Хромель алюмелевая термопара: Термопара хромель-алюмель – коротко об основном

Термопара хромель алюмель(ТХА). Высокотемпературные термопары. ТХА (тип К)

 

   Термопара (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, широко применяемый для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Сама термопара состоит из двух проволок (термоэлектродов) — положительного и отрицательного. Особая популярность термопар связана с использованием их в измерении температур в муфельных печах и сушильных шкафах. Достоинства термопар: надежность, возможность работать при измерении высоких температур до 2200°С, точность измерения до ±0,01°С и все это за небольшую стоимость. Самыми популярными на российском рынке являются термопары типа ТХА (К), за свой универсализм и доступность.

Наша компания предлагает несколько видов термопар для муфельных печей, в том числе и для электропечей СНОЛ (SNOL).

Термопара ТХА — сплав хромеля (никель, хром) и алюмеля (никель, алюминий, марганец, кремний и кобальт).

Основное применение в лабораторных электропечах СНО и печи SNOL 7,2/1100. Наша компания выпускает термопары типа ТХА самых различных размеров, а также в специальном защитном кожухе (из керамики, либо жаропрочной стали) для использования в агрессивных и химических средах.

Также наше предприятие может Вам поставить термопары типа ТХА  0001, 0002, 0006, 0007, 0011, 0104, 0109, 0192, 0193, 0194, 0196, 0203, 0206, 0292, 0297, 0306, 0308, 0309, 0314, 0395, 0495, 0496, 0499, 0595, 0603, 1192, 1193, 1292, 1293, 1392, 1393, 1395, 1592, 9310, 9311, 9312, 9414, 9215, 9416, 9419, 9420, 9421 

Термопара J (ТЖК) — положительный термоэлектрод сделан из железа, отрицательный из сплава меди, никеля, марганца и железа. Используется от -200 дл +750 °С. Основное применение — в сушильных шкафах SNOL 24/200, 58/350, 67/350, а также станках. Также предлагаем Вашему вниманию термопары типа «ТЖК» 0009, 2488

Термопара K — разновидность ТХА, но с немножко другими пропорциями содержания основных элементов. Применяется в электропечах типа SNOL 8,2/1100.

Также наша компания занимается производством термопар типа

ТХА для электропечей сопротивления, учитывая особенности их использования. То есть можем сделать термопару защищенной от агрессивных и химических сред.

 

Термопары:

Термопара хромель-алюмелевая — Справочник химика 21

    Термопары хромель-алюмелевые типа ТХА. Они наиболее распространены. Их применяют для измерения температуры в производственных условиях. Положительным электродом хро-мель-алюмелевых термопар служит хромель, отрицательным — алюмель. Термоэлектроды термопар изготовляют из проволоки диаметром 3,2 мм. [c.95]

    Термопары хромель-алюмелевые диаметром 3,2 мм нашли широкое распространение для длительных измерений температуры до 1000 °С в защитном чехле из стали Х27. В чехле из стали 12Х18Н10Т их можно применять до 800 °С. Однако при надежной защите этих термопар от воздействия среды их применяют при более высоких температурах — до 1300 °С.

 [c.138]

    Термопара хромель-алюмелевая. [c.289]

    Схема температурных измерений и электропитания. Принципиальные схемы температурных измерений и электропитания представлены на рис. 3-10. Все термопары (хромель-алюмелевые) присоединяются к блоку холодных спаев (БХС), термостатированному при комнатной температуре. После БХС медные провода термопар выводятся на два переключателя Я и П2, которые позволяют проводить измерения в обоих калориметрах, как по перепадам температуры, так и яо времени запаздывания. Переключатель //3 подключает к измерительной схеме либо термопары л-калориметра, либо термопары С-калориметра. 

[c.120]

    Термопара хромель-алюмелевая коленчатая. Пределы измерения температуры прн длительном применении 1000°. [c.231]

    Термопары хромель-алюмелевые с переключателем и гальванометром для измерения температур до 1000° С в каждой из печей.

 [c.81]

    Термопару (хромель-алюмелевую, хромель-копелевую и др.) калибруют по температурам кипения воды, нафталина и серы 1И по темшературе плавления смеси сульфата натрия и сульфата калия. [c.120]

    При термическом обезжиривании изделий контролю подлежат температура и продолжительность обжига. Для контроля температуры лучше установить в печи постоянную термопару (хромель-алюмелевую или железо-константановую). [c.210]

    Баллон датчика ЛТ-2 изготовлен из молибденового стекла, подогреватель — из платиновой проволоки, термопара — из хромель-монеля. Датчик ЛТ-4М в металлическом корпусе, подогреватель изготовлен из танталовой или никелевой проволоки, термопара хромель-алюмелевая. Рабочее положение датчиков вертикальное, цоколем вверх. Датчик МТ-8 снабжен 

[c.530]

    Арматура из стали ЭЯ-1-Т Термопара хромель-алюмелевая со штуцером. Пределы измерения температуры при длительном применении -Ь 900 .  [c.231]

    Для более длительных выдержек необходим автоматический контроль температуры. В связи с небольшим размером печи контроль оказывается здесь более трудным, чем температуры больших печей, описанных в главе 4. В камере Юм-Розери и Рейнольдса [153] дополнительная точность может быть достигнута при помощи двойной кольцевой термопары. В этой конструкции первая термопара платина-платинородиевая (13% родия) применяется для точного измерения температуры, а вторая термопара — хромель-алюмелевая — связана с регулятором температуры. Таким образом, более высокая э. д. с. регулирующей термопары обусловливает повышенную чувствительность, в то время как любое небольшое отклонение температуры показывает платиновая термопара, и по ее показаниям может быть отрегулирован контролирующий прибор. Другие камеры тоже имеют две соответственно расположенные термопары— одну-для регулировки температуры, другую—для ее измерения. 

[c.283]

    Пожалуй, чаще всего для измерения температур применяют термопары. Хромель-алюмелевые термопары можно использовать для температур, до 1200 °С в окислительной атмосфере при более высоких температурах (до 1800 °С в окислительной атмосфере) применяют термопары из платины и платиновых сплавов. Изготовления из кварца изоляции и защитных трубок следует избегать, так как он загрязняет платину. Предпочтительны изоляция и трубки из окиси алюминия. Термопары платина — платинородиевый сплав (10 или 13% родия) применимы при температуре более 1500 °С, а платино (5%)родиевая — платино (20%)ро-диевая — до более 1700 °С. Платино(20%)родиевая—платино(40%)родн-евая термопара пригодна до 1800 °С, но термо-э. д. с. такой термопары в области предельной температуры чрезвычайно мала — всего 5 мв.  [c.301]

    Термопара хромель-алюмелевая и регулятор температуры печи (типа МРЩПр или ЭПД). [c.378]

---

Термопары хромель-алюмель — Справочник химика 21

    Термопарами из различных материалов можно измерять температуры от —20 до -1-2000° С. В учебной лаборатории используются следующие термопары хромель—алюмель (интервал применения —200—1-1200°С), медь — константан ( — 185—  [c.59]

    Стандартная градуировочная таблица термо-э.д.с. термопары хромель—алюмель, мв [13, 19] [c.98]

    Контактный узел состоял из пускового подогревателя 3) и двух реакторов (1) и (2). Каждый из реакторов представляет собой трубу диаметром 175 мм и высотой 3000 мм, снабженную теплоизоляцией из кремнеземистого волокна толщиной 200 мм. Снаружи изоляция закрыта металлическим кожухом. В нижней части каждого реактора смонтированы съемные решетки, на которые насыпался катализатор. Для регистрации температур в каждом из реакторов перпендикулярно направлению потока установлено по 14 термопар (хромель-алюмель) с интервалом 200 мм. 

[c.208]

    Использовались калориметры следующих размеров диаметром 20 и 45 мм из электротехнической меди и диаметром 40 и 60 мм из отожженной стали. В каждый калориметр был вмонтирован электронагреватель и термопара хромель — алюмель. Масса нагревателя составляла 1—2% от общей массы калориметра. [c.150]

    ХРОМЕЛЬ — сплав никеля с хромом (9—10%), который применяют в качестве электрода для термопар (хромель-алюмель), отличающийся постоянством [c.280]

    Наиболее широко в практике ДТА используются два вида термопар хромель (-+-) — алюмель (—) (ХА) и платина (—) — платино- [c.10]

    Стандартная градуировочная таблица термопары хромель — алюмель [c.620]

    Тигли фарфоровые щипцы тигельные эксикатор. Муфельная печь электрическая с терморегулятором термопара хромель— алюмель с гальванометром весы аналитические [c.554]

    НИИ водорода температура печи должна поддерживаться постоян -ной с отклонениями, не превышающими 10°, поэтому на регулировку температуры печей для сжигания водорода следует обратить особое внимание. Температуру печей измеряют термопарой (хромель—алюмель), а печей для сжигания водорода — термометром.  [c.61]

    Для полного анализа газа собирают прибор, состоящий из бюретки 7, емкостью 100 мл, с затвором из насыщенного раствора хлористого натрия бюретки 2, емкостью 100 мл с ртутным затвором шести поглотительных пипеток 3, из них две контактные с насадкой из стеклянных трубочек, остальные барботажные трубки для сжигания 4 пипетки 5 с ртутным затвором. Кроме того, необходимы открывающаяся электропечь на 950—1000° термометр от О до 50° и термометр от О до 350°, а также термопара хромель — алюмель и милливольтметр. [c.66]

    Термопара хромель-алюмель по ГОСТ 3044—74 и милливольт метр с градуировкой щкалы до 1000° С. [c.155]

    Термопара хромель-алюмель по ГОСТ 3044—84 или другой нормативно-технической документации и милливольтметр с градуировкой шкалы до 1000° С. [c.177]

    Термопара хромель-алюмель типа ТХА по ГОСТ 3044—84. Щипцы для тиглей длиной приблизительно 350 мм.  [c.366]

    Температуру пиролиза замеряли термопарой хромель-алюмель (калибр проволоки М> 42), помещенной в небольшое углубление в днище лодочки. Эту термопару калибровали [c.234]

    ТермоЭДС относительно меди измеряли при температуре, близкой к комнатной, обычным методом с применением термопар хромель-алюмель. Величину термоЭДС регистрировали потенциометром КП-59. Для создания лучшего контакта [c.249]

    При одной и той же температуре различные термопары дают различные значения э. д. с. Так, термопара хромель-алюмель при 300° С дает э. д. с. 12,2 мв, при 400° — 16,4 мв. Термопара хромель-копель дает соответственно 23,1 и 31,5 мв, а платино-платинородиевая термопара дает только 2,30 и 3,23 мв. [c.196]

