Šta je termoelement?

Šta je termoelement?

To je obično korišteni element osjetljivosti temperature u instrumentima mjerenja temperature. Izravno mjeri temperaturu i pretvara temperaturni signal u termoelektrični potencijalni signal, koji se zatim pretvara električnim instrumentima (sekundarni instrumenti) u temperaturu izmjerenog medija. Iako se oblici različitih termošopaka mogu razlikovati ovisno o njihovoj primjeni, njihova osnovna struktura je u velikoj mjeri ista, obično se sastoji od termoelektrane, zaštitne cijevi izolacijske rukave i razvodne kutije. Ovi termopozovi se obično koriste zajedno sa instrumentima za prikaz, instrumenti za snimanje i elektronički regulatorima. Kako termoelement radi ovaj odnos se široko koristi u praktičnom mjerenju temperature. Budući da hladni čvor T0 ostaje konstantan, termoelektrični potencijal koji generira termoelement varira samo s promjenama temperature vrućeg čvora (mjerni kraj). To znači da određeni termoelektrični potencijal odgovara određenoj temperaturi. Korištenjem metode mjerenja termoelektričnog potencijala, možemo postići svrhu mjerenja temperature, temeljni princip mjerenja temperature termoelementa je da se zatvoreni krug formiraju dva provodnika izrađena od različitih materijala. Kad postoji temperaturni gradijent između dva kraja, struja teče kroz krug, generira elektromotornu silu (EMF) između dva kraja. Ovaj fenomen je poznat kao Efekat SEEBeck. Dva provodnika, izrađena od različitih materijala, termoelekse su, s toplijem kraju koji poslužuje kao radni kraj i hladnjak kraj kao slobodni kraj, koji se obično održava na konstantnoj temperaturi. Na osnovu odnosa između EMF-a i temperature kreira se tablica kalibracije termoelementa. Ova tablica temelji se na stanju gdje je slobodna etna temperatura 0 stepeni, a različiti termoparovi imaju vlastite kalibracijske tablice. Kada se u krug termoelementa dodaje treći metalni materijal, sve dok su temperature na oba čvora ovog materijala iste, termoelektrični potencijal koji proizlazi na termoelementu ostat će nepromijenjen, ne utječe na dodavanje trećeg metala. Stoga, kada se koristi termoelement za mjerenje temperature, mjerni instrument može se povezati za mjerenje termoelektričnog potencijala, što omogućava da se temperatura mjerenja mjerenja mjeri da se utvrdi. Kada mjerite temperaturu sa termoelementom, od suštinskog je značaja da temperatura na hladnom čvoru (kraj spojen na mjerni krug putem vodiča) ostaje konstantan, jer to osigurava da je termoelektrični potencijal proporcionalan mjerinim temperaturi. Ako je temperatura na hladnom čvoru (okolišu) promjena tokom mjerenja, može značajno utjecati na točnost mjerenja. Za nadoknadu utjecaja promjena u temperaturi hladne raskrsnice, mjere se uzimaju na hladnom čvoru koji se naziva kompenzacija hladne raskršćenosti. Posebne kompenzacijske žice koriste se za povezivanje s mjernim instrumentom.

Uobičajene vrste i karakteristike termoeleksa

Uobičajeni termopozovi mogu se kategorizirati u dvije glavne vrste: standardni i ne - standard. Standardni termopozovi su oni za koje nacionalni standard određuje njihov termoelektrični potencijal - temperaturni odnos, dopuštenu grešku i objedinjenu tablicu kalibracije. Dolaze sa odgovarajućim instrumentima za prikaz za odabir. Non - Standardni termoparovi imaju manji raspon ili količinu aplikacija u odnosu na standardne termoelekse i uglavnom nemaju jedinstvenu kalibracijsku tablicu, čineći ih prvenstveno za mjerenja u posebnim situacijama. Od 1. siječnja 1988. godine, Kina je standardizirala proizvodnju termošopala i termometra u odnosu na međunarodne standarde IEC, označavajući sedam vrsta {- S, B, E, K, R, J, T - kao ujedinjeni standardni termokoboks za Kinu.

