Requisits per als termoparells d'ús habitual en forns elèctrics experimentals

1. Resistència a alta temperatura, forn elèctric experimental - El rang de mesura de temperatura del termoparell depèn principalment del rendiment a alta temperatura de l'elèctrode termoelèctric. És a dir, en mitjans d'alta temperatura, com més estables siguin les propietats físiques i químiques de l'elèctrode termoelèctric, més ampli serà el rang de mesura de temperatura del termoparell que el compon.
2. Re explícit bé: utilitzant termoparells fets amb els mateixos dos tipus de materials d'elèctrode termoelèctric, es requereix que les seves propietats elèctriques i tèrmiques siguin consistents i estables, de manera que els termoparells es puguin produir en lots i tinguin una bona intercanviabilitat;
3. Alta sensibilitat i bona linealitat: es requereix que el potencial termoelèctric generat pel termoparell sigui prou gran i estigui relacionat linealment amb la temperatura;
4. Es requereix que els materials termoelèctrics no només compleixin els requisits anteriors, sinó que també tinguin un coeficient de resistència baix i un coeficient de temperatura de resistència tant com sigui possible, i tinguin un preu barat i un subministrament suficient.
Els termoparells utilitzats en forns elèctrics experimentals s'han de seleccionar raonablement segons els requisits durant l'ús. Actualment hi ha diversos termoparells d'ús habitual:
[1) Termoparell de platí/rodi platí: el seu número de divisió és S, l'elèctrode positiu és un aliatge de 90% de platí i 10% de rodi, i l'elèctrode negatiu és un fil de platí pur.
L'avantatge d'aquest termoparell és que pot preparar fàcilment un aliatge de platí rodi d'alta puresa, cosa que facilita la replicació i té una precisió de mesura d'alta temperatura. Es pot utilitzar com a termoparell de referència en el rang de temperatura pràctic internacional de 630.74-1064.43 graus . Té una alta estabilitat física i química i és adequat per al seu ús en atmosferes oxidants i neutres; El seu punt de fusió és alt, de manera que el límit superior de mesura de temperatura també és alt. En mesurament industrial, s'utilitza generalment per mesurar temperatures superiors a 1000 graus. Es pot utilitzar contínuament durant molt de temps per sota dels 1300 graus, i la mesura de temperatura a curt termini pot arribar als 1600 graus.
Els desavantatges dels termoparells de platí rodi/platí són el seu alt preu i el seu baix potencial termoelèctric. Quan s'utilitzen en la reducció de gasos, vapors metàl·lics, òxids metàl·lics, òxid de silici i atmosferes d'òxid de sofre, poden contaminar-se i deteriorar-se ràpidament. Per tant, quan s'utilitzen en aquestes atmosferes, s'han d'afegir mànigues protectores. A més, el rendiment termoelèctric d'aquest tipus de termoparell és altament no lineal, i el seu elèctrode termoelèctric sublimarà a altes temperatures, permetent que les molècules de rodi penetrin a l'elèctrode de platí i el contaminin, provocant un potencial termoelèctric inestable.
[2] Termoparell níquel-crom/níquel-crom: el seu nombre de divisió és K, la composició de l'elèctrode positiu és 9-10% de crom i 0,4% de silici, la resta és níquel, la composició de l'elèctrode negatiu és 2 .5-3% silici,<0.6% chromium, and the rest is nickel.
Els avantatges d'aquest tipus de termoparell són una forta resistència a l'oxidació i la corrosió, una bona estabilitat tèrmica, un gran potencial termoelèctric, una bona relació lineal entre el potencial termoelèctric i la temperatura i els materials d'elèctrodes tèrmics barats. Es pot utilitzar contínuament durant molt de temps per sota dels 1000 graus, i la mesura de temperatura a curt termini pot arribar als 1300 graus.
L'inconvenient dels termoparells de níquel crom/níquel silici és que es corroeixen fàcilment en medis reductors a temperatures superiors a 500 graus, així com en atmosferes de sofre i químiques. Per tant, s'han d'afegir mànigues protectores quan es treballa en aquestes atmosferes, i la seva precisió de mesura de la temperatura també és inferior a la dels termoparells de platí rodi/platí.
[3] Termoparell de níquel crom/coure: amb un número de referència E, la composició de níquel crom de l'elèctrode positiu és 9-10% crom, 0,4% silici i la resta és níquel; L'elèctrode negatiu es divideix en un 56% de coure i un 44% de níquel.

Els avantatges del termoparell de níquel crom/coure són un alt potencial termoelèctric i un preu baix. L'inconvenient d'aquest tipus de termoparell és que no es pot utilitzar per mesurar altes temperatures. El seu límit de temperatura superior és de 800 graus i, quan s'utilitza durant molt de temps, només es limita a menys de 600 graus. A més, a causa de la susceptibilitat dels aliatges de coure a l'oxidació i al deteriorament, s'han d'instal·lar mànigues protectores durant l'ús.
[4] Termoparell platí rodi 30/rodi platí 6: abreujat com a termoparell doble platí rodi, amb el número de divisió B. Els elèctrodes positius i negatius d'aquest termopar estan fets d'aliatge de platí rodi, amb diferents proporcions de contingut d'aliatge. L'elèctrode positiu conté un 30% de rodi i l'elèctrode negatiu un 6% de rodi. El termoparell dual de rodi platí té una forta capacitat anti-encrassement i encara té una bona estabilitat quan es mesuren temperatures de fins a 1800 graus. La seva precisió de mesura de la temperatura és alta, adequada per a medis oxidants i neutres, i pot mesurar contínuament altes temperatures des de 1400-1600 graus durant molt de temps, amb mesures a curt termini que arriben fins a 1800 graus.
La sensibilitat del termoparell dual de rodi platí és relativament baixa i s'ha d'equipar un instrument de visualització amb una sensibilitat més alta quan l'utilitzeu. A temperatura ambient, la influència de la temperatura sobre el potencial termoelèctric és mínima, de manera que generalment no es requereix compensació de temperatura durant l'ús.
[5] Termoparell de coure/constantan: amb un nombre de divisió de T, l'elèctrode positiu està fet de coure i l'elèctrode negatiu està fet d'un aliatge de 60% de coure/40% de níquel.
Els seus avantatges són la sensibilitat a alta temperatura, la fàcil replicació dels elèctrodes termoelèctrics, el preu baix, el bon rendiment a baixa temperatura i la capacitat de mesurar la temperatura baixa de -200 graus. Però el seu component de coure és propens a l'oxidació, de manera que el límit superior de mesura de la temperatura generalment no supera els 300 graus.