    Термопара (хромель — алюмель или никель — нихром) [c.60]

    Термопара (хромель — алюмель) с милливольтметром [c.80]

    Термопара (хромель—алюмель) с милливольтметром Материальные банки с притертыми пробками [c. 85]

    Термопара хромель—алюмель часто используется при [c.148]

    Определение термической устойчивости (лаборатория катализа НИУИФ). Схема установки сохраняется той же, что и при испытании активности. Изотермическая печь заменяется обычной электрической печью с платиновым нагревателем. В кварцевую или фарфоровую контактную трубку с внутренним диаметром 30— 35 мм вставляют внутренний кварцевый чехол для термопары хромель-алюмель или пла-тина-платинородий чехол имеет наружный диаметр 10 мм. Испытуемую контактную массу известной активности обрабатывают двуокисью серы и 30 мл такой контактной массы загружают в контактную трубку. [c.450]

    Температуры испытания замеряются при помощи термопар, установленных непосредственно на образце. Измерение минусовых температур и температур, близких к комнатной, производят термопарами медь-константан, измерение повышенных и высоких температур — термопарами хромель-алюмель. [c.163]

    Напряжение, развиваемое термопарой хромель — алюмель [c. 260]

    За 1 ч через адсорбер протекает около 400—420 м воздуха. Скорость воздушного потока равна примерно 15 м/с. Температура в адсорбере контролируется двумя термопарами (хромель-алюмель или хромель-копель), которые устанавливаются в карманы 8. Разогрев всей массы цеолитов до температуры 200—220°С происходит за 2—2,5 ч, причем длительность разогрева в значительной мере зависит от качества тепловой изоляции. В интервале температур 200—220°С происходит самовоспламенение паров масла в нижней части адсорбера, в результате чего остатки масла тоже загораются. Момент воспламенения определяется по резкому подъему температуры до 600—620°С. Чтобы избежать этого и предупредить излишне интенсивное горение, надо, когда температура в нижней части адсорбера достигнет 180— 200°С, уменьшить подачу воздуха (перекрыть шибер 13 на 1/4). Предел термической прочности цеолитов типа ЫаА равен 500°С, поэтому, если своевременно не будет уменьшена подача воздуха в адсорбер, кристаллическая структура цеолитов может быть разрушена и адсорбент потеряет активность.  [c.113]

    Кривые ДТА получены на установке, состоящей из двухкоординатного потенциометра ПДС-0.21, усилителя И-37, блока-печи и дат чика линейного нагрева [12] (термопары хромель—алюмель). [c.155]

    Вентиляция внутри кожуха должна быть отрегулирована так, чтобы при 100-ваттной лампе термопара хромель — алюмель диаметром 0,004, прикрепленная к внешней стенке кварцевой лампы, показывала 800 25°. Если все сделано так, как на рис. 7-11, и полностью закрыт кожух, лампа будет работать в нужном режиме. [c.566]

    При подготовке к работе при сушке свежих молекулярных сит следует установить адсорберы нижней горловиной на патрубки, верхние горловины адсорберов присоединить к воздухопроводам 11 (рис. 32) заложить термопары хромель-алюмель в специальные карманы на адсорберах и присоединить их к измерительному прибору полностью открыть шибер 2 (там же). [c.150]

    Термопары хромель-копелевые типа ТХК. По конструкции и назначению они не отличаются от термопар хромель-алюмеле-вых. Электроды хромель-копелевой термопары изготовляют из проволоки диаметром от 1,5 до 3,2 мм. Эти термопары хорошо работают в окислительной среде до температуры 600° С (873° К). Положительным электродом служит хромель, отрицательным — копель. Термопары градуируются до 800° С (1073° К). [c.95]

    Измерения э. д. с. термопар (хромель— алюмель) проводились потенциометром с точностью до 0,001 мвили 0,02° С по температуре. Температура измерялась в каждом канале в пяти точках по длине цилиндров в трех точках в основном цилиндре и по одной точке в охранных цилиндрах. [c.65]

    Термопара хромель — алюмель может служить для измерения температуры до 1300° С. Для измерения темпбратур до 1600° С можно воспользоваться термопарой Pt/Pt — Rh (температура плавления платины 1771° С). [c.80]

    При сожжении водорода температуру электропечи можно измерять ртутным термометром, нри сожжении предельных углеводородов — термопарой (хромель-алюмель). При сожжении водорода особое внимание необходимо обращать на поддержание постоянства температуры в электропечи колебанпе температуры не должно превышать 5°. [c.69]

    В отличие от визуального наблюдения амплитуды колебаний при резонансе в приборе, описанном в работе , был разработан радиотехнический метод индикации колебаний. Он заключается в следующем. К нижней части образца приклеивается тонкая узкая фольга из пермаллоя. Внутри термокриокамеры вблизи образца помещается (см. рис. 16) датчик 3 электромагнитного типа, в обмотке которого индуцировалась э. д. с. при колебаниях образца с пермаллоевой фольгой. Дальше электрический сигнал через усилитель поступал на вход электронного осциллографа для контроля за формой колебаний и на катодный вольтметр для снятия резонансной кривой. Частота колебаний измеряется электронно-счетным частотомером. Образец вместе с датчиком помещается в миниатюрной термокриокамере 4, температура в которой регулируется от —170 до +350 °С с точностью до 0,5 С. Температура образца измеряется с помощью термопары хромель — алюмель, потенциометра постоянного тока и зеркального гальванометра с точностью до 0.1 °С. Используются и другие методы индикации колебаний Ч [c.66]

    Для измерении температуры конденсирующегося теплоносителя, воды и стенки конденсатора использовались термопары хромель-алюмель. Термопары, измеряющие температуру охлаждающей воды, изготовлялись из проволоки диаметром 0,5 мм, обматывались стеклонитью НС-7 и пропитывались кремиеорганическим лаком ФГ-9. [c.146]

    Из распространенных термопар наибольшей термической и химической стойкостью обладают платина—платинородиевые. Наибольше чувствительностью отличаются термопары Л едь— копель. Во многих случаях заслуживают предпочтения термопары хромель—алюмель, обладающие при достаточной чувствительности и химической стойкости наиболее близкой к линейной зави- [c.42]

    ИК-спектры снимали на нрибор(5 UR-20, спектры ЯМР Р на приборе ЯМР КГУ-4 на частоте 10. 2 Мгц, стандарт 85% Н3РО4. Термографическое изучение реакции проводили на установке, состояш ей из двухкоординатного потенциометра ПДС-021, усилителя У-37, датчика линейного нагрева и термического блока-печи. Термопары — хромел—алюмель. Скорость нагревания 3.5 град мин. Опыты проводили в стеклянных сосудах Степанова. [c.132]

    Сплав 457о N1 55 /о Си (константан) в сочетании с железом и сплав 107о Сг + 90 /о N1 (хромель) в сочетании со сплавом 2 /о А1 + 2 Д Мп 1 /о 51 -Ь 95 /о N1 (алюмель) применяются для изготовления термопар. Термопары константан — железо рекомендуются для работы в течение длительного времени при температуре до 875° без чехлов и кратковременно могут применяться при температуре до 1100° в защитных чехлах. Термопары хромель — алюмель рекомендуются для долговременной работы при температуре до 1100° без чехлов и могут применяться кратковременно при температуре до 1300° в защитных чехлах. [c.725]

    Адсорберы устанавливаются в сушильную камеру нижними горловинами на скользящие патрубки, верхние горловины соединяются с воздухопроводом (рис. 33). Конструкция скользящих патрубков позволяет устанавливать в камеру адсорберы, несколько отличающиеся по высоте. При работе с отработанными молекулярными ситами перед установкой адсорберов в сушильную камеру необходимо слить из них остатки трансформаторного масла. Установив адсорберы в камере, надо заложить в карманы адсорберов термопары. Термопары (хромель-алюмель) через отверстие в потолке выводятся из камеры и компенсационными проводами (-Ьмедь, —констан-тан) подсоединяются к потенциометрам типа ППР-4. Все [c.104]

---

Проволока хромель, алюмель — МетаТорг

Термопарная проволока хромель-алюмель (ТХА)

Проволока хромель и алюмель – продукция из сплава никеля с некоторыми другими элементами. Производят ее в отожженном состоянии и с окисленной поверхностью.

Такую проволоку используют для производства термоэлектродов, реостатов, компенсационных проводов. Области применения – медицина, самолето- и ракетостроение. Хромель и алюмель находит себе место использования там, где требуется эксплуатация металлических элементов при повышенных температурах.

Чем отличается хромель и алюмель?

Алюмель обладает магнитными свойствами, плюс является отрицательным элементом, а хромель – противоположность, т.е. положительный и не магнитится.

Характеристики проволоки хромель

Основными элементами проволоки хромель являются никель (89-91%) плюс хром (от 8,5 до 10%). Кроме кобальта, который обязательно входит в состав (около 1,2%), в сплав в незначительных количествах добавляют железо, алюминий, магний, марганец и другие. Процент примесей составляет 1,4. Вот некоторые основные характеристики сплава:

• температура плавления составляет 1400-1500 ᵒС;
• удельное электрическое сопротивление – 0,66 мкОм×м;
• коэффициент линейного расширения – 12,8×10^-6 °C^-1;
• температура отжига колеблется в пределах 800-900 ᵒС;
• твердость – НВ 10-1=150-200 МПа;
• сопротивление разрыву составляет 600-700 МПа.

Также термопарная проволока хромель характеризуется электродвижущей силой приближающейся к нулю.

В зависимости от маркировки сплава состав хромеля может несколько отличаться. Это же относится и к алюмели.

Характеристики проволоки алюмель

Состав проволоки алюмель несколько отличается от хромели. Основной элемент также никель (93-96%). Еще в сплав входит марганец (от 1,8 до 2,7%), алюминий (от 1,6 до 2,4%), кремний (от 0,8 до 1,4%) плюс кобальт (до 1,2%).

Благодаря алюминию, который присутствует в составе, сплав жаростойкий и менее подвержен коррозии в различных агрессивных средах. И еще некоторые свойства алюмели:

• температура плавления 1430-1450 ᵒС;
• плотность 8480 кг/м³;
• температура отжига колеблется от 900 до 950 ᵒС;
• твердость по Бринеллю – 130 МПа;
• удельное электрическое сопротивление – 3,2×10^-8 Ом×м;
• предел прочности в пределах 500-600 МПа;
• температура горячей обработки – 1000-1250 ᵒС.

Хромель и алюмель. Применение

В производстве проволоку из хромели применяют в качестве положительного элемента, а также резистивного материала для электронагревательных элементов.

Алюмель применяют как отрицательный электрод термопар в производстве компенсационных проводов.