Teoretski, bilo koji dva različita provodnika (ili poluvodiči) mogu se upariti za formiranje termoelementa. Međutim, kao praktične komponente za mjerenje temperature moraju ispunjavati više zahtjeva. Da bi se osigurala pouzdanost i dovoljna preciznost u inženjerskom primjenu, nisu svi materijali pogodni za termoelekse. Općenito, osnovni zahtjevi za materijale za elektrodu termoparopa su:

1. U okviru raspona mjerenja temperature, termoelektrana su stabilna i ne mijenjaju se s vremenom, a dovoljna je fizička i hemijska stabilnost, što nije lako oksiditirati ili korodirati;

2, mali temperaturni koeficijent otpora, visoka provodljivost, mala specifična toplina;

3. Termoelektrični potencijal koji se generira u mjerenju temperature treba biti velik, a termoelektrični potencijal je linearna ili gotovo linearna jednačka funkcionalna veza s temperaturom;

4. Materijal ima dobru reprodukciju,

Kako instalirati termoelement?

U proizvodnji, zbog različitih objekata u testu, različiti okolišni uvjeti, različiti zahtjevi za mjerenje i različite metode instalacije termalnih otpornika i poduzete mjere, postoji mnogo problema koje treba uzeti u obzir. Međutim, u principu se može uzeti u obzir iz tri aspekta: tačnost mjerenja temperature, sigurnosti i praktičnosti održavanja. Kako bi se spriječilo oštećenje elementa osjetljivosti temperature, treba osigurati da ima dovoljno mehaničke čvrstoće. Da biste zaštitili element od habanja, treba dodati zaštitni ekran ili cijev. Da bi se osigurala sigurnost i pouzdanost, metoda instalacije elementa osjetljivosti temperature treba odrediti na temelju određenih uvjeta, poput temperature i pritiska srednjeg za mjerenje, dužina elementa i obrasca. Slijedi nekoliko primjera za privlačenje pažnje:

Svi elementi osjetljivih temperatura ugrađeni u podnošenje pritiska moraju osigurati njihovo zaptivanje. Za termokare koji rade na visokim temperaturama, kako bi se spriječilo deformaciju zaštitne cijevi, oni bi se obično trebali instalirati okomito. Ako je potrebna horizontalna instalacija, ne bi trebala biti preduga, a nosač treba koristiti za zaštitu termoelementa. Ako se element osjetljivosti temperature instalira u cjevovodu s velikom brzinom srednje protoka, treba ga instalirati pod uglom. Da biste spriječili pretjeranu eroziju, najbolje je ugraditi element osjetljivog temperature na savede cjevovoda. Kad srednji tlak prelazi 10MPA, na mjerni element mora se dodati zaštitni rukav. Lokacija instalacije termokopa i termičkih otpornica također bi trebala razmotriti dovoljan prostor za demontažu, održavanje i kalibraciju. Termoparovi i termalni otpornici s duljim zaštitnim cijevima trebaju biti lako rastavljanje i sastavljanje

Metoda mjerenja temperature termoelementa

Vrijeme toplotnog odziva je složeno, a različiti eksperimentalni uvjeti mogu dovesti do različitih rezultata mjerenja. To je zato što na toplotno vrijeme utječe stopa prijenosa topline između termoelementa i njenog okolnog medija; Veća brzina prenosa topline rezultira kraćim vremenom termičkog odziva. Da bi se osiguralo da je termički odziva vremena termoelementarnih proizvoda uporedivo, nacionalni standardi određuju da treba mjeriti vrijeme termičkog odgovora pomoću specijaliziranog uređaja za ispitivanje vode. Brzina protoka vode treba održavati na 0,4 ± 0,05m / s, s početnom temperaturom u rasponu od 5-45 stepeni i temperaturnom koraku od 40-50 stepeni. Tokom testa temperatura vode ne bi se trebala mijenjati za više od ± 1% temperaturnog koraka. Termoelement treba umetnuti na dubinu od 150 mm ili dubinu umetanja dizajna (što je manje) i to treba napomenuti u izvještaju o ispitivanju.

Budući da je uređaj relativno složen, samo nekoliko jedinica ima ovu opremu, tako da nacionalni standard predviđa da proizvođač i korisnik mogu pregovarati o usvajanju drugih metoda ispitivanja, ali podaci moraju navesti testne uvjete.

Budući da je termoelektrični potencijal termoelementa tipa B vrlo mali blizu sobne temperature, toplotno vrijeme nije lako mjeriti. Stoga nacionalni standard predviđa da se montaža termoelektrane iste specifikacije tipa T termoelementa može koristiti za zamjenu vlastite termoelektrične sklopove elektrode, a zatim se test može provesti.

