Termočlánky Sú to zariadenia široko používané v priemysle na meranie teploty. Vďaka svojej všestrannosti, nízkej cene a robustnosti sa termočlánky stali jednou z najobľúbenejších možností na presné monitorovanie a meranie teploty v rôznych prostrediach. Jeho dizajn a prevádzka sú založené na jednoduchých fyzikálnych princípoch, ale s aplikáciami siahajúcimi od priemyselných procesov až po vedecký výskum.
Existuje niekoľko typy termočlánkov, každý je navrhnutý pre iné teplotné rozsahy a podmienky prostredia. V tomto článku podrobne preskúmame rôzne typy termočlánkov, ich aplikácie, kľúčové vlastnosti a ako si vybrať ten najvhodnejší na základe prostredia a špecifických potrieb merania.
Čo je termočlánok?
Un termočlánok Ide o snímač, ktorý meria teplotu spojením dvoch rôznych kovových vodičov. Tieto vodiče generujú napätie, ktoré sa mení s teplotným rozdielom medzi koncami snímača, čo umožňuje určiť presnú teplotu v bode merania. Tento jav sa nazýva Seebeckov efekt, ktorý je základom činnosti termočlánkov.
Princíp činnosti
Ako sme už spomenuli, termočlánok je založený na Seebeckov efekt. Keď sa dva kovy dostanú do kontaktu a sú vystavené teplotnému rozdielu, generujú napätie. Jeden koniec termočlánku je v kontakte s predmetom, ktorého teplota sa meria (t.j lepenie za tepla), zatiaľ čo druhý koniec sa udržiava pri známej teplote, ako je izbová teplota (t studené spojenie).
Toto generované napätie sa prevedie na užitočnú hodnotu teploty. Je dôležité poznamenať, že výstupný signál z termočlánkov je veľmi malý, zvyčajne v milivoltoch, takže je potrebný zosilňovací obvod, aby sa tento signál premenil na zvládnuteľnú hodnotu.
Typy termočlánkov
Existuje niekoľko typov termočlánkov v závislosti od materiálov, ktoré tvoria vodiče, a každý typ má jedinečné vlastnosti z hľadiska teplotného rozsahu a presnosti. Nižšie popíšeme tie najbežnejšie.
Termočlánok typu K
Termočlánok typu K Je to najbežnejšie v priemysle. Je tvorený kombináciou nikel-chróm (Chromel®) ako pozitívny prvok a nikel-hliník (Alumel®) ako negatívny prvok. Je ideálny na meranie teplôt v širokom rozsahu od -200°C do 1250°C.
Tento typ termočlánku je obzvlášť užitočný v prostrediach, kde sa vyskytujú oxidačné a vysokoteplotné atmosféry. Vďaka nízkej cene a odolnosti je vynikajúcou voľbou pre rozsiahle priemyselné aplikácie.
Termočlánok typu J
Termočlánok typu J Je známy pre svoje použitie v prostrediach, kde sa teploty pohybujú od -210°C do 760°C. Skladá sa z železo ako pozitívny vodič a konštantán (zliatina medi a niklu) ako záporný vodič.
To je jeden z lacnejšie termočlánky a je vhodný do prostredia nepresahujúceho 760°C, keďže železo pri vyšších teplotách rýchlo oxiduje. Preto je ideálny pre aplikácie, ktoré vyžadujú lacný snímač a mierne teploty.
Termočlánok typu T
El Termočlánok typu T Je vynikajúci na meranie nízkych teplôt, napríklad od -200 °C do 350 °C. Jeho vodiči tvoria meď na pozitívnej strane a konštantán na negatívnej strane. Je jedným z najlepších z hľadiska stability a presnosti pri práci v neextrémnych kryogénnych alebo atmosférických rozsahoch.
Termočlánky z drahých kovov: typy R, S a B
Tieto typy termočlánkov Vyrábajú sa hlavne z drahých kovov, ako je platina, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie vyžadujúce meranie veľmi vysokých teplôt, až do 1700 °C. Sú veľmi presné a stabilné, ale aj drahé.
Termočlánok typu R používa kombináciu platina-ródium ako vodiči. Je vhodný pre teploty do 1450 °C a je veľmi stabilný, vďaka čomu je vhodný do laboratórií a prostredia s vysokou presnosťou.