Термопары в схемах  на МК

Термопара или термоэлемент (англ. «thermocouple») — это промышленный температурный датчик, отличающийся высокой точностью измерения, малой инерционностью, предельной температурой до +2300°С. Конструктивно термопара состоит из двух проводников, изготовленных из разнородных материалов, концы которых соединяются сваркой. На выводах термопары развивается термо- ЭДС, линейно изменяющаяся в широком интервале температур.

Выходной сигнал с термопары пропорционален разности температур между «холодным» и «горячим» спаями. Сигнал очень стабильный, но малый по амплитуде (единицы/десятки милливольт при нагреве на 100°С), поэтому надо ставить малошумящие усилители с тарированным коэффициентом передачи и принимать меры по экранированию и защите от помех. Настоятельно рекомендуется периодически проводить калибровку усиления в тракте, а также аппаратно компенсировать нагрев «холодного» спая.

Термопары выполняют на основе таких материалов, как: железо-платина, медь-никель, константан-железо, хромель-алюмель, хромель-никель и тд. Несмотря на высокую разрешающую способность и точность измерений, стоимость термопар относительно невелика.

На Рис. 3.65, а…г показаны схемы подключения термопар к МК.

Рис. 3.65. Схемы подключения термопар к МК:

а)термопара             BKI «алюмель-хромель» подключается к МК через специализированную микросхему DAI фирмы Analog Devices. Её выходное напряжение (вывод V0) изменяется с коэффициентом 10 мВ/°С. Значение О В соответствует нулевой температуре, точность 1%. На аварийном выводе +ALM DAI при обрыве (отсоединении) термопары появляется НИЗКИЙ уровень;

б)        термопара 5А’/соединяется со специализированным усилителем DAI витыми проводами. Передача информации о температуре осуществляется по цифровому трёхпроводному интерфейсу с сигналами SO, CS, CLK;

в)        низкоомный терморезистор R2 сделан из медного провода для компенсации термоЭДС хромель-никелевой термопары ВК1 (диапазон измерения 0…+1000°С). Интегрирующие цепочки R6 и С/; R8w С2, R9w CJ служат для уменьшения помех и шумовых флуктуаций сигнала;

г)       термопара ВК1 может быть хромель-копелевая (0…+500°С) или хромель-алюмелевая (0…+1200°С). Погрешность измерения не более 1.5%. В схему можно ввести термокомпенсацию «холодного» спая, т.е. подключить отрицательный вывод термопары по аналогии с Рис. 3.65, в.

 

Публикации

«Термоэлектрическая термометрия. Основы, проблемы, развитие».

Ж-л «Мир измерений», № 1, 2002 г. Каржавин А.В., Улановский А.А.

Из теории термоэлектричества

Температура — один из важнейших контролируемых параметров технологических процессов практически во всех отраслях народного хозяйства. Большая часть всех температурных измерений приходится на долю термоэлектрических преобразователей [1, с.8], принцип действия которых основан на явлении Зеебека.

В 1821 году немецкий ученый, уроженец г. Ревеля (ныне Таллин), Т. Й. Зеебек (1770-1831) обнаружил, что если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока.

Этот факт послужил основой для создания устройства, чувствительным элементом которого является термопара — два проводника из разнородных материалов, соединенных между собой на одном (рабочем) конце, другие два (свободные) конца проводников подключаются в измерительную цепь или непосредственно к измерительному прибору, причем температура свободных концов заранее известна. Термопара образует устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов (рис. 1), образующих часть одной и той же цепи.

Рис. 1 Идеальная термопара

Для бесконечно малой разности температур dТ спаев термопары, состоящей из проводников А и В, ее термоЭДС определяется зависимостью Е_АВ = е_АВ*dТ,где е_АВ — дифференциальная термоЭДС пары АВ. Величину е_АВ называют также коэффициентом термоЭДС, коэффициентом Зеебека или чувствительностью термопары.

ТермоЭДС термопары обусловлена тремя причинами [2]. Первая заключается в зависимости уровня Ферми энергии электронов в проводнике от температуры, что приводит к неодинаковым скачкам потенциала при переходе из одного металла в другой с спаях термопары, находящихся при разных температурах. Во-вторых, при наличии градиента температуры электроны в области горячего конца проводника приобретают более высокие энергии и подвижность. Вдоль проводника возникнет градиент концентрации электронов с повышенными значениями энергии, что повлечет за собой диффузию более быстрых электронов к холодному концу, а более медленных к горячему. Но диффузионный поток быстрых электронов будет больше. Кроме того, при наличии градиента температуры вдоль проводника возникает дрейф фононов — квантов энергии колебаний кристаллической решетки. Сталкиваясь с электронами, фононы сообщают им направленное движение от более нагретого конца проводника к более холодному. Последние два процесса приводят к избытку электронов вблизи холодного конца и недостатку их вблизи горячего конца. В результате внутри проводника возникает электрическое поле, направленное навстречу градиенту температуры. Таким образом, термоЭДС термопары возникает только из-за наличия продольного градиента температуры в проводниках, составляющих пару.

Дифференциальная термо-ЭДС (чувствительность) термопары e_AB представляет собой разность абсолютных удельных коэффициентов термо-ЭДС _A и _B каждого проводника термопары:

e_AB = dE_AB / dT = _A — _B ,

которую можно считать постоянной только в узком диапазоне температур. Абсолютный коэффициент термо-ЭДС данного проводника можно определить по измеренной теплоте Пельтье или Томсона. Явление Пельтье (1834 г.) заключается в том, что при протекании электрического тока через цепь, составленную из разнородных проводников, в месте контакта проводников происходит выделение или поглощение тепла в зависимости от направления тока. Количество выделившегося или поглотившегося в спае тепла Q_AB пропорционально заряду q, прошедшему через спай: Q_AB = _AB*q = _AB*I*t, где: _AB — коэффициент Пельтье, В; I — сила тока, А; t —время, с.

Явление Томсона (1856 г.) заключается в том, что при прохождении электрического тока по однородному проводнику, вдоль которого имеется градиент температуры, в проводнике выделяется или поглощается тепло в зависимости от направления тока. Эта теплота выделяется(поглощается) в дополнение к выделяющейся теплоте Джоуля-Ленца (резистивный нагрев). Теплота Томсона пропорциональна силе тока I и градиенту температуры T:,где — коэффициент Томсона, В/К^-1. Теплота Томсона является характеристикой материала проводника подобно удельному электросопротивлению и коэффициенту теплопроводности. Применив к трем указанным термоэлектрическим явлениям законы термодинамики, Томсон вывел следующие соотношения, позволяющие определять коэффициенты Пельтье и Зеебека (коэффициент термо-ЭДС):

Наличие информации об абсолютном коэффициенте термоЭДС хотя бы для материала одного проводника дает возможность определения абсолютных коэффициентов всех проводников по результатам измерений термоЭДС относительно этого проводника. В качестве такого эталона при низких температурах принимается свинец, а при средних и высоких температурах — платина.

Для большинства термопар дифференциальная термо-ЭДС существенно зависит от температуры и зависимость термо-ЭДС от температуры быть представлена в интегральном виде как: , которая, в свою очередь, может быть с заданной точностью аппроксимирована в рабочем диапазоне температур (Т₁ … Т₂) в виде полинома n-ой степени:

Широкому применению в промышленности термопары обязаны в первую очередь своей простоте, удобству монтажа, возможности измерения локальной температуры. К числу достоинств термопар относятся также широкий диапазон измеряемых температур, малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне ±0.01°С.

Термоэлектрические преобразователи, основные типы и области применения

Согласно ГОСТ 6616-94 в странах СНГ стандартизованы типы термопар, наиболее распространенные из которых представлены в табл. 1.

Таблица 1

Тип термопары	Обозначение МЭК	Букв. обозн. НСХ	Химический состав термоэлектродов, мас. %		Пределы измеряемых температур
			положительный	отрицательный	нижний	верхний	Кратко- временно
Медь — константановая ТМКн	Cu-CuNi	T	Cu	Cu + (40-45)Ni + 1.0Mn + 0.7Fe	-200	350	400
Хромель-копелевая ТХК	—	L	Ni + 9.5 Cr	Cu + (42-44)Ni + 0.5Mn + 0.1Fe	-200	600	800
Хромель — константановая ТХКн	NiCr-CuNi	E	Ni + 9.5 Cr	Cu + (40-45)Ni + 1.0Mn + 0.7Fe	-200	700	900
Железо — константановая ТЖК	Fe-CuNi	J	Fe	Cu + (40-45)Ni + 1.0Mn + 0.7Fe	-200	750	900
Хромель-алюмелевая ТХА	NiCr-NiAl	K	Ni + 9.5 Cr	Ni + 1Si + 2Al + 2.5Mn	-200	1200	1300
Нихросил-нисиловая ТНН	NiCrSi-NiSi	N	Ni + 14.2Cr + 1.4Si	Ni + 4.4Si + 0.1Mg	-270	1200	1300
Платинородий-платиновые ТПП13	—	R	Pt + 13Rh	Pt	0	1300	1600
Платинородий-платиновые ТПП10	—	S	Pt + 10Rh	Pt	0	1300	1600
Платинородий-платинородиевая	—	B	Pt + 30Rh	Pt + 6Rh	600	1700	—
Вольфрамрений-вольфрамрениевые (А-1; А-2; А-3)	—	—	W + 5%Re	W + 20%Re	0	2200	2500

Примечания:

1. Указанные буквенные обозначения номинальной статической характеристики (НСХ) термопар соответствуют обозначениям стандарта МЭК 584-1, кроме термопары хромель-копель (L), не нормируемой данным стандартом.

2. По стандарту ФРГ DIN 43710 тип L соответствует термопаре Fe-CuNi (железо-медьникель), отрицательный термоэлектрод которой ближе по составу к копелю и термопара развивает немного большую термо-ЭДС, чем термопара железо-константан (J).

3. Термоэлектродные материалы обычно поставляются в соответствии с пределами допускаемых отклонений, нормированных для температур выше -40°С. Для измерения низких температур при заказе термоэлектродных материалов должны быть оговорены требования на допускаемые отклонения, соответствующие, как правило, 3 классу.

4. Рабочий диапазон термопреобразователя может находиться внутри диапазона измеряемых температур.

Верхний предел рабочего диапазона температур считается максимальной температурой длительного применения (1000 ч) термопреобразователя. За этот срок изменение статической характеристики термопары по отношению к номинальной не должно превышать 1%. Кратковременным применением считается работа термопреобразователя длительностью до 100 ч. За это время статическая характеристика термопары также не должна измениться больше, чем на 1% [3, с.83].