Tokom eksperimenta zabilježite vrijeme T0.5 Kada se izlaz termoelementa promijeni u 50% promjene temperature. Ako je potrebno, također zabilježite 10% termičkog vremena od odgovora T0.1 i 90% termičkog vremena odziva T0.9. Snimljeni termički reakcijski vreme trebao bi biti prosjek najmanje tri testova, sa svakom mjerenju odstupanju od prosjeka za ± 10%. Uz to, vrijeme potrebno za promjenu temperaturne korake ne smije prelaziti jednu - desetinu T0.5 testiranog termoelementa. Vrijeme odziva instrumenta za snimanje ili brojilo također ne bi trebalo prelaziti jednu - desetinu T0.5 testiranog termoelementa.

Glavne vrste termoeleksa

1 Klasifikacija Prema vrsti uređaja za pričvršćivanje kao glavna sredstva za mjerenje temperature, termoelement ima širok spektar upotrebe, tako da postoji mnogo zahtjeva za pričvršćivanje uređaja i tehničkih performansi. Stoga su uređaji za pričvršćivanje termoelementa podijeljeni u šest vrsta: bez učvršćivanja, vrstu navoja, vrstu navoja, fiksni tip prirubnice, pokretna tip prirubnice, tip kuta za prirubnice, tip zaštitne cijevi.

2 Klasifikacija prema montaži i strukturi prema performansama i strukturi termoelektrana, mogu se podijeliti na: odvojive termoelektrane, eksplozije - Dokaz ThermoCouples, oklopne termoelektrane i termoelektrane posebne namjene, kao što su fiksni termopozovi.

Koje zahtjeve treba obratiti pažnju prilikom postavljanja termoelementa?

Za instalaciju termoelektrana i otpornosti termometri treba obratiti pažnju na tačnost mjerenja temperature, sigurnosti i pouzdanosti i pogodnim održavanjem, a ne utjecati na rad opreme i proizvodnih operacija. Da biste ispunili gore navedene zahtjeve, prilikom odabira dijelova instalacije i umetnutosti termoelektrana i otpornosti termometri obratite pažnju na sljedeće tačke:

1 Da bi se osigurala dovoljna razmjena topline između mjernog kraja termoelementa i termoelementa i izmjerenog medija, mjerna točka treba biti razumno odabrana, a termoelement ili otporni termometar treba ugraditi što dalje od ventila, laktova i mrtvih uglova cjevovoda i opreme.

2. Thermocouples i termistori sa zaštitnim rukavima imaju prenos topline i gubitke od rasipanja topline. Da bi se smanjile greške u mjerenjima, termokoboksi i termistori trebaju imati dovoljno dubine umetanja:

(1) Za termoelement koji mjeri temperaturu tečnosti u središtu cjevovoda, obično se treba umetnuti u sredinu cjevovoda (vertikalna instalacija ili nagnuta instalacija). Ako je promjer cjevovoda 200 mm, treba odabrati dubinu umetanja termoelementa ili otpora da bi bila 100 mm;

(2) za temperaturu temperature visokog - temperature, visok - tekućine, a visok - brzina za brzinu (kao što su glavna temperatura pare), kako bi se smanjila otpornost na pritisak na tekućinu, plitka tema za umetnutost može se koristiti za zaštitnu cijev ili termoelement termoeleta termalnog ruka. Dubina zaštitne rukave za plitki termoement umetanja ne smije biti manji od 75 mm kada se umetnu u glavnu paru; Standardna dubina umetanja za termoelement termoelektrane je 100 mm;

(3) Ako je potrebno izmjeriti temperaturu dimnih plinova u dimlju, iako je promjer dimnjaka 4m, dubina umetanja termoeleta ili otpora je 1 m;

(4) Kada se dubina umetanja mjerne originalne prelazi 1m, treba ga instalirati okomito koliko je to moguće ili dodatni okvir i zaštitna cijev.

Sljedeće tačke treba obratiti pažnju kako bi se ispravno koristilo termoelement kako bi se izbjegle pogreške

Ispravna upotreba termoelementa ne može precizno dobiti temperaturu, osigurati kvalifikaciju proizvoda, već i sačuvati potrošnju materijala termoelementa, obje uštedite novac i osigurajte kvalitetu proizvoda. Nepravilna instalacija, termalna provodljivost i pogreške u zaostaju vrijeme, oni su glavne greške u korištenju termoelementa.

