Termočlánky Jsou to zařízení široce používaná v průmyslu pro měření teploty. Díky své všestrannosti, nízké ceně a robustnosti se termočlánky staly jednou z nejoblíbenějších možností pro přesné monitorování a měření teploty v různých prostředích. Jeho konstrukce a provoz jsou založeny na jednoduchých fyzikálních principech, ale s aplikacemi od průmyslových procesů až po vědecký výzkum.
Existuje několik typy termočlánků, z nichž každý je navržen pro různé teplotní rozsahy a podmínky prostředí. V tomto článku do hloubky prozkoumáme různé typy termočlánků, jejich aplikace, klíčové vlastnosti a jak vybrat ten nejvhodnější na základě prostředí a konkrétní potřeby měření.
Co je termočlánek?
Un termočlánek Jedná se o senzor, který měří teplotu spojením dvou různých kovových vodičů. Tyto vodiče generují napětí, které se mění s rozdílem teplot mezi konci snímače, což umožňuje určit přesnou teplotu v místě měření. Tento jev se nazývá Seebeckův efekt, který je základem činnosti termočlánků.
Princip fungování
Jak jsme zmínili, termočlánek je založen na Seebeckův efekt. Když jsou dva kovy umístěny do kontaktu a vystaveny teplotnímu rozdílu, generují napětí. Jeden konec termočlánku je v kontaktu s předmětem, jehož teplota se měří (tj lepení za tepla), zatímco druhý konec je udržován při známé teplotě, jako je pokojová teplota ( studené spojení).
Toto generované napětí je převedeno na užitečnou hodnotu teploty. Je důležité poznamenat, že výstupní signál z termočlánků je velmi malý, obvykle v milivoltech, takže je nutný zesilovací obvod, aby se signál převedl na zvládnutelnou hodnotu.
Typy termočlánků
Existuje několik typů termočlánků v závislosti na materiálech, které tvoří vodiče, a každý typ má jedinečné vlastnosti, pokud jde o rozsah teplot a přesnost. Níže popíšeme ty nejběžnější.
Termočlánek typu K
Termočlánek typu K Je to nejběžnější v oboru. Je tvořen kombinací nikl-chrom (Chromel®) jako pozitivní prvek a nikl-hliník (Alumel®) jako negativní prvek. Je ideální pro měření teplot v širokém rozsahu od -200°C do 1250°C.
Tento typ termočlánku je zvláště užitečný v prostředích, kde se vyskytují oxidační a vysokoteplotní atmosféry. Jeho nízká cena a odolnost z něj činí vynikající volbu pro rozsáhlé průmyslové aplikace.
termočlánek typu J
termočlánek typu J Je známý pro své použití v prostředí, kde se teploty pohybují od -210°C do 760°C. Skládá se z železo jako kladný vodič a konstantan (slitina mědi a niklu) jako záporný vodič.
To je jeden z levnější termočlánky a je vhodný pro prostředí nepřesahující 760°C, protože železo při vyšších teplotách rychle oxiduje. Proto je ideální pro aplikace, které vyžadují levný senzor a mírné teploty.
Termočlánek typu T
El Termočlánek typu T Je vynikající pro měření nízkých teplot, například od -200 °C do 350 °C. Jeho ovladače se skládají z mědi na pozitivní straně a konstantan na negativní straně. Je jedním z nejlepších z hlediska stability a přesnosti při práci v neextrémních kryogenních nebo atmosférických oblastech.
Termočlánky z drahých kovů: typy R, S a B
Tyto typy termočlánků Jsou vyrobeny převážně z drahých kovů, jako je platina, díky čemuž jsou ideální pro aplikace vyžadující měření velmi vysokých teplot, až 1700 °C. Jsou velmi přesné a stabilní, ale také drahé.
Termočlánek typu R používá kombinaci platina-rhodium jako řidiči. Je vhodný pro teploty do 1450 °C a je velmi stabilní, takže je vhodný pro laboratoře a vysoce přesná prostředí.