В таблице 2 приведены рекомендуемые рабочие атмосферы для применения приведенных выше типов термопар, а также их дифференциальная чувствительность в указанных диапазонах температур [1, с.34].

Из таблицы 2 видно, что универсальными термопарами являются две: медь-константановая и железо-константановая. Первая не нашла широкого применения в промышленности из-за узкого диапазона температур в области выше 0°С. Она используется, в основном, для измерения низких температур. Термопара типа J широко используется на Западе, но в России также не нашла широкого применения, по-видимому, из-за отсутствия производства высокочистого термоэлектродного железа. Кроме того, к недостаткам термопары можно отнести плохую коррозионную стойкость железного электрода и высокую чувствительность к деформации.

Таблица 2

Тип термопары	Рабочие атмосферы				Чувствительность в диапазоне температур
	окислительная	восстановительная	инертная	вакуум	диапазон, °С	dE/dT, мкВ/°С
ТМКн (Т)	++	+	+	+	0-400	40-60
ТХК	++	—	+	+	0-600	64-88
ТХКн (E)	++	—	+	+	0-600	59-81
ТЖК (J)	++	++	+	+	0-800	50-64
ТХА (K)	++	—	+	+	0-1300	35-42
ТНН (N)	++	—	+	+	0-1300	26-36
ТПП (R, S)	++	—	+	+	600-1600	10-14
ТПР (B)	++	—	+	+	1000-1800	8-12
ТВР	—	H2 ++	++	++	1300-2500	14-7

Примечания:

1. ++ рекомендуемая атмосфера; + эксплуатация в данной атмосфере возможна; — не рекомендуемая атмосфера.

2. Под окислительной атмосферой обычно подразумевается воздух (21% об. О₂) или смеси газов при избытке кислорода, в которой происходит окисление вещества (потеря атомами и ионами электронов). Присоединение атомами кислорода (образование оксида) — частный случай реакций окисления. Слабоокислительная атмосфера содержит О₂ в смеси газов на уровне 2-3%. В восстановительной атмосфере идут химические реакции, в которых атомы и ионы присоединяют электроны. При этом происходит понижение валентности элемента. Примеры восстановительных сред — сухой H₂, CO, углеродсодержащие газовые среды, эндогаз, экзогаз, диссоциированный аммиак, выхлопные газы камер сгорания. Инертная атмосфера существует в газах N₂, Ar, He.

В качестве основных термопар металлургического производства в диапазоне 1100-1600°С являются платинородий-платиновые термопары ТПП10 и ТПР, модификация ТПП13 широко применяется на Западе. Термопары ТПП10 используются также и в качестве эталонных средств измерения температуры. По совокупности свойств платина и платинородиевые сплавы являются уникальными материалами для термопар. Их основное свойство — хорошее сопротивление газовой коррозии, особенно на воздухе при высоких температурах. Указанное свойство в сочетании с высокой температурой плавления и достаточно большой термо-ЭДС, хорошей совместимостью со многими изолирующими и защитными материалами, а также с хорошей технологичностью и воспроизводимостью метрологических свойств, делает из незаменимыми для изготовления электродов термопар, измеряющих высокие температуры в окислительных средах. Эти сплавы устойчивы в аргоне и гелии, не растворяют азота и водорода и не образуют нитридов и гидридов, не взаимодействуют с СО и СО₂. Тем не менее, применять платинородий-платиновые термопары в восстановительных атмосферах не рекомендуется, т.к. в этом случае происходит загрязнение платины и платинородия элементами, восстановленными из защитной или изолирующей керамики (обычно оксидной). До 1200°С платина и ее сплавы с родием практически не взаимодействует с огнеупорными материалами. При более высоких температурах контакт с SiO₂ ведет к изменению термоЭДС, который в восстановительной атмосфере уже при температуре выше 1100°С ведет к разрушению платины из-за образования силицидов Pt₅Si₂ и легкоплавкой (830°С) эвтектики Pt-Pt₅Si₂, отлагающейся по границам зерен. Эта реакция возможна только в присутствии углерода и серы и осуществляется путем восстановления SiO₂ до Si, который в присутствии СО соединяется с серой, образуя газообразный SiS₂, последний реагирует с платиной. Таким образом реакция протекает через газовую фазу и не требует обязательного контакта термоэлектродов с кварцем. SiO₂ может быть также восстановлен водородом до SiO (газ), который также реагирует с платиной. Вообще, кремний — основная причина охрупчивания и разрушения термопар. Он, как и некоторые другие элементы: Zn, Sn, Sb, Pb, As, Bi, P, В, S — относятся к платиновым ядам [4]. Сера и углерод обычно присутствуют в остатках смазочных масел и охлаждающих эмульсий (использованных при изготовлении металлической защитной арматуры чехла). Пары железа, хрома и марганца также представляют опасность для платиновых термоэлектродов, особенно в вакууме. Взаимодействие с парами металлов приводит к сильному дрейфу термоЭДС и преждевременному разрушению термопары. По этой причине платиновые термопары никогда не устанавливают непосредственно в металлические чехлы. Верхний температурный предел длительного применения термопары ТПП10, равный 1300°С, лимитируется катастрофическим ростом зерна платинового электрода при температурах выше 1400°С. В этом диапазоне используется термопара ТПР, с меньшей дифференциальной чувствительностью, но с верхним пределом рабочих температур до 1600°С. Эта термопара механически более прочна, менее склонна к росту зерна и охрупчиванию, менее чувствительна к загрязнениям. Кроме того, малая чувствительность термопары в диапазоне 0-100°С делает возможным применение термопары с медными удлинительными проводами.

Для устойчивой работы термопар из платины и ее сплавов необходима надежная изоляция термоэлектродов высокочистой оксидной керамикой, а также защита корундовыми (Al₂O₃) чехлами хорошего качества. Однако газоплотный корундовый чехол с минимальным содержанием примесей имеет сравнительно невысокую термостойкость. Хорошую стойкость к термоударам демонстрирует (скачок температуры не менее 250°С) керамика c невысоким содержанием Al₂O₃(70-80%) и пористостью 5-10%. Поэтому западные и некоторые российские производители выпускают платиновые термопреобразователи в двойных защитных чехлах: наружный — термостойкий из пористой керамики с содержанием Al₂O₃ на уровне 80% и внутренний — газоплотный из высокочистой керамики (99,5% Al₂O₃). При наличии в рабочей среде абразивных частиц наружный чехол может быть выполнен из самосвязанного карбида кремния, также обладающего высокой термостойкостью. Подробная информация по защите термопар при высоких температурах изложена в [5, с. 252-261 и 350-357].

К недостаткам термопар из драгоценных металлов можно отнести уже упоминавшуюся высокую чувствительность термоэлектродов к любым загрязнениям, появившимся при изготовлении, монтаже или эксплуатации термопар, а также их высокая стоимость.

Термопары вольфрам-рениевые ТВР имеют самый высокий предел длительного применения 2200°С, но только в неокислительных средах, т.к. катастрофическое окисление и разрушение термоэлектродов происходит уже при температуре 600°С. Термопара устойчива в аргоне, гелии, сухом водороде и азоте, а также в вакууме. Основной недостаток — плохая воспроизводимость термо-ЭДС, вынуждающая группировать термоэлектродные пары по группам с номинальными статическими характеристиками А-1, А-2, А-3.

Наиболее массовыми типами термопар в промышленности России являются термопара хромель-копель (на Западе применяется похожая термопара хромель-константан, тип Е) с температурой длительного применения до 600°С и термопара хромель-алюмель (тип К) с температурой длительного применения до 1200°С(см. табл. 1).

Термопара хромель-копель обладает наибольшей дифференциальной чувствительностью из всех промышленных термопар, применяется для проведения точных измерений температуры, а также для измерения малых разностей температур. Термопарам свойственна исключительно высокая термоэлектрическая стабильность при температурах до 600°С, обусловленная тем, что изменения термо-ЭДС хромелевого и копелевого термоэлектродов направлены в одну и ту же сторону и компенсируют друг друга. Технический ресурс термопар составляет несколько десятков тысяч часов. Недостаток — высокая чувствительность к деформации.

Термопара хромель-алюмель — самая распространенная в промышленности и научных исследованиях термопара с температурой длительного применения 1200°С. В стандарте РФ ГОСТР 50431-92 и более ранних стандартах указана температура длительной эксплуатации 1000°С. Исходя из многочисленных экспериментальных данных, величина 1200°С представляется несколько завышенной.

Термопары хромель-алюмель и хромель-копель предназначены для измерения температуры в окислительных и инертных средах. Содержание кислорода в окислительной атмосфере должно быть не менее нескольких процентов или его присутствие должно быть практически исключено. В атмосфере, содержащей менее 2-3% (объемн.) кислорода в хромеле резко усиливается селективное окисление хрома, что ведет к существенному уменьшению термоЭДС хромеля, а интеркристаллитный характер коррозии — к охрупчиванию (“зеленая гниль”). Длительное пребывание в вакууме при высоких температурах сильно уменьшает термо-ЭДС хромеля вследствие испарения хрома. В атмосфере, содержащей серу, интеркристаллитная коррозия охрупчивает термоэлектроды, в первую очередь алюмель. Кроме того, SO₂ сильно окисляет хромель и является поэтому причиной большого отрицательного дрейфа термоЭДС. Рабочий ресурс термопар ТХА при температуре менее 850°С лимитируется только величиной дрейфа термо-ЭДС, а при 1000-1200°С — жаростойкостью термоэлектродов.

Термопара ТХА имеет широкий диапазон измеряемых температур, но применять ее во всем диапазоне нецелесообразно, т.к. это ухудшает точность измерений. Термопарой, которой пользуются для точного измерения температур до 500°С, не следует измерять более высокие температуры и, наоборот, термопарой, использовавшейся при температурах выше 900°С, нельзя измерять температуры 300-600°С. При высоких температурах в термоэлектродах образуются локальные неоднородности, происходит дрейф термоЭДС. Поэтому нельзя уменьшать глубину погружения термопары в рабочую среду, т.к. возникшие локальные неоднородности могут попасть в зону градиента температур и приведут к дополнительной ошибке измерений. Увеличение глубины погружения не вызывает дополнительной погрешности.