1. Greške uvedene nepravilnim ugradnjom ako se ugradnja i umetnu uvod za termoelement ne odražavaju, na primjer, termoelement ne smije biti postavljen prebliziran na područja vrata ili grijanja, a njegova dubina grijanja trebala bi biti najmanje 8 do 10 puta promjera zaštitne cijevi. Razmak između zaštitnog rukava termoelementa i zida peći nije ispunjen izolacijskim materijalom, što može uzrokovati da se toplota može izbjeći ili hladno zrak u napadu. Stoga, jaz između zaštitnog rukava termoelementa i zida peći trebaju biti zapečaćen vatrostalnom konopnom ili azbestnom konopcem kako bi se spriječilo konvekciju vrućeg i hladnog zraka, što bi moglo utjecati na točnost mjerenja temperature. Ako je hladni kraj termoelementa preblizu teleskoj peći, temperatura može biti veća od 100 stepeni. Instalacija termoelementa treba izbjegavati snažna magnetska polja i električna polja što je više moguće, tako da se ne bi trebalo instalirati u isti kanal kao kablovi za napajanje kako bi se spriječilo smetnje koje bi mogle prouzrokovati greške. Termoelement ne treba instalirati u područjima u kojima mjereni medijski teče vrlo malo. Kada mjerite temperaturu plina unutar cijevi sa termoelementom, termoelement mora biti instaliran u smjeru suprotnom protoku i mora imati dovoljno kontakta s plinom.

2. Greška uvedena pogoršava izolacije ako je termoement izoliran, previše prljavštine ili ostataka soli na zaštitnoj cijevi i pločici za vuču uzrokuje lošu izolaciju između polova termoelementa i na površini, što je ozbiljnije na visokoj temperaturi. To neće uzrokovati samo gubitak termoelektranskog potencijala, već i uvođenje smetnji, a greška uzrokovana po ovom ponekad mogu dostići stotine stepena.

3. Greška uvedena termičkim inercijom Termička inercija termopapura uzrokuje da instrument čita da zaostaje za stvarne temperaturne promjene, što je posebno uočljivo tokom brze mjere. Stoga je preporučljivo koristiti termokone sa finijim termoelementima i manjim promjerima zaštitne cijevi. Kad mjerno okruženje omogućuje, zaštitna cijev se može ukloniti. Zbog mjerne LAG-a, amplituda temperaturnih fluktuacija otkrivenih termopozovima je manja od onih temperature peći. Što je veće mjerno zaostajanje, što je manja amplituda fluktuacije termoelementa, a veća je razlika sa stvarne temperature peći. Kada koristimo termopole s velikim vremenskim konstantnim za mjerenje ili kontrolu temperature, instrument može pokazati minimalne temperaturne fluktuacije, ali stvarna temperatura peći mogla bi se značajno razlikovati. Da bi se osigurala precizna mjerenja temperature, treba odabrati termokobone s malom vremenskom konstantom. Vremenska konstanta obrnuto je proporcionalna koeficijentu prijenosa topline i direktno proporcionalnom promjeru vrućeg kraja termoelementa, gustoće materijala i njegove specifične topline. Da bi se smanjio vremensku konstantnu, osim povećanja koeficijenta prenosa topline, najefikasnija metoda je minimiziranje veličine vrućeg kraja. U praksi su materijali sa dobrom toplotnom provodljivošću, zidovima tankih cijevi i mali unutarnji promjer obično koriste za zaštitne rukave. Za preciznije mjerenja temperature koriste se goli žičani termopole bez zaštitnih rukava, ali se mogu lako oštetiti i zahtijevati pravovremenu kalibraciju ili zamjenu.

4. Greška toplinske otpornosti na visokoj temperaturi, ako postoji sloj čađe na zaštitnoj cijevi, a na njemu se pričvršćuje prašina, termički otpor će se povećati i provodi se toplotna voda. U ovom trenutku indikacija temperature niža je od istinske vrijednosti izmjerene temperature. Stoga, vanjska čistoća zaštitne cijevi termoelementa treba održavati za smanjenje greške.

Glavne prednosti termoparopa

1. Visoka preciznost mjerenja. Budući da je u kontaktu sa izmjerenim objektom direktno, ne utječe na srednji medij.

2. Širok raspon mjerenja. Uobičajeni termokoboksi mogu se kontinuirati sa 50 stepeni --1600 stepeni, a neki posebni termokoboksi mogu se mjeriti nižim od 269 stepeni (poput zlatnog željeza nikl hrom) i čak 2800 stepeni (poput volframove, renija).

3. Jednostavna struktura i jednostavan za upotrebu. Termoparovi se obično sastoje od dvije različite metalne žice, a nisu ograničene veličinom i početkom. Imaju zaštitnu rupu s vanjske strane, što ih čini vrlo zgodnim za upotrebu.

Koji su budući trendovi i polja primjene termoelementa?

