化工熱電偶WRNK-231
熱電偶的工作原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應。在溫度測量中,熱電偶的應用極為廣泛,它具有結構簡單、制造方便、測量范圍廣、精度高、慣性小和輸出信號便于遠傳等優(yōu)點。
① 測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質(zhì)的影響。
熱電偶分類
在工業(yè)中常用的熱電偶有S、B、E、K、R、J、T7種:
(1)鉑銠10-鉑熱電偶分度號為S,測溫范圍0~1300℃,鉑銠絲為正極,純鉑絲為負極;鉑銠10-鉑熱電偶適于在氧化性和中性介質(zhì)中使用。由于高純度的鉑和鉑銠合金容易得到,故S型熱電偶的復制精度和測量準確性均較高,因而常用于精密的溫度測量和作為標準熱電偶使用。其缺點是熱電勢較小,熱電特性是非線性的,價格較貴,在高溫時易受還原性氣體和金屬蒸氣的侵蝕而變質(zhì),從而引起熱電特性的變化,影響測量的準確性。
(2)鎳鉻-鎳硅(鎳鋁)熱電偶,分度號為K,測溫范圍-200~1300℃;鎳鉻為正極,鎳硅為負極。它適用于氧化性或中性介質(zhì)中使用。當介質(zhì)溫度低于500℃時亦可用于還原介質(zhì)中測量溫度此外,其熱電勢較大,線性好,測量范圍廣,造價適中,是工業(yè)測溫中常用的一種熱電偶。其缺點是長期使用時因鎳鋁氧化變質(zhì)使熱電特性改變而影響測量溫度。
(3)鎳鉻---考銅熱電偶,它由鎳鉻絲和考銅(銅、鎳合金)絲組成,分度為E,測量范圍-200~1300℃;鎳鉻為正極,考銅為負極。它適用于還原性介質(zhì)或中性介質(zhì)中測量溫度,其特點是熱電靈敏度高,價格便于,但測量范圍不大,測量溫度不高,考銅墻鐵壁合金絲易受氧化而變質(zhì),由于材料素質(zhì)堅硬而且不易得到均勻線徑。
(4)鉑銠30-鉑銠6熱電偶,分度號為B,測溫范圍0~1600℃;鉑銠30絲(鉑70%,銠30%) 常用的熱電偶從零下50度——1600度均可連續(xù)測量,某些特殊熱電偶可測到-269度(如金鐵鎳鉻),可達2800度(如鎢、錸) 使用溫度在1300~1800℃,要求精度又比較高時,一般選用B型熱電偶;要求精度不高,氣氛又允許可用鎢錸熱電偶,高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶;使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶;在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶,低于400℃一般用E型熱電偶;250℃下以及負溫測量一般用T型電偶,在低溫時T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。
一、S型熱電偶:鉑銠10-鉑熱電偶,溫度范圍0~1300℃;優(yōu)點:1、耐熱性、安定性、再現(xiàn)性良好及較優(yōu)越的度; 2、耐氧化、耐腐濁性良好; 3、可以做為標準使用。 缺點:1、熱電動勢值小,補償導線誤差大; 2、價格高昂; 3、在還元性氣體環(huán)境較脆弱。(特別是氫、金屬蒸氣)
二、R型熱電偶:鉑銠13-鉑熱電偶,溫度范圍0~1300℃; 優(yōu)點:1、耐熱性、安定性、再現(xiàn)性良好及較優(yōu)越的度; 2、耐氧化、耐腐濁性良好; 3、可以做為標準使用。 缺點:1、熱電動勢值小,補償導線誤差大; 2、在還元性氣體環(huán)境較脆弱(特別是氫、金屬蒸氣); 4、價格比S分度高昂。
三、B型熱電偶:鉑銠30-鉑銠6熱電偶,溫度范圍0~1600℃; 優(yōu)點:1、耐氧化、耐腐濁性良好; 2、在常溫環(huán)境下熱電動勢非常小,不需補償導線; 3、耐熱性與機械強度較R型優(yōu)良。 缺點:1、在中低溫域之熱電動勢極小,600℃以下測定溫度不準確; 2、熱電動勢值小,熱電動勢之直線性不佳; 3、價格比S分度還要貴;
四、K型熱電偶:鎳鉻-鎳硅熱電偶,溫度范圍0~1300℃; 優(yōu)點:1、熱電動勢之直線性良好; 2、1000℃以下耐氧化性良好; 3、在金屬熱電偶中安定性屬良好。 缺點:1、熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較時變化較大; 2、不適用于還元性氣體環(huán)境; 3、受短范圍排序之影響會產(chǎn)生誤差。
五、N型熱電偶:鎳鉻硅--鎳硅熱電偶,溫度范圍-270~1300℃; 優(yōu)點:1、1200℃以下耐氧化性良好。 2、熱電動勢之直線性良好。 缺點:1、不適用于還元性氣體環(huán)境 2、熱電動勢與貴金屬熱電偶相比較時變化較大。