В термопарах ТХА наблюдаются два вида нестабильности термоЭДС: необратимая нестабильность, постепенно накапливающаяся со временем и обратимая циклическая нестабильность. Первый вид нестабильности обусловлен взаимодействием термоэлектродов с окружающей средой. Дрейф термоЭДС в градусах составляет не более 1% от измеряемой температуры на уровне 1000°Сза 1000-4000 часов при диаметре термоэлектродов более 1 мм [1,с.81]. Второй вид нестабильности обусловлен протеканием в хромеле превращений по типу ближнего упорядочения магнитных ячеек структуры сплава в интервале 250-550°С. В результате этих превращений термопары ТХА в состоянии поставки после нагрева при 250-550°С увеличивают термоЭДС относительно номинальных значений. Этот рост исчезает (магнитная структура разупорядочивается) после нагрева при более высоких температурах. Величина обратимого дрейфа термоЭДС зависит от предыдущей истории термоэлектродов, температур градуировки, скорости охлаждения, а также от градиента температурного поля, в котором находится термопара. Дрейф может достигать 3-4°С. Для уменьшения обратимого дрейфа полезно использовать хромель, подвергнутый предварительной термообработке “на упорядочение” при 425-475°Св течение 6 ч [1,с.89], однако исключить его полностью не представляется возможным, если термопарой измеряют температуру в широком диапазоне. Вот почему фирма ABB Automation Products (ФРГ) поставляет свои термоэлектродные материалы для термопар типа К только после дополнительного “отжига на упорядочение”. Магнитная структура хромелевого электрода в этом случае уже упорядочена, и после установки термопары на термометрируемый объект на участке термоэлектродов с градиентом температуры 250-550°С этот процесс уже не проявляется.

Все эти проблемы с термопарой ТХА инициировали разработку и стандартизацию ведущими промышленными странами термопары нихросил-нисил, созданной лабораторией материаловедения министерства обороны Австралии в 60-х годах. Материалы термоэлектродов нихросил и нисил демонстрируют существенно лучшую стабильность термоЭДС по сравнению с термопарой ТХА. Это достигнуто увеличением концентрации хрома и кремния в никеле, а также введением в нисил магния, которые перевели процесс окисления материала термоэлектродов из внутреннего межкристаллитного в поверхностный. При этом на термоэлектродах образуется защитная пленка окислов, подавляющих дальнейшее окисление. Увеличение содержания хрома в нихросиле до 14.2% фактически устранило обратимую нестабильность, характерную для хромеля. Новые сплавы показали также высокую радиационную стойкость, т.к. в них отсутствуют активирующиеся примеси Mn, Co, Fe. Дрейф термопары ТНН с термоэлектродами диаметром 3.2 мм за 1100 ч на воздухе при температуре 1200°С не превышает 100 мкВ, тогда как дрейф такой же термопары ТХА за 300 ч достиг 300 мкВ [6]. Эти данные также свидетельствуют о завышенном значении температуры длительного применения 1200°С для термопары ТХА. В работе [6] делается вывод о существенной необратимой нестабильности термопары ТХА при температурах выше 1050°С. Напротив, термопара ТНН при диаметре термоэлектродов не менее 2.5 мм и температуре до 1200°С демонстрирует дрейф термо-ЭДС, не превышающий дрейф термопар из драгоценных металлов (ТПП, ТПР). Показана перспективность применения термопары ТНН в качестве универсального средства измерения температур в диапазоне температур 0-1230°С, это повысит точность промышленных измерений, качество конечного продукта и, в конечном счете, эффективность всего производства.

Защитные чехлы термопреобразователей

Защитные газоплотные чехлы термопреобразователей существенно расширяют диапазон применения термопар в агрессивных средах и увеличивают их ресурс [5, c 345-349]. Для температур до 800°С применяются чехлы из нержавеющей стали типа Х18Н10Т или 10Х17Н13М2Т (повышенная устойчивость к межкристаллитной коррозии), при более высоких температурах использовалась, в основном, ферритная сталь 15Х25Т с температурой интенсивного окалинообразования 1050°С, которая имеет ограниченную свариваемость и склонна к охрупчиванию в диапазоне 450-850°С [7, c.353]. В настоящее время производятся также термопары ТХА в защитных чехлах из жаростойкой аустенитной стали типа Х23Н18, с такой же жаростойкостью в сочетании с хорошей свариваемостью. Для работы при температурах выше 1000°С потребителю предлагаются термопары ТХА в чехлах из сплавов ХН78Т и ХН45Ю на никелевой и железо-никелевой основах, соответственно. По ГОСТ 5632-72 температура интенсивного окалинообразования сплава ХН78Т составляет 1150°С, рекомендуемая максимальная температура длительного применения сплава ХН45Ю на воздухе 1250-1300°С, т.е. она перекрывает весь диапазон измеряемых температур термопары ТХА. Необходимо только учитывать, что сплав ХН78Т особенно чувствителен к содержанию серы в рабочей среде из-за высокого содержания никеля в сплаве. Образование легкоплавких соединений сернистого никеля приводит к разрушению чехла. Сплав ХН45Ю обладает отличной жаростойкостью, сохраняя хорошую коррозионную стойкость благодаря включению в сплав 3.4% Al, который образует на поверхности сплава тугоплавкую окисную пленку и препятствует развитию коррозионного процесса. Скорости коррозии этих сплавов в 7-10 раз меньше, чем стали 15Х25Т при тех же условиях эксплуатации.

Необходимо отметить, что в России недостаточно производится термопар в защитных чехлах, предназначенных для специальных областей применения. Универсальные чехлы не могут решить проблему защиты термопар во многих агрессивных средах.

Кабельные термоэлектрические преобразователи

В настоящее время широкое распространение в мире, в т.ч. и в России, получили термопарные кабели, представляющие собой пару термоэлектродов помещенную внутрь металлической трубки и изолированную от нее уплотненным плавленым порошком MgO-периклазом (см. рис. 2).

Рис. 2 Заготовка из термопарного кабеля с одной или двумя парами термоэлектродов

В России выпускают термопарный кабель двух типов КТМС-ХА и КТМС-ХК диаметров от 1 до 7.2 ммпо ТУ 16-505.757-75. Оболочка кабеля изготовлена из нержавеющей стали или жаростойкой стали или сплава. Общий вид кабельной термопары представлен на рис. 3. Термоэлектроды термопары со стороны рабочего торца сварены между собой лазерной сваркой, образуя рабочий спай внутри стальной оболочки термопарного кабеля. Рабочий торец заглушен приваренной стальной пробкой. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам головки термопреобразователя или компенсационным проводам.

Рис. 3 Общий вид кабельной термопары

Применение кабельных термопреобразователей позволяет достичь существенных преимуществ по сравнению с термопарами традиционного исполнения, таких как:

 

• повышенные в 2-3 раза термоэлектрическая стабильность и рабочий ресурс при сравнимых рабочих условиях;
• возможность изгибать, укладывать в труднодоступные места, в кабельные каналы, приваривать, припаивать или просто прижимать к поверхности для измерения ее температуры, при этом монтажная длина может достигать 60-100 метров;
• малый показатель тепловой инерции, позволяющий применять их при регистрации быстропротекающих процессов;
• блочно-модульное исполнение термопреобразователей в защитных чехлах, обеспечивающее дополнительную защиту термоэлектродов от воздействия рабочей среды и возможность оперативной замены чувствительного элемента;
• универсальность применения в различных условиях эксплуатации, хорошая технологичность, малая материалоемкость.

 

Сравнительные испытания термопар показали, что дрейф термо-э.д.с. кабельной термопары КТХА наружным диаметром 3 мм (диаметр термоэлектродов 0.65 мм) при температуре 800°Сза 10 000 часов составляет примерно 100 мкВ, тогда как у обычной термопары ТХА с термоэлектродами диаметром 3.2 мм дрейф достигает 120 мкВ, а при диаметре электродов 0.7 мм он превышает 200-250 мкВ при тех же условиях. Дрейф термоЭДС кабельных термопар в оболочке из высоконикелевых сплавов при 980°С также вдвое меньше, чем дрейф показаний обычной термопары при той же температуре за 5000 ч [1, c. 83-84]. По данным [6] дрейф проволочной термопары ТХА с электродами диаметром 3.2 мм достигает 300 мкВ за 800 ч при температуре 1077°С, а при 1200°С —за 300 ч. Повышенная стабильность кабельных термопар объясняется затруднением окисления термоэлектродов из-за ограниченного количества кислорода внутри кабеля, а также дополнительной защитой термоэлектродов от воздействия рабочей среды с помощью металлической оболочки и оксида магния.

При работе в потоках жидкости или газа, двигающихся с большой скоростью, а также при высоких давлениях и температурах, в агрессивных средах, кабельные термопреобразователи помещаются в защитные чехлы (гильзы), предохраняющие их от изгибов и разрушений, и служат в качестве сменных чувствительных элементов. Защитные чехлы имеют типовые габаритные размеры. Внешний вид преобразователя аналогичен традиционному внешнему виду промышленных термопар (рис.4).

Рис. 4. Кабельный термопреобразователь блочно-модульного исполнения.

При этом термопреобразователи блочно-модульного исполнения, сохраняя все преимущества кабельных, приобретают такие достоинства, как:

 

• возможность оперативной замены чувствительного элемента без демонтажа защитного чехла с объекта;
• возможность одновременной поверки большого числа преобразователей вследствие малогабаритности демонтируемых кабельных чувствительных элементов;
• удешевление последующих поставок, так как, при необходимости, заменять можно только наружный чехол или только чувствительный элемент.

 

Чехлы для термопреобразователей высокотемпературного исполнения для работы при температурах до 1100°С изготавливаются из жаростойких сталей и сплавов. Рабочий ресурс высокотемпературных кабельных термопреобразователей блочно-модульного исполнения также превосходит ресурс термопреобразователей с проволочным чувствительным элементом, хотя диаметр термоэлектродов в кабеле не превышает 1 мм, тогда как проволочные термоэлектроды высокотемпературного исполнения обычно имеют диаметр 3.2 мм. Авторы имеют много положительных отзывов о работе таких термопреобразователей при высоких температурах. Например, кабельные термопреобразователи в жаростойких защитных чехлах из сплава ХН78Т, установленные на кауперах (воздухоподогревателях) доменной печи ОАО “Чусовской металлургический завод”, безотказно работали в течение 14 месяцев (циклическое изменение температуры воздуха в каупере 800-1150 °С), в то время как ресурс проволочных (Ж3.2 мм) термопар в чехлах из стали 15Х25Т не превышал 6-8 месяцев.

Определяющим фактором для обеспечения рабочего ресурса кабельного термопреобразователя блочно-модульного исполнения является полная герметичность и высокая жаростойкость защитного чехла. В этом случае имеющийся внутри чехла кислород “выгорает” в течение первых часов эксплуатации, далее кабельный чувствительный элемент работает в газовой среде, близкой к инертной, что резко тормозит процесс диффузии кислорода через оболочку кабеля к термоэлектродам. Термоэлектроды в этом случае защищены от воздействия рабочей среды двойной оболочкой — кабеля и защитного чехла.