I. Budući razvojni materijal inovacija i poboljšanje performansi Novi termoelektrični materijali sa višom osjetljivošću i širim temperaturnim rasponom, j {- tipa), j - scenariji za merenje temperature i zakrivljenim temperaturnim mjernim scenarijima pokreće razvoj fleksibilnog, tankog - termopapula (kao što je tiskana elektronika). Superprovodljiv materijali visoke temperature: Istraživanje stabilnih shema mjerenja temperature u ekstremnim okruženjima (kao što su zrakoplov i nuklearni reaktori). Inteligentna i integrirana ugrađena obrada signala: integrirani minijaturni pojačalo i digitalni kompenzacijski krug, direktan izlaz digitalnog signala, smanjuju vanjsku smetnje. IOT Fusion: Daljinski nadzor putem bežičnog prijenosa (poput Lora, NB - iOT) za podršku industriji 4.0 i pametnim gradskim aplikacijama. Self - System: koristeći SEABECK efekt termoelektrana za napajanje niskog [{11}} uređaja za napajanje (kao što su bežični senzorski čvorovi). Optimizacija tačnosti i pouzdanosti AI Kalibraciona tehnologija: putem mašinskog učenja za dinamički kompenzaciju nelinearne greške i starenja, produžujući servisni vijek. Multi - senzor Fusion: u kombinaciji sa infracrvenim, RTD-om itd. Za poboljšanje pouzdanosti mjerenja u složenom okruženju. Postupak MEMS-a niskog troška i standardizacije: Veliki - Proizvodnja mikroelektromehaničkih sistema smanjuje troškove mikro termoelektrana i proširuje potrošačke aplikacije. Međunarodno standardno ujedinjenje: prilagođavanje globalnom lancu opskrbe, pojednostaviti proces odabira i održavanja.

2, u nastajanju aplikacija Polja Nova energija i neutralnost ugljika Fotonaponski i skladištenje energije: Nadgledajte temperaturu solarnog panela (za sprečavanje vrućeg mesto efekta) i toplotno upravljanje sistemima za skladištenje energije. Vodonik energija: visokotlačna proizvodnja hidrogen i nadzor temperature gorivnih ćelija. Nuklearna fuzija: Ekstremna mjerenja visokih temperatura za buduće reaktore (kao što su volframovi i renijum termopapule). Visoko - krajnja proizvodnja i automatizacija Poluprovodnički proizvod: precizna kontrola temperature opreme za preradu vafla i potreba za etisekundom (potrebna je milisekunda). Aditivna proizvodnja: Real - Vrijeme povratne informacije o rastopljivoj temperaturi u 3D procesu ispisa za optimizaciju kvalitete oblikovanja. Robot: Zaštita od pregrijavanja zglobova za suradnički robot. Biomedicinska i zdravstvena minimalno invazivna hirurgija: Ultrafinski termoparovi su integrirani u kateter ili endoskop za praćenje temperature tkiva u realnom vremenu. Nosivi uređaji: kontinuirano nadgledanje promjena tjelesne temperature (poput potreba za zdravstvenom zaštitom nakon epidemije). Temperappija niske temperature: precizna kontrola temperature tokom krioterapije tečnog dušika. Vazduhoplovstvo i odbrambeni supersonični zrakoplovi: površinski aerodinamički nadzor grijanja (potrebni su materijali na više od 2000 C). Satelitska toplotna kontrola: Poboljšanje pouzdanosti u ekstremnom temperaturnom okruženju prostora. Upravljanje zdravljem motora: Nadgledanje distribucije turbinskog oštrice. Smart Home i potrošačka elektronika Pametni kućni aparati: precizna kontrola temperature peći, aparati za kavu i ostale kućne aparate. AR / VR uređaji: Sprečite pregrijavanje procesora da utiče na korisničko iskustvo. Okoliš i poljoprivreda Pametna poljoprivreda: stakleni bak i nadzor temperature tla. Geotermalno istraživanje: mjerenje temperature duboke dobro za pomoć u razvoju energije.

sažeti

Budućnost termoepara fokusirat će se na tri ključna područja: visoki - materijali za performanse, inteligenciju i križanje - integracije domene. Oni će i dalje prodoriti visokim - krajnjim sektorima kao što su nova energija, zdravstvo i zrakoplovstvo i ulaze u tržište potrošača kako se smanji. Njihove osnovne prednosti - Jednostavna struktura, nema potrebe za napajanjem i otpornosti na toplinu - Osigurati njihovu nezaštitostljivost, ali moraju se razviti i u tandemu s tehnologijama senzora u nastajanju.