Рефераты по Физике

Термопары в векторной энергетике

Страница 4

Платинородий (30 % родия) платинородивая (6 % родия) термопара (тип ТПР) использую: для измерения высоких температур в окислительной среде и нейтральной атмосфере. Главный минус - высокая стоимость. Особенность лих термопар в том, что они применяются для измерения самых высоких температур и развивают очень малую г.).д.с.(0.04 мВ при 120°С и 0.002 мВ при 20°С).не гребчя поправки на температуру холодных спаев. hydraruzxpnew4af.onion

Термопары 11111 и ТПР платиновой группы изготовляются обычно в виде проволоки диаметром 0,5 или 1 мм, которая изолируется фарфоровыми бусами или трубками.

Термопары из неблагородных металлов применяют преимущественно для измерения более низких температур. Они дешевле термопар из благородных металлов, и на их долю приходится абсолютное большинство всех применяемых термопар: во многих странах они отчасти стандартизированы.

Хромель-алюмелевая термопара (тип ТХА) используют для измерения температуры газовых сред, пара, жидкости до 1300°С. Кривая зависимости термо ЭДС от температуры для термопар этого типа близка к прямой. Большое содержание никеля в сплаве обеспечивает стойкость термопары против окисления и коррозии. Восстановительная среда вредно действует на хромель-алюмелевую термопару.

Хромель-копелевая термопара (тин ТХК). Из всех стандартных термопар эта термопара развивает наибольшую термо ЭДС, что позволяет термоэлектрические термометры с узкой температурной шкалой, например с диапазоном 0-300 °С. Используется для измерения температур различных сред. Копель содержащая медь при высоких температурах окисляется.

Термопара из сплава НК-СА (тип ТНС). Характерная особенность данной термопары в том, что она, как и термопара типа ТПР, не требует введения поправки на температуру холодных спаев, так как термо ЭДС, развиваемая термопарой до 200°С практически равна нулю.

Стандартные термопары ТХА, ТНС и ТХК изготавливаются из проволоки диаметром 0,7-3,2 мм и изолируются керамическими бусами.

В особых случаях применяют и нестандартные термопары. Из их числа сравнительно широко применяются медь-константановые, железо-константановые, медь-копелевые и железо-копелевые термопары. Термопары медь-константан (Cu-Konst) особенно пригодны для измерения низких температур от -250 до 400°С. При более высоких температурах медь не обладает достаточной стойкостью к кислороду воздуха. Эти термопары наряду с железо-константановыми имеют наиболее крутую температурную характеристику, но их характеристика недостаточна линейна.

Железо-константановые термопары (Fe-Konst) допускают более широкий диапазон измерения от -250 до 700° С, если коррозионно-активная среда не препятствует их применению. Следует учитывать, что железо в присутствии влаги может коррозировать, а его термоэлектрические свойства в связи с этим изменяются. Постоянство термоэлектрических свойств во времени тоже надежно не обеспечивается.

Термопары нихром-никель (почти то же, что хромель - алюмель) имеют среди термопар из неблагородных металлов самый высокий температурный диапазон измерения: от -200 до 1300°С. Эти термопары отличаются точностью и устойчивостью, однако их температурный коэффициент термо ЭДС меньше, чем термопар медь-константан и железо-константам. Характеристика их в достаточной степени линейна. Окалинообразование вследствие окисления становится заметным при температуре выше 600° С, что ограничивает время использования термопар в верхней области их температурного диапазона.

Нестандартные термопары при изготовлении обязательно градуируются. Для измерения низких температур применяются термопары: медь-золото +2,1 % кобальта (от -270 до +100 °С): мель-медь +0,005 % свинца (от -270 до -240°С). Для измерения низких температур до -200° С, могут быть использованы и термопары, применяющиеся обычно для измерения более высоких температур, в частности хромель-алюмелевые и хромель-копелевые.

Реальный верхний предел использования термопар лежит в интервале от 2500 до 3000°С. Надежными термопарами для измерения температур до 21000 являются иридий-родий-иридиевые (40;50 и 60 % родия). Обычно данные термопары работают в инертной среде, но в течение ограниченного времени их можно применять и на воздухе.

Широкое развитие получили научно-исследовательские работы по замене термоэлектронов из дорогих и дефицитных благородных металлов термоэлектронами из более доступных тугоплавких металлов. Так, для измерения высоких температур (от 2100 до 2200 °С) надежно работает - вольфрам-иридиевая термопара. Надо иметь в виду, что все термопары на основе тугоплавких металлов и сплавов требуют тщательной защиты от окисления и агрессивных сред. Для измерения высоких температур наиболее перспективными оказались термопары на основе вольфрам-рениевых сплавов (тип ТВР). Главные их достоинства -температура плавления выше 3000°С высокая термо ЭДС, химическая устойчивость при высоких температурах в защитной среде.

Тип ТВР применяется для измерения температуры расплавленной стали, температуры в вакууме, в нейтральной и в восстановительных средах. При измерениях высоких температур в средах, содержащих углерод, находят применение термопары из сплавов молибдена с ранием.

Разработаны термопары на основе графита, карбида бора, борида циркония, силицида, молибдена. Они позволяют измерять температуру окислительных сред до 1600-1850оС, а восстановительный и науглероженных сред- до 2300о С.

В термоэлектрогенераторах, термоэлектрохолодильниках, различных измерительных приборах применяются также полупроводниковые термопары с термоЭДС, в 5-10 раз больше, чем термоЭДС обычных термопар из металлов и металлических сплавов. В качестве термоэлектродных материалов в этих термопарах применяют сплавы ZnSb и CdSb.

Надежность измерения температуры с помощью термоэлектрических термометров зависит от их конструкции и расположения и от возможности их контакта с измеряемой средой. Если физические и химические условия допускают это, то термопара может быть введена в измеряемую среду без защитной оболочки (чехла). В этом случае она имеет преимущество перед другими контактами термопарами, поскольку ее можно разместить в самых трудно доступных местах, а ее размеры могут быть приняты практически сколь угодно малыми, чем обеспечивается благоприятное динамическое поведение (малая инерционность). При высоких температурах или агрессивных средах термопара должна быть помещена в защитную арматуру (чехол). Теперь остановимся подробнее на каждой конструкторской форме исполнения термопар.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10