelemek. Az általánosan használt hőelemek a beosztási számok alapján S, R, B, N, K, E, J, T stb. Közülük S, R és B a nemesfém hőelemekhez, míg N, K, E, J és T az olcsó fém hőelemekhez tartozik.

Az S fokozat jellemzője az erős antioxidáns teljesítmény, és alkalmas oxidáló és inert atmoszférában történő folyamatos használatra. A hosszú távú használati hőmérséklet 1400 fok, a rövid távú használati hőmérséklet pedig 1600 fok. Az összes hőelem közül az S skála rendelkezik a legmagasabb pontossági szinttel, és általában szabványos hőelemként használják; Az S-indexhez képest az R-index körülbelül 15%-kal nagyobb termikus elektromotoros erővel rendelkezik, egyéb teljesítménye pedig majdnem azonos; A B index termikus elektromotoros ereje szobahőmérsékleten rendkívül kicsi, ezért a mérés során általában nincs szükség kompenzáló vezetékekre. Hosszú távú használati hőmérséklete 1600 fok, rövid távú használati hőmérséklete 1800 fok. Használható oxidáló vagy semleges atmoszférában, valamint rövid távú vákuumkörülmények között. Az N-minőségű hőelem jellemzői az erős, magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállás 1300 fokon, a termoelektromos erő jó hosszú távú stabilitása és a rövid távú hőciklusok reprodukálhatósága, a nukleáris sugárzással és az alacsony hőmérséklettel szembeni jó ellenállás, és részben helyettesítheti a hőt. S-minőségű hőelem; A K skála jellemzője az erős antioxidáns teljesítmény, és alkalmas oxidáló és inert atmoszférában történő folyamatos használatra. A hosszú távú használati hőmérséklet 1000 fok, a rövid távú használati hőmérséklet pedig 1200 fok. A legszélesebb körben használt hőelemek közül; Az E-index jellemzője, hogy az általánosan használt hőelemek közül a legnagyobb a termoelektromos elektromotoros ereje, ami azt jelenti, hogy a legnagyobb érzékenységgel rendelkezik. Folyamatos felhasználása javasolt oxidáló és inert atmoszférában, 0-800 fokos hőmérsékleten; A J-osztály jellemzője, hogy oxidáló atmoszférában (750 fokos felső hőmérsékleti határértékkel) és redukáló atmoszférában (950 fok felső hőmérséklethatárral) egyaránt használható, és ellenáll a H2 és CO gáz korróziójának. Leginkább a finomításban és a vegyiparban használják; A T-skála jellemzője, hogy az olcsó fém hőelemek közül a legnagyobb pontossággal rendelkezik, és általában 300 fok alatti hőmérséklet mérésére használják.
2. A hőelemes hőmérsékletmérés alapelve
A hőelemek azért használhatók hőmérséklet mérésére, mert a hőmérsékleti jeleket termoelektromos jelekké alakítják, amelyeket aztán elektromos műszerek segítségével a mért közeg hőmérsékletévé alakítanak át. A hőelemes hőmérsékletmérés alapelve, hogy két homogén, eltérő összetételű vezető zárt áramkört alkot. Ha mindkét végén hőmérsékleti gradiens van, akkor áram fog áthaladni az áramkörön, és termoelektromos elektromotoros erő van a két vége között.