El termočlánok typu S Je podobný typu R, ale jeho pomer platina-ródium je mierne odlišný, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie vyžadujúce vysokú úroveň stability a odolnosti.
Termočlánok typu B Vyniká schopnosťou merať extrémne vysoké teploty až do 1700°C bez nutnosti kompenzácie v studenom spoji až do 50°C. Vďaka tomu je užitočný vo vysoko rizikových priemyselných aplikáciách a nepriateľských prostrediach.
Termočlánok typu N
El Termočlánok typu N Bol vyvinutý ako evolúcia typu K a vyznačuje sa väčšou odolnosťou voči oxidácii a stabilitou pri vysokých teplotách. Používa zliatiny z nikrosil y nisil, čo jej umožňuje pracovať v rozsahu až 1280°C.
Tento typ termočlánku je ideálnou voľbou pre aplikácie vyžadujúce vysokú odolnosť voči tepelnej degradácii a dlhodobú životnosť.
Rozsahy a limity chýb termočlánkov
Norma IEC 60584-1 stanovuje rôzne teplotné rozsahy a limity chýb pre každý typ termočlánku. Aj keď sa líšia v závislosti od priemeru drôtu a podmienok prostredia, vo všeobecnosti možno definovať nasledovné:
- Typ J: -210 °C až 760 °C, s chybou ±2.2 °C alebo ±0.75 %
- Typ K: -200 °C až 1250 °C, s chybou ±2.2 °C alebo ±0.75 %
- Typ T: -200 °C až 350 °C, s chybou ±1.0 °C alebo ±0.75 %
- Typ N: -200 °C až 1280 °C, s chybou ±2.2 °C alebo ±0.75 %
Ako si vybrať správny termočlánok?
Vyberte ikonu vhodný termočlánok Závisí to od viacerých faktorov, ako je rozsah teplôt, ktorý chcete merať, prostredie, v ktorom sa bude senzor používať, a dostupný rozpočet. Je dôležité zvážiť aspekty ako:
- Maximálna a minimálna teplota: Každý typ termočlánku má špecifický prevádzkový rozsah.
- Entorno de operationón: Oxidačné, redukčné, kryogénne atmosféry atď. môžu ovplyvniť životnosť snímača.
- Chemická odolnosť: Niektoré materiály sú náchylnejšie na koróziu, čo ovplyvní životnosť snímača.
- presnosť: Čím vyššia je presnosť, tým sa vo všeobecnosti zvyšujú náklady, takže je potrebné vyvážiť funkčnosť.
Bežné aplikácie
undefined termočlánky Vďaka svojej všestrannosti a robustnosti sa používajú v miliónoch aplikácií v rôznych odvetviach. Niektoré príklady:
- elektrárne kde sa monitorujú teploty turbín a iných kritických komponentov.
- Výskumné laboratóriá kde sa vyžaduje veľká presnosť pri meraní pri extrémnych teplotách, vysokých aj nízkych.
- Priemyselné procesy ako je továrenská automatizácia, kde je potreba neustáleho monitorovania teploty.
Výhody a nevýhody termočlánkov
Napriek širokému použitiu nie všetky prostredia sú vhodné pre termočlánky. Poďme analyzovať jeho silné a slabé stránky.
Výhoda
- Odolnosť a odolnosť aj v extrémnych podmienkach.
- Nízke náklady v porovnaní s inými snímačmi, ako sú RTD.
- Široké teplotné rozsahyod kryogénnych aplikácií až po kontrakty pri vysokých teplotách.
Nevýhody
- Obmedzená presnosť v porovnaní s pokročilejšími technológiami, ako sú RTD.
- Citlivosť na elektrický šumnajmä pri dlhých káblových trasách.
- Potreba implementovať kompenzácia studeného konca na získanie presných údajov.
Pri výbere vhodného termočlánku pre konkrétnu aplikáciu je nevyhnutné vziať do úvahy všetky tieto faktory a zvážiť výhody, ktoré ponúka, ako je nízka cena a široký prevádzkový rozsah, oproti jeho obmedzeniam v presnosti a citlivosti na prostredie. . Termočlánky sú naďalej jedným z najefektívnejších a najuniverzálnejších riešení na meranie teploty vo vysoko náročných priemyselných aplikáciách.