六、E型熱電偶:鎳鉻硅--康銅熱電偶,溫度范圍-270~1000℃ 優(yōu)點:1、熱電偶中感度; 2、與J熱電偶相比耐熱性良好; 3、適于氧化性氣體環(huán)境。 4、價格低廉 缺點:不適用于還元性氣體環(huán)境
七、J型熱電偶:鐵--康銅熱電偶,溫度范圍-210~1000℃; 優(yōu)點:1、可使用于還元性氣體環(huán)境 2、熱電動勢較K熱電偶大20%。 3、價格較便宜,適用于中溫區(qū)域。 缺點:易生銹,再現(xiàn)性不佳。
八、T型熱電偶:銅--康銅熱電偶,溫度范圍-270~400℃; 優(yōu)點:1、熱電動勢之直線性良好。 2、低溫之特性良好 3、再現(xiàn)性良好、高精度。 缺點:1、使用溫度限度低。 2、熱傳導誤差大。
九、PT100型熱電阻:鉑電阻,溫度范圍-200~500℃; 鉑材料的優(yōu)點是化學穩(wěn)定性好、能耐高溫,容易制得純鉑,它的缺點是:在還原介質(zhì)中,特別是在高溫下很容易被從氧化物中還原出來的蒸汽所沾污,使鉑絲變脆,并改變電阻與溫度之間的關系。
十、Cu50型熱電阻:銅電阻,溫度范圍-50~100℃: 銅熱電阻的價格便宜,線件度好,工業(yè)上在-50-- 100℃范圍內(nèi)使用較多。銅電阻怕潮濕,易被腐蝕,熔點亦低。 一直以來,信號調(diào)理耗費大量設計時間,處理不當就會引入誤差,導致精度降低 K型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。是目前用量非常大的廉金屬熱電偶,其用量為其他熱電偶的總和。K型熱電偶絲直徑一般為1.2~4.0mm。正極(KP)的名義化學成分為:Ni:Cr=92:12,負極(KN)的名義化學成分為:Ni:Si=99:3,其使用溫度為-200~1300℃。
熱電偶(thermocouple)是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度,并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結構卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
選擇熱電偶要根據(jù)使用溫度范圍、所需精度、使用氣氛、測定對象的性能、響應時間和經(jīng)濟效益等綜合考慮。
1、測量精度和溫度測量范圍的選擇
使用溫度在1300~1800℃,要求精度又比較高時,一般選用B型熱電偶;要求精度不高,氣氛又允許可用鎢錸熱電偶,高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶;使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶;在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶,低于400℃一般用E型熱電偶;250℃下以及負溫測量一般用T型電偶,在低溫時T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。
2、使用氣氛的選擇
S型、B型、K型熱電偶適合于強的氧化和弱的還原氣氛中使用,J型和T型熱電偶適合于弱氧化和還原氣氛,若使用氣密性比較好的保護管,對氣氛的要求就不太嚴格。
3、耐久性及熱響應性的選擇
線徑大的熱電偶耐久性好,但響應較慢一些,對于熱容量大的熱電偶,響應就慢,測量梯度大的溫度時,在溫度控制的情況下,控溫就差。要求響應時間快又要求有一定的耐久性,選擇鎧裝偶比較合適。
4、測量對象的性質(zhì)和狀態(tài)對熱電偶的選擇
運動物體、振動物體、高壓容器的測溫要求機械強度高,有化學污染的氣氛要求有保護管,有電氣干擾的情況下要求絕緣比較高。 K型熱電偶特點
5、熱電偶優(yōu)點
熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便
6、注意事項
◆熱電偶公稱壓力:一般是指在工作溫度下保護管所能承受的靜態(tài)外壓而破裂。
◆熱電偶插入深度:應不小于其保護套管外徑的8-10倍(特列產(chǎn)品例外)
◆絕緣電阻:當周圍空氣溫度為15-35℃,相對濕度《80%時絕緣電阻≥5兆歐(電壓100V)。具有防濺式接線盒的熱電偶,當相對溫度為93± 3℃ 時,絕緣電阻≥0.5兆歐(電壓100V)
◆高溫下的絕緣電阻:熱電偶在高溫下,其熱電極(包括雙支式)與保護管以及雙支熱電極之間的絕緣電阻(按每米計)應大于下表規(guī)定的值。
易受腐蝕:因為熱電偶由兩種不同的金屬所組成,在一些工況下,隨時間而腐蝕可能會降低精度2.根據(jù)溫度測量范圍及精度,選用相應分度號的熱電偶