A termoelektromos elektromotoros erő keletkezésének oka a különböző vezetőanyagok eltérő elektronsűrűsége. Még ha ugyanannak a vezetőanyagnak különböző hőmérséklete van, az elektronsűrűsége nem azonos. Amikor az A és B heterogén fémek zárt kört alkotnak, az A és B érintkezők eltérő hőmérséklete miatt a szabad elektronsűrűség nagyobb ugyanannak a vezetőnek a magas hőmérsékletű területein, míg a szabad elektronsűrűség kisebb az alacsony hőmérsékletű területeken . Ezért a zárt körben a nagy szabad elektronsűrűségnek diffundálnia kell az alacsony szabad elektronsűrűségű területekre, ami "nettó" töltésáramlást eredményez az áramkörben, vagyis az áramkörben eAB elektromotoros erő van, ami a Seebeck elektromotoros erő kialakulásának oka. Amikor a forró elektróda anyaga rögzített, a termikus elektromotoros erő csak a két érintkező hőmérsékletéhez kapcsolódik. Egy heterogén A és B fémpárból álló zárt áramkörben, ha az A csatlakozási pontot melegítjük, a két A és B érintkező hőmérséklete eltérő lesz. Ha a hőmérséklet eltérő, akkor áram keletkezik, ami az áramkörhöz csatlakoztatott ampermérő eltérülését okozza. A hőelem áramkörben keletkező áramot termikus áramnak nevezzük. Az A. B-t termoelektródának nevezik, és az a érintkezőt hegesztéssel kötik össze. A hőmérséklet mérésekor a mért hőmérsékleti mezőbe kerül, amelyet mérési végnek vagy munkavégnek nevezünk. A b érintkező általában állandó hőmérsékletet igényel, amelyet referenciavégnek vagy szabad végnek neveznek.
A termoelektromos potenciál nagysága összefügg a t és a t0 különbségével. Ha egy hőelem két termoelektródájának anyaga ismert, a hőelem-körben a termoelektromos potenciál eloszláselmélete meghatározza, hogy a hőelem két vége közötti termoelektromos potenciálkülönbség a következő egyenlettel fejezhető ki:
EAB (t, t{{{0})=EAB (t) - EAB (t0)
A képletben EAB (t, t0) - a hőelem termoelektromos potenciálja
EAB (t) - termoelektromos potenciál a munkavégen t hőmérsékleten;
EAB (t{{0}}) - Termoelektromos potenciál a hideg végén t0 hőmérsékleten.
A fenti egyenletből látható, hogy amikor a mért közeg hőmérséklete a munkavégen megváltozik, a termoelektromos potenciál is megváltozik. Ezért mindaddig, amíg az EAB (t, t{0}}) mérve van, és az EAB (t0) ismert, az EAB (t) megkapható. A termoelektromos potenciál elküldhető a kijelző műszerre jelzésre vagy rögzítésre, vagy a mikroszámítógépre feldolgozás céljából, hogy megkapjuk a hőmérséklet t értéket a mérés végén.

3. A hőelemes hőmérsékletmérés fő előnyei és hátrányai
A hőelemek az egyik leggyakrabban használt hőmérséklet-érzékelő komponensek az iparban, és előnyeik a következők:
① Nagy mérési pontosság. A hőelem és a mért tárgy közvetlen érintkezése miatt a köztes közeg nem hat rá.
② Széles mérési tartomány. Az általánosan használt hőelemek folyamatosan mérnek -50 és 1600 fok között, és néhány speciális hőelem
A legalacsonyabb kimutatható hőmérséklet -271-2800 fok, például arany, vas, nikkel, króm és volfrám-rénium.
③ Egyszerű felépítés és kényelmes használat. A hőelemek általában két különböző típusú fémhuzalból állnak, és nem korlátozzák őket a méret vagy a kezdet. Kívül védőhüvellyel rendelkeznek, így nagyon kényelmes a használatuk.
A hőelemeknek azonban vannak hiányosságai is, például állandó referenciahőmérséklet alkalmazása, különben a mérési eredmények torzulnak; Magas hőmérsékleten vagy hosszan tartó használat során a vizsgált közeg vagy atmoszféra hatására bomlás lép fel (például oxidáció, redukció stb.), ami csökkenti az élettartamot.
4. A hőelemes hőmérsékletmérés jelenlegi kutatási helyzete és fejlesztési trendje Kínában
A hőelemeket főként magasabb hőmérséklet mérésére használják. Ami a magas hőmérsékletű hőelemek fejlesztési állapotát illeti Kínában, a magas hőmérsékletű hőelemek általában az 1300 fok feletti hőelemeket jelentik, beleértve a platina ródium 10 platina hőelemeket, a platina ródium 13 platina hőelemeket, a platina ródium 30 platina ródium stentung, a 6 hőelemeket 25 hőelem, platina ródium 40 platina ródium 20 hőelem, irídium ródium hőelem, szilícium-karbid grafit hőelem stb. Jelenleg az érintkező típusú hőmérsékletmérő termoelemek a legmegbízhatóbb hőmérsékletmérési módszerek. Az optikai pirométerek és infravörös hőmérők vákuum-, középfrekvenciás és nagyfrekvenciás, hőelemes hőmérsékletmérésre nem alkalmas területeken történő alkalmazásán kívül alapvetően nincs más anyag vagy technológia, amely ezt helyettesítené.
A jelenlegi helyzetből a fő fejlesztési irány a korrózióállóság és az oxidációval szembeni ellenállás javítása technológiai eszközökkel az élettartam javítása érdekében.