По этому пути производства термопреобразователей пошли ведущие мировые производители: ABB Automation Products (ФРГ), JUMO (ФРГ), Auxitroll (Франция), OMEGA Engineering (США), ARi Industries (США), OKAZAKI Manufacturing (Япония) и др.

Кабельное исполнение термопары хромель-алюмель позволяют уменьшить недостатки присущие электродам этой термопары. Использование же термопары нихросил-нисил в качестве чувствительного элемента кабеля с жаростойкой оболочкой приводит к появлению термопреобразователя с качественно новыми свойствами. В работе [8] приводятся данные по уникальной стабильности кабельной термопары ТНН в оболочке из модифицированного сплава никросил наружным диаметром кабеля 3 ммв течение 2200 ч при температуре 1100°С. Дрейф термоЭДС не превысил 4°С. Авторами настоящей статьи также получены данные [9] о высокой стабильности кабельной термопары ТНН в оболочке из сплава Инконель 600 наружным диаметром 3 мм при термоциклировании в диапазоне температур 20-1100°С. Дрейф термоЭДС не превысил 2,1°Сза 50 термоциклов.

Эти результаты и данные дополнительных исследований позволят действительно рекомендовать кабельную термопару ТНН в качестве эталонного и универсального средства измерений температуры и поддержать уже упоминавшиеся выводы работы [6].

К сожалению, десятилетие известных экономических трудностей задержали развитие термоэлектрической термометрии в России. Мы отстаем в производстве современных и высокоточных термоэлектродных материалов, в обеспечении термоэлектрических термометров надежными защитными материалами, свернуты многие работы по термометрии. Но начавшийся рост промышленного производства позволяет надеяться, что потребности промышленности в повышении точности контроля технологических процессов, заметный рост конкуренции на рынке средств измерений приведут не только к количественному росту, но и к качественно другим конструкциям первичных датчиков, отвечающим современным метрологическим требованиям, а также потребуют новых решений в области термоэлектрической термометрии. Первые результаты в этом направлении уже представлены в материалах Всероссийской конференции “Температура-2001”, состоявшаяся в ноябре 2001 годав г. Подольске. Важнейшее значение для законодательной метрологии, стандартизации средств измерений, несомненно, будет иметь 8-ой международный симпозиум по температуре, проводящийся раз в 10 лет, который состоится в ноябре 2002 годав Чикаго, США.

Список использованной литературы:

1. И. Л. Рогельберг, В. М. Бейлин. Сплавы для термопар. Справочник, М., Металлургия, 1983.
2. И. В. Савельев. Курс общей физики, т.3, М., Наука, 1979, с.213.
3. А. Н. Гордов, О. М. Жагулло, А. Г. Иванова. Основы температурных измерений. М., Энергоатомиздат, 1992, с.69.
4. Свойства элементов. Справочник под.ред. М. Е. Дрица, книга 2, М., Металлургия, 1997, с.253.
5. О. А. Геращенко, А. Н. Гордов, А. К. Еремина, В. И. Лах, Я. Т. Луцик и др. Температурные измерения. Справочник, Киев, Наукова Думка, 1989.
6. N. A. Burley Nicrosil\Nisil type N Thermocouple, Measurements & Control, April 1989, pp.130-133.
7. С. Б. Масленков, Е. А. Масленкова Стали и сплавы для высоких температур. Справочник, кн.1, М., Металлургия, 1991 .
8. H. L. Daneman The Choice of sheathing for mineral insulated thermocouples. Measurements&Control, June 1988, pp 242-243.
9. А. В. Каржавин, С. В. Коломбет, А. А. Улановский Новые методы и средства поверки термоэлектрических термометров в диапазоне температур 300-1100°С. Сборник докладов 1-ой Всероссийской конференции “Температура-2001”,г. Подольск,13-15 ноября 2001 г.

Типы термопар из неблагородных металлов и их особенности

Проволока: хромель, алюмель, копель

Проволока: хромель, алюмель, копель производятся на заводе АВАЛДА по ТУ и ГОСТ 1790-77 в мягком (отожженном) состоянии с окисленной поверхностью. Применяются для термоэлектродов термоэлектрических преобразователей с градуировкой по ГОСТ 3044-84: качестве отрицательных электродов для термопар, компенсационных проводов, реостатов, нагревательных приборов или космическая, авиационная промышленность, медицина, где требуется работа с высокими температурами.
В лабораторном центре в наличии современное оборудование обеспечивающее полный контроль сплавов по химическому составу, электрических параметров термоэлектрической проволоки и готовых термопреобразователей.

Чтобы купить проволоку, нужно знать особые условия использования:

• класс допусков: — для низких температур — 3;
• для высоких температур: — 1-й класс допусков — 1; — 2-й класс допусков — 2.

Область применения

Самое широкое применение состав получил в виде проволоки. Её применяют в качестве нагревательных элементов, резисторов, компенсационных проводов, реостатов.

Термопара хромель алюмель

Алюмель в такой паре является отрицательным, а хромель положительным элементом. Такое сочетание имеет термоэлектрические характеристики близкие к линейной. Это позволяет показывать высокую чувствительность и высочайшую точность измерений.

Пара хромель алюмель относится к датчикам общего применения. Изделия обычно имеют вид щупов. Применяются для измерения показателей в инертных и окислительных средах. Выгодно отличаются от других пар при работе в среде высокой радиоактивности.

Изделия из сплавов хромель-алюмель могут применяться практически в любой сфере от промышленности до лабораторий. Алюмель также применяется как термоэлектродный провод в конструкции измерительных приборов.

Термопара хромель-копель

Этот элемент используется для бесконтактного метода измерения достаточно высоких температур, т. е. без непосредственного контакта термоэлектрода с источником тепла. Применяются для постоянного мониторинга теплового режима на промышленности и в лабораторных исследованиях. Рабочая температура такой пары колеблется в зоне от 200 °С до 600 °С.

Это относительно простая и надежная в использовании термопара, которая показывает достаточно высокую степень точности измерений. Отличается высокой жаропрочностью, прекрасными термоэлектрическими свойствами. Может быть использована в различных средах и сферах деятельности. Даже чувствительность к деформациям нельзя в полной мере назвать недостатком, ведь она никак не сказывается на точности и качестве измерений.

Таким образом, хромель широко применяется в различных областях науки и производства, благодаря своим характеристикам и приемлемой стоимости.

Электрическое сопротивление 1 м проволоки при температуре (20 +/- 5) °C

Диаметр проволоки, мм	Электрическое сопротивление 1 м проволоки Ом, из сплавов
	Хромель	Алюмель	Копель
0,2	20,00 — 32,16	8,89 — 16,74	13,33 — 22,91
0,3	8,91 — 13,72	3,96 — 7,14	5,94 — 9,77
0,5	3,21 — 4,62	1,43 — 2,40	2,14 — 3,29
0,7	1,64 — 2,20	0,73 — 1,15	1,09 — 1,57
1,2	0,56 — 0,72	0,25 — 0,37	0,37 — 0,51
1,5	0,36 — 0,46	0,16 — 0,24	0,24 — 0,33
3,2	0,08 — 0,10	0,03 — 0,05	0,05 — 0,07
5	0,03 — 0,04	0,01 — 0,02	0,02 — 0,03

1.Термопары ТХА/ТХК-0193-04

Термопары ТХА/ТХК-0193-04 — датчики температуры для корпусов и головок термопластавтоматов (ТХА), поверхностей твёрдых тел (ТХК). Диапазон измерения:-40…+400°C.

Защитная арматура прямая (описание углового исполнения см. ниже по тексту), с подвижным штуцером М20х1.5 (сталь 10Х23Н18 для ТХА, 12Х18Н10Т для ТХК), диаметром 10 мм, с утонением арматуры в зоне измерения до 8 мм (малоинерционные). Термоэлектроды Ø 1,2 мм (импортная высокостабильная проволока). 1ЧЭ. Рабочий спай изолирован для ТХА и не изолирован для ТХК. Условное давление измеряемой среды Ру=6.3 МПа.

Lмонт.ч.=10, 32, 60, 100, 120,160, 200, 250, 320мм. Для всех исполнений l = 2000 или 6000мм.

Термопары ТХА/ТХК-0193-04могут иметь как общепромышленное, так и взрывозащищенное искробезопасное исполнение Exia. У термопар во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех»..

Модификации (исполнения) термопреобразователей — термопар ТХА/ТХК-0193-04 отличаются друг от друга элементами конструкции, креплением на объекте и исполнениями, см. в следующей таблице особенности исполнений, а также чертежи ниже по тексту:

Тип и исполнение датчиков температуры	Характеристики, особенности и отличия исполнения	Длина монтажной части, L (l), мм
ТХА-0193-04 (хромель-алюмелевая термопара)	Защитная арматура — прямая, с подвижным штуцером М16х1,5 ; материал защитной арматуры (d) — сталь 12Х18Н10Т; d=6 мм; предусмотрена пружина для улучшенного контакта с измеряемой поверхностью; без головки, IP5Х; соединяется с прибором компенсационным кабелем СФКЭ (ХА) сечением жил по 0,5 мм2, длиной 2000 или 6000 мм. Термоэлектроды 0,5 мм. Рабочий спай изолирован.	10, 32, 60, 100, 120, 160, 200, 250, 320 Для всех l = 2000 или 6000
ТХК-0193-04 (хромель-копелевая термопара)	То же, что ТХА-0193-04, но соединяется с прибором компенсационным кабелем СФКЭ (ХК). Рабочий спай не изолирован.

Показатель тепловой инерции для ТХК не более 5 с; для ТХА не более 12 с.

Класс допуска:

для ТХА — 1,2 (по ГОСТ 6616),

для ТХК -2 (по ГОСТ 6616).

ТП имеют обыкновенное исполнение группы С4 по ГОСТ Р 52931-2008, при этом верхнее значение температуры окружающего воздуха Тос: — для ТП невзрывозащищеного исполнения до 130°С; — для ТП взрывозащищеного исполнения до 80°C.