El termočlánek typu S Je podobný typu R, ale jeho poměr platina-rhodium je mírně odlišný, takže je vhodný pro aplikace vyžadující vysokou úroveň stability a odolnosti.
Termočlánek typu B Vyniká schopností měřit extrémně vysoké teploty, až 1700°C, bez nutnosti kompenzace ve studeném spoji až do 50°C. Díky tomu je užitečný ve vysoce rizikových průmyslových aplikacích a nepřátelských prostředích.
Termočlánek typu N
El Termočlánek typu N Byl vyvinut jako evoluce typu K a vyznačuje se vyšší odolností proti oxidaci a stabilitou při vysokých teplotách. Používá slitiny nicrosil y nisil, což umožňuje provoz v rozmezích až 1280°C.
Tento typ termočlánku je ideální volbou pro aplikace vyžadující vysokou odolnost proti tepelné degradaci a dlouhodobou životnost.
Rozsahy a limity chyb termočlánku
Norma IEC 60584-1 stanovuje pro každý typ termočlánku různé teplotní rozsahy a limity chyb. I když se liší v závislosti na průměru drátu a okolních podmínkách, obecně lze definovat následující:
- Typ J: -210 °C až 760 °C, s chybou ±2.2 °C nebo ±0.75 %
- Typ K: -200 °C až 1250 °C, s chybou ±2.2 °C nebo ±0.75 %
- T typ: -200 °C až 350 °C, s chybou ±1.0 °C nebo ±0.75 %
- Typ N: -200 °C až 1280 °C, s chybou ±2.2 °C nebo ±0.75 %
Jak vybrat správný termočlánek?
Vybrat vhodný termočlánek Závisí to na několika faktorech, jako je teplotní rozsah, který má být měřen, prostředí, ve kterém bude senzor používán, a dostupný rozpočet. Je důležité vzít v úvahu aspekty, jako jsou:
- Maximální a minimální teplota: Každý typ termočlánku má specifický provozní rozsah.
- Entorno de operación: Oxidační, redukční, kryogenní atmosféry atd. mohou ovlivnit životnost senzoru.
- Chemická odolnost: Některé materiály jsou náchylnější ke korozi, což ovlivní životnost snímače.
- Přesnost: Čím vyšší je přesnost, tím se obecně zvyšují náklady, takže je třeba vyvážit funkčnost.
Běžné aplikace
L termočlánky Díky své všestrannosti a robustnosti se používají v milionech aplikací v různých průmyslových odvětvích. Některé příklady:
- Energetické rostliny kde se sledují teploty turbín a dalších kritických komponent.
- Výzkumné laboratoře kde je vyžadována velká přesnost měření při extrémních teplotách, vysokých i nízkých.
- Průmyslové procesy jako je automatizace továren, kde je potřeba neustálého sledování teploty.
Výhody a nevýhody termočlánků
Přestože jsou široce používány, ne všechna prostředí jsou vhodná pro termočlánky. Pojďme analyzovat jeho silné a slabé stránky.
Výhoda
- Robustnost a odolnost i v extrémních podmínkách.
- Nízké náklady ve srovnání s jinými senzory, jako jsou RTD.
- Široké teplotní rozsahyod kryogenních aplikací po vysokoteplotní kontrakty.
Nevýhody
- Omezená přesnost ve srovnání s pokročilejšími technologiemi, jako jsou RTD.
- Citlivost na elektrický šum, zejména u dlouhých kabelových tras.
- Nutno implementovat kompenzace studeného konce abyste získali přesné údaje.
Při výběru vhodného termočlánku pro konkrétní aplikaci je nezbytné vzít v úvahu všechny tyto faktory a zvážit výhody, které nabízí, jako je nízká cena a široký provozní rozsah, oproti omezením přesnosti a citlivosti na okolní prostředí. . Termočlánky jsou i nadále jedním z nejúčinnějších a nejuniverzálnějších řešení pro měření teploty ve vysoce náročných průmyslových aplikacích.