Control de la temperatura de les termoparells

El termopar és un tipus d’element de detecció de temperatura. Mesura directament la temperatura i converteix el senyal de temperatura en un senyal potencial termoelèctric, que després es converteix en la temperatura del medi mesurat mitjançant instruments elèctrics (instruments secundaris). El principi bàsic de la mesura de la temperatura és que dos conductors amb composicions diferents formen un circuit tancat. Quan hi hagi un gradient de temperatura als dos extrems, el corrent fluirà pel circuit i hi haurà una força electromotriu - força termoelèctrica - entre els dos extrems,
Aquest és l'anomenat efecte Seebeck. Quan un tercer material metàl·lic està connectat a un circuit de termopar, sempre que la temperatura dels dos contactes del material sigui el mateix, el potencial termoelèctric generat per la termopar es mantindrà inalterat i no es veurà afectat per la connexió del tercer metall al circuit. Per tant, quan s’utilitza termoparells per a la mesura de la temperatura, es pot connectar un instrument de mesura per mesurar el potencial termoelèctric i es pot determinar la temperatura del medi mesurat.
Dos conductors homogenis amb diferents composicions són els elèctrodes termoelèctrics, amb l'extrem de temperatura més elevat com a extrem de treball i l'extrem inferior de la temperatura com a extrem lliure, que sol estar a una temperatura constant. Creeu una taula de calibració de termopar basada en la relació funcional entre el potencial termoelèctric i la temperatura; La taula de calibració s’obté sota la condició d’una temperatura final lliure de {{0} grau i diferents termoparells tenen taules de calibració diferents.

Principi de treball del sensor de temperatura de termopar

Dos conductors amb composicions diferents (anomenats cables de termopar o elèctrodes termoelèctrics) estan connectats als dos extrems per formar un circuit. Quan la temperatura de la unió és diferent, es genera una força electromotriu al circuit, que s’anomena efecte termoelèctric, i aquesta força electromotriu s’anomena potencial termoelèctric. Els termoparells utilitzen aquest principi per a la mesura de la temperatura, on el final s’utilitza directament per mesurar la temperatura del medi s’anomena extrem de treball (també conegut com a extrem de mesura), i l’altre extrem s’anomena extrem fred (també conegut com a extrem compensador); Connecteu l'extrem fred a l'instrument de visualització o l'instrument de concordança i l'instrument de visualització indicarà el potencial termoelèctric generat pel termopar.

Els termoparells són en realitat convertidors d’energia que converteixen l’energia tèrmica en energia elèctrica i mesura la temperatura mitjançant el potencial termoelèctric generat. Pel que fa al potencial termoelèctric dels termoparells, cal destacar els problemes següents:
1. La magnitud del potencial termoelèctric generat per un termopar no està relacionada amb la longitud i el diàmetre de la termopar quan el material és uniforme, sinó només a la composició del material de termopar i a la diferència de temperatura als dos extrems;

2. El potencial termoelèctric d’un termopar és la diferència de la funció de temperatura entre els dos extrems de l’extrem de treball de la termocopa, en lloc de la diferència de temperatura entre l’extrem fred i l’extrem de treball del termopar;

3. Després de determinar la composició dels dos cables de termopar, la magnitud del potencial termoelèctric de la termopar només està relacionada amb la diferència de temperatura del termopar; Si la temperatura de l'extrem fred de la termopar es manté constant, el potencial termoelèctric que entra a la termopar només és una funció de valor única de la temperatura final de treball.

Selecció de la precisió de la mesura del termopar i el rang de mesurament de la temperatura

Dos materials diferents de conductors o semiconductors A i B es solden junts per formar un circuit tancat, tal com es mostra a la figura. Quan hi ha una diferència de temperatura entre els dos punts de fixació 1 i 2 dels conductors A i B, es genera una força electromotriu entre ells, donant lloc a un corrent d’una certa magnitud al circuit. Aquest fenomen s’anomena efecte termoelèctric. Els termoparells funcionen utilitzant aquest efecte.

La selecció de termoparells s’ha de basar en una consideració completa del rang de temperatures de funcionament, la precisió requerida, l’atmosfera de funcionament, el rendiment de l’objecte mesurat, el temps de resposta i els beneficis econòmics.

1. La selecció d’atmosfera per a termoparells tipus S i B és adequada per a atmosferes fortes oxidants i febles, mentre que els termoparells de tipus J i T són adequats per a l’oxidació feble i reduint les atmosferes. Si s’utilitza un tub de protecció amb bona hermètica, els requisits per a l’atmosfera no són gaire estrictes.

2. La selecció de la precisió de la mesura i el rang de mesurament de la temperatura es basa generalment en l’ús de termoparells de tipus B quan la temperatura és d’entre 1300 ~ 1800 graus i la precisió requerida és relativament alta; El requisit de precisió no és alt i l’atmosfera permet l’ús de termoparells de reni de tungstè. Generalment, els termoparells de reni de tungstè són seleccionats per a temperatures superiors als 1800 graus; Els termoparells de tipus S i els termoparells de tipus N estan disponibles per utilitzar-los a temperatures que van des de 1000 a 1300 graus, que requereixen una alta precisió; Els termoparells tipus K i tipus N s’utilitzen generalment per sota de 1000 graus, mentre que els termocoums de tipus E s’utilitzen generalment per sota de 400 graus; A 250 graus i mesures de temperatura negativa, s’utilitzen generalment termoparells de tipus T. A temperatures baixes, els termocopis del tipus T són estables i tenen una gran precisió.

3. La selecció de la durabilitat i la resposta tèrmica: els termoparells amb diàmetres de filferro més grans tenen una millor durabilitat, però una resposta més lenta. Per a termoparells amb una capacitat de calor més gran, la resposta és més lenta. Quan es mesura les temperatures amb gradients grans, el control de la temperatura és deficient sota el control de la temperatura. Cal tenir un temps de resposta ràpid i un cert grau de durabilitat, de manera que l’elecció d’un titella blindat és més adequat.

4. La selecció de termoparells basat en les propietats i els estats de l'objecte mesurat

La mesura de la temperatura d’objectes vibradors, objectes vibradors i vasos d’alta pressió requereix una gran resistència mecànica, es requereixen tubs de protecció per a atmosferes amb contaminació química i es requereix un aïllament elevat en presència d’interferències elèctriques.

5. Precaucions

La profunditat d’inserció de la termopar és molt petita: no hauria de ser inferior a 8-10 vegades el diàmetre exterior de la seva màniga protectora (excepte els productes especials)

◆ Thermopar [1] Pressió nominal: es refereix generalment a la pressió externa estàtica que el tub de protecció pot suportar i trencar -se a la temperatura de treball.

◆ Resistència a l’aïllament: quan la temperatura de l’aire ambient és {{0}} grau i la humitat relativa és inferior al 80%, la resistència a l’aïllament és superior o igual a 5 megegms (tensió 100V). Els termoparells amb caixes d'unió a prova de brots tenen una resistència d'aïllament superior o igual a 0,5 megegms (tensió 100V) quan la temperatura relativa és de 93 ± 3 graus

◆ Resistència a l’aïllament a altes temperatures: per a termoparells, la resistència d’aïllament (per metre) entre l’elèctrode calent (inclòs el tipus de doble branca) i el tub de protecció, així com entre els elèctrodes calents de doble branca, han de ser superiors als valors especificats a la taula següent.