Конструктивные исполнения (рисунки) и габаритные размеры термопар ТХА/ТХК-0193-04

Рисунок термопары ТХА/ТХК-0193-04

Условное обозначение исполнения термопары		L, мм	Масса, кг, не более
L1=6000 мм	L1= 2000 мм
ТХА/ТХК-0193-04-10-6000	ТХА/ТХК-0193-04-10-2000	10	0,150
ТХА/ТХК-0193-04-32-6000	ТХА/ТХК-0193-04-32-2000	32	0,158
ТХА/ТХК-0193-04-60-6000	ТХА/ТХК-0193-04-60-2000	60	0,170
ТХА/ТХК-0193-04-100-6000	ТХА/ТХК-0193-04-100-2000	100	0,179
ТХА/ТХК-0193-04-120-6000	ТХА/ТХК-0193-04-120-2000	120	0,184
ТХА/ТХК-0193-04-160-6000	ТХА/ТХК-0193-04-160-2000	160	0,190
ТХА/ТХК-0193-04-200-6000	ТХА/ТХК-0193-04-200-2000	200	0,197
ТХА/ТХК-0193-04-250-6000	ТХА/ТХК-0193-04-250-2000	250	0,206
ТХА/ТХК-0193-04-320-6000	ТХА/ТХК-0193-04-320-2000	320	0,218
У ТП во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех»

Масса 1000 метров проволоки хромель, алюмель, копель

Диаметр проволоки, мм	Площадь поперечного сечения, мм2	Теоретическая масса, 1000 м проволоки, кг, из сплавов
		Хромель	Алюмель	Копель
0,2	0,0314	0,27	0,27	0,28
0,3	0,0706	0,62	0,61	0,63
0,5	0,196	1,71	1,7	1,74
0,7	0,385	3,36	3,34	3,43
1,2	1,131	9,87	9,81	10,07
1,5	1,767	15,41	15,32	15,73
3,2	8,042	70,13	69,72	71,57
5	19,64	171,3	170,3	174,8

2.Термопары ТХА/ТХК-0193-04С угловые

Термопары ТХА/ТХК-0193-04С — датчики температуры для корпусов и головок термопластавтоматов. Диапазон измерения:-40…+400°C. Арматура угловая.

Без головки, защитная арматура — изогнутая под углом 90 градусов по R30, со штуцером М16х1,5 и пружиной для обеспечения надёжного контакта с измеряемой поверхностью, материал — сталь 12Х18Н10Т 6 мм. Соединяется с прибором компенсационным кабелем СФКЭ (ХА/ХК) сечением жил по 0,5 мм2 длиной 2000 мм или 6000 мм. Термоэлектроды ø 0,5 мм. 1 ЧЭ. Рабочий спай изолирован для ТХА и неизолирован для ТХК.

Термопары ТХА/ТХК-0193-04Смогут иметь как общепромышленное, так и взрывозащищенное искробезопасное исполнение Exia. У термопар во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех»..

Показатель тепловой инерции для ТХК (с неизолированным рабочим спаем) не более 5 с; для ТХА (с изолированным рабочим спаем) не более 12 с.

Класс допуска:

для ТХА — 1,2 (по ГОСТ 6616),

для ТХК -2 (по ГОСТ 6616).

ТП имеют обыкновенное исполнение группы С4 по ГОСТ Р 52931-2008, при этом верхнее значение температуры окружающего воздуха Тос: — для ТП невзрывозащищеного исполнения до 130°С; — для ТП взрывозащищеного исполнения до 80°C.

Конструктивные исполнения (рисунки) и габаритные размеры термопар ТХА/ТХК-0193-04С

Рисунок термопары ТХА/ТХК-0193-04С

Условное обозначение исполнения термопары		L, мм	Масса, кг, не более
L1=6000 мм	L1= 2000 мм
ТХА/ТХК-0193-04С-10-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-10-2000	10	0,152
ТХА/ТХК-0193-04С-32-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-32-2000	32	0,160
ТХА/ТХК-0193-04С-60-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-60-2000	60	0,172
ТХА/ТХК-0193-04С-100-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-100-2000	100	0,181
ТХА/ТХК-0193-04С-120-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-120-2000	120	0,186
ТХА/ТХК-0193-04С-160-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-160-2000	160	0,192
ТХА/ТХК-0193-04С-200-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-200-2000	200	0,199
ТХА/ТХК-0193-04С-250-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-250-2000	250	0,208
ТХА/ТХК-0193-04С-320-6000	ТХА/ТХК-0193-04С-320-2000	320	0,220
У ТП во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех»

Проволока хромель Т НХ 9,5 — характеристики

Проволока хромель Т НХ 9,5 – это изделие, с основным элементом никель Ni 89-91% с дополнительными компонентами как хром Cr 8,5-10% и кобальт CO 0,6-1,2%, с примесями кремний, медь, марганец и другими дополнительными материалами. Плотность проволоки хромель 8710 кг/м3, температура плавления 1400-1500 °C, температурный коэффициент линейного расширения 12,8·10-6 °C -1, удельное электрическое сопротивление 0,66 мкОм·м. Из него изготавливают компенсационные провода. В производстве проволока хромель используется как положительный электрод. Помимо того, проволока из этого сплава может применяться как резистивный материал электронагревающих элементов.

Химический состав проволоки хромель, %

Ni+Co	Fe	C	Si	Mn	S	P	Cr	Co	Al	Cu	As	Pb	Mg	Sb	Bi	Примесей
87.4	0.3	0.2	0.4	0.3	0.01	0.003	9	0.6-1.2	0.15	0.25	0.002	0.002	0.05	0.002	0.002	всего 1.4

Механические и физические свойства проволоки хромель

Временное сопротивление разрыву: 600-700 МПа; Твердость материала: HB 10-1 = 150-200 МПа; Температура плавления: 1435 °C; Температура горячей обработки: 1200 — 1000 °C; Температура отжига: 800 — 900 °C; Удельное электросопротивление: 650 Ом·м.

3.Термопары ТХК-0193-05/-06

Термопары ТХК-0193-05/-06 — датчики температуры для подшипников и поверхности твердых тел, работающих в масляной среде в условиях повышенной вибрации, а также корпусов и головок термопласт-автоматов. .Диапазон измерения -40…+200°С.

Без головки, защитная арматура — со штуцером М8х1 накидным, материал — сталь 12Х18Н10Т 5 мм. Соединяется с прибором компенсационным кабелем из провода ПТН ХК 2×0,5* с наружной оболочкой из фторопластовой трубки длиной 2000мм или 6000 мм. Термоэлектроды Ø 0,5 мм. 1ЧЭ. Рабочий спай не изолирован. Класс допуска 2. Показатель тепловой инерции не более 5 с.

*- Допускается по спецзаказу изготовление хромель-алюмелевых термопар ТХА-0193-05, -06 (то же, что ТХК-0193-05,-06, но с кабелем ПТН-ХА 2х0,5).

Термопары ТХА/ТХК-0193-05,-06могут иметь как общепромышленное, так и взрывозащищенное искробезопасное исполнение Exia. У термопар во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех».

ТП имеют обыкновенное исполнение группы С4 по ГОСТ Р 52931-2008, при этом верхнее значение температуры окружающего воздуха Тос: — для ТП невзрывозащищеного исполнения до 85°C; — для ТП взрывозащищеного исполнения до 80°C

Пылеводозащита IP5X.

Модификации (исполнения) термопреобразователей — термопар ТХК-0193-05,-06 отличаются друг от друга элементами конструкции, креплением на объекте и исполнениями, см. в следующей таблице особенности исполнений, а также чертежи ниже по тексту:

Тип и исполнение датчиков температуры	Характеристики, особенности и отличия исполнения	Длина монтажной части, L (l), мм
ТХК-0193-05	Защитная арматура — прямая, с накидным штуцером М8х1; материал защитной арматуры (d) — сталь 12Х18Н10Т; d=5 мм; без головки, IP5Х; соединяется с прибором компенсационным кабелем ПТН-ХК с наружной оболочкой из фторопластовой трубки длиной 2000 или 6000 мм. Термоэлектроды 0,5 мм. Рабочий спай не изолирован.	25, 30, 60 Для всех l = 2000 или 6000
ТХК-0193-06	То же, что ТХК-0193-05, но с передвижным накидным штуцером М10х1.	60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320

Конструктивные исполнения (рисунки) и габаритные размеры термопар ТХА/ТХК-0193-05,-06

ТП состоит из чувствительного элемента и удлинительных проводов для внешних подключений. Измерительным узлом ТП является чувствительный элемент, который изготовлен из термопарного провода с термоэлектродами диаметром 0,5 мм хромель и копель, имеющими изоляцию в виде двухслойной обмотки из стеклонити повышенной нагревостойкости. Чувствительный элемент помещен в защитную металлическую арматуру в рабочей зоне и далее в общую оболочку из фторопластовой трубки. Положительный термоэлектрод помечен красным цветом.

Способ крепления: — для ТХК-0193-05 (с помощью накидного штуцера М8х1) рис. А.1, — для ТХА/ТХК-0193-06 (с помощью передвижного штуцера М10х1) рис. А.2.

Для просмотра изображения нажать на картинку для возврата на страницу нажать на ← (назад).

Конструктивные исполнения (рисунки) термопар ТХА/ТХК-0193-05,-06

ТХА/ТХК-0193-05
Длина монтажной части l, мм	Масса, г, не более
	L=2000 мм	L=6000 мм
25	37,0	98,3
30	37,7	98,8
60	41,3	102,4

ТХА/ТХК-0193-06
Длина монтажной части l, мм	Масса, г, не более
	L=2000 мм	L=6000 мм
60	61,7	130,9
80	64,2	133,4
100	66,6	135,8
120	69,0	138,2
160	73,9	143,1
200	78,8	148,0
250	84,8	154,0
320	93,4	162,6
У ТП во взрывозащищенном исполнении в условном обозначении добавляется индекс «Ех»

Проволока алюмель НМцАК 2-2-1 — свойства

Проволока алюмель НМцАК 2-2-1 — это изделие круглого сечения, состоящая из таких металлов как никель 93-96%, алюминий 1,6-2,4%, марганец 1,8-2,7%, кремний 0,8-1,4% и кобальт 0,6-1,2%. Основными сплавами являются алюминий и никель. Благодаря тому, что в составе большая доля приходится на алюминий, материал не подвержен коррозии в особо агрессивной среде и жаростойкий. Используют в сфере производства компенсационных проводов и в качестве отрицательного электрода в термопарах.

Химический состав проволоки алюмель, %

Ni+Co	Fe	C	Si	Mn	S	P	Co	Al	Cu	As	Pb	Mg	Sb	Bi	Примесей
91.5	0.3	0.1	0.85-1.5	1.8	0.01	0.005	0.6-1.2	1.6	0.25	0.002	0.002	0.05	0.002	0.002	всего 0.7

Механические и физические свойства проволоки алюмель

Удельное электрическое сопротивление: 3,2•10-8 Ом•м; Температурный коэффициент линейного расширения: 13,7•10-6 °C-1; Плотность: 8480 кг/м3; Температура плавления: 1430-1450 °C; Температура горячей обработки: 1250 — 1000 °C; Температура отжига: 900 — 950 °; Предел кратковременной прочности: 500-600 МПа; Твердость по Бринеллю: 130 МПа; Модуль упругости первого рода: 1.82 МПа; Удельное электросопротивление: 320 Ом·м.

Как работает термопара хромель-копель

Работа термопары хромель-копель построена на термоэлектрическом эффекте, известном также, как «эффект Зеебека», названном по имени своего первооткрывателя Томаса Иоганна Зеебека (1770-1831 гг.). Суть этого эффекта в том, что если места контактов (спаек) разнородных и последовательно соединенных проводников поддерживать при разных температурах, то в образованной замкнутой цепи возникает термоэлектрический ток. Измерив величину этого тока с учетом термоэлектрических свойств материала проводников, можно узнать температуру измеряемой среды.

Для того, чтобы измерить температуру вещества с помощью термопары хромель-копель, рабочий (горячий) конец термопары (3) погружается в измеряемое вещество, а на другом (холодном) конце (1, 2) поддерживается постоянная температура (обычно 20 °С) при помощи термостата. За счет разницы температур между соединениями разнородных сплавов возникает разность потенциалов и рождается термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), в схеме возникает электрический ток.

Спай термопары хромель-копель

Величина возникшего в схеме тока фиксируется электроизмерительным прибором. В роли такого прибора может выступать милливольтметр или потенциометр. Обычно измеритель тока в термопарах снабжается соответствующей температурной шкалой, но если таковой нет, то после получения значения величины тока, ее переводят в единицы измерения тепла. Таким способом с относительно высокой степенью точности узнают температуру измеряемого вещества. Средняя погрешность значения температуры составляет около ± 2-5 °C, но может быть и больше, и меньше, что в немалой степени зависит от диапазона измеряемых температур.

Проволока копель МНМц43-0,5 — технические данные

Проволока копель марки МНМц 43-0,5 состоит из таких элементов как никель, его доля в материале может быть от 43 до 44%, железа – его всего лишь 2-3% и меди как основой элемент 54,4%. Температура плавления равна 1220-1290 оС. Твёрдость по Бринеллю составляет 85 — 90 МПа. Предел прочности при растяжении 380-460 МПа. Достоинством проволоки копель является относительное удлинение после разрыва 35-42%, что нет у других подобных сплавах. Копель присуща высокая термоэлектродвижущая сила, благодаря чему он и стал использоваться в качестве материала для производства термопар. Самые лучшие показатели сплав показывает в паре с хромелем (около 6,95 мВ при 100 оС, 49 мВ при 600 оС). Помимо электродов для термопар, из проволоки копели часто делают компенсационные провода.

Химический состав проволоки копель, %

Ni+Co	Fe	C	Si	Mn	S	P	Cu	As	Pb	Mg	Sb	Bi	Примесей
42.5-44	0.15	0.1	0.1	0.1-1	0.01	0.002	54.4-57.4	0.002	0.002	0.05	0.002	0.002	всего 0.6

Физические свойства проволоки копель

Плотность: 8,90 гр/см3; Средний коэффициент линейного расширения 10-6 при 20-1000 °С: 18,8; Средний коэффициент линейного расширения 10- при 20-600 °С: 16,8; Удельное электрическое сопротивление: 0,47±0,05 Ом-мм2/м; Магнитные свойства: -; Коэффициент теплопроводности: 24.4 Вт/(м·град).

Купить хромель, алюмель, копель по оптовой цене на металлургическом заводе АВАЛДА по телефону или заказать через электронную почту, Online — заказ. Доставка до объекта. Высокое качество, по требованию потребителя проводим авиатехприёмку: контроль качества и техническая приемка проволоки используемых при изготовлении авиационной, космической, оборонной техники и техники двойного применения в соответствии с ГОСТ Р 52745-2007.
Назад

Состав хромеля

Сплав хромель, как и любая техническая продукция, имеет требования к производству и составу. Частично они регламентированы ГОСТ 1790-2016, где предъявляются требования к проволоке для производства термоэлектродов. Хромель имеет следующий химический состав (в %):

• никель (Ni) – основа;
• хром (Cr) – 9.0-10.

Скачать ГОСТ 1790-2016

В состав сплава хромель также входят примеси: мышьяк, железо, углерод, свинец и некоторые другие. Сумма примесей может достигать 1,5%.

Алюмель, который часто используется в паре с хромелем, имеет состав:

• никель (Ni) – основа;
• алюминий (Al) – 1.8-2.5%.

Термопара типа K | Термопара типа K

Chromel {90% никеля и 10% хрома} Alumel {95% никеля, 2% марганца, 2% алюминия и 1% кремния}

Твитнуть

Термопара типа K

Это наиболее распространенный тип термопар, обеспечивающий самый широкий диапазон рабочих температур. Термопары типа K обычно работают в большинстве случаев, поскольку они сделаны на основе никеля и обладают хорошей коррозионной стойкостью.

• 1. Положительная нога немагнитная (желтый), отрицательная — магнитная (красный).

• 2. Традиционный выбор недрагоценных металлов для высокотемпературных работ.

• 3. Подходит для использования в окислительной или инертной атмосфере при температурах до 1260 ° C (2300 ° F).

• 4. Уязвим к воздействию серы (воздерживаться от воздействия серосодержащих атмосфер).

• 5. Лучше всего работать в чистой окислительной атмосфере.

• 6. Не рекомендуется для использования в условиях частичного окисления в вакууме или при чередовании циклов окисления и восстановления.

Состоит из положительной ветви, состоящей примерно из 90% никеля, 10% хрома и отрицательной ветви, состоящей примерно из 95% никеля, 2% алюминия, 2% марганца и 1% кремния. Термопары типа K являются наиболее распространенными термопарами общего назначения. термопара с чувствительностью приблизительно 41 мкВ / ° C, хромель положительный по отношению к алюмелю. Это недорогое решение, и предлагается широкий выбор датчиков в диапазоне от -200 ° C до + 1260 ° C / от -328 ° F до + 2300 ° F. Тип K был определен в то время, когда металлургия была менее развита, чем сегодня, и, следовательно, характеристики значительно различаются между образцами.Один из составляющих металлов, никель, является магнитным; Особенностью термопар, изготовленных из магнитного материала, является то, что они претерпевают ступенчатое изменение выходной мощности, когда магнитный материал достигает точки отверждения (около 354 ° C для термопар типа K).

Термопары типа K (хромель / алюминий)

Термопары типа K обычно работают в большинстве случаев, поскольку они сделаны на основе никеля и обладают хорошей коррозионной стойкостью. Это наиболее распространенный тип калибровки датчиков, обеспечивающий самый широкий диапазон рабочих температур.Благодаря своей надежности и точности термопара типа K широко используется при температурах до 2300 ° F (1260 ° C). Этот тип термопары должен быть защищен подходящей металлической или керамической защитной трубкой, особенно в восстановительной атмосфере. В окислительной атмосфере, такой как электрические печи, защита труб не всегда необходима, если подходят другие условия; тем не менее, он рекомендуется для обеспечения чистоты и общей механической защиты. Тип K обычно переживет тип J, потому что проволока JP быстро окисляется, особенно при более высоких температурах.

Диапазон температур:
• Провод класса термопары, от −454 ° до 2300 ° F (от −270 до 1260 ° C)

• Провод класса удлинения, от −32 ° до 392 ° F (от 0 до 200 ° C)

• Точка плавления, 2550 ° F (1400 ° C)

Точность (в зависимости от того, что больше):
• Стандарт: ± 2,2 ° C% или ± 0,75%

• Специальные пределы погрешности: ± 1,1 ° C или 0,4%

Отклонения в сплавах могут повлиять на точность термопар.Для термопар типа K первый класс допуска составляет ± 1,5 K в диапазоне от -40 до 375 ° C. Однако отклонения между термопарами одного производства очень малы, и гораздо более высокая точность может быть достигнута путем индивидуальной калибровки.

Металлургические изменения могут вызвать отклонение калибровки от 1 до 2 ° C за несколько часов, которое со временем увеличится до 5 ° C. Доступен специальный сплав типа K, который может поддерживать особую предельную точность до десяти раз дольше, чем обычный сплав.

Термопары

типа K используются для измерений в различных средах, таких как вода, мягкие химические растворы, газы и сухие зоны. Двигатели, масляные радиаторы и котлы — примеры мест, где их можно найти. Они используются в качестве термометров в больницах и пищевой промышленности.

Плюсы
• Хорошая линейность ЭДС относительно температуры измерения.

• Хорошая стойкость к окислению при температуре ниже 1000 ° C (1600 ° F).

• Самая стабильная среди термопар из недорогого материала.

Cons
• Не подходит для восстановительной атмосферы, но выдерживает пары металлов.

• Старение характеристики ЭДС по сравнению с термопарами из благородных материалов (B, R и S).

Муфта из хромелевой и алюмелевой проволоки, имеет диапазон от -270 ° C до 1260 ° C и выходную мощность от -6,4 до 54,9 мВ в максимальном диапазоне температур. Это одно из основных преимуществ термопары типа k перед другими термопарами в целом или другими преобразователями температуры, такими как термистор или резистивный датчик температуры (RTD).

Его способность работать в суровых условиях окружающей среды и в различных атмосферах делает его предпочтительным по сравнению с другими устройствами для измерения температуры.

В устройствах с термопарами

должен использоваться соответствующий провод, поскольку разные провода измеряют различные диапазоны температур. Тип K популярен благодаря широкому диапазону температур. Из четырех основных типов термопар тип K охватывает самый широкий диапазон от −200 ° C до 1260 ° C (приблизительно от минус 328 ° F до 2300 ° F).

Когда защищен или изолирован керамическими шариками или изоляционным материалом.

Благодаря своей надежности и точности, тип K широко используется при температурах до 1260 ° C (2300 ° F). Рекомендуется защищать этот тип термопары подходящей металлической или керамической защитной трубкой, особенно в восстановительной атмосфере. В окислительной атмосфере, такой как электрические печи, защита труб не всегда необходима, если подходят другие условия; тем не менее, он рекомендуется для обеспечения чистоты и общей механической защиты.Тип K обычно дольше, чем тип J, потому что проволока JP (железная) быстро окисляется, особенно при более высоких температурах.

При защите уплотненной минеральной изоляцией и внешней металлической оболочкой (MGO).

Тип K можно использовать при температуре от -35 до 1260 ° C (от -32 до 2300 ° F). Если температура применения составляет от 600 до 1100 ° F, мы рекомендуем тип J или N из-за короткого диапазона заказа, который может вызвать дрейф от + 2 ° до + 4 ° F за несколько часов. Тип К относительно устойчив к передаче излучения в ядерной среде.Для приложений ниже 0 ° C (32 ° F) обычно требуется выбор специального сплава.

При выборе типа необходимо учитывать чувствительность провода термопары и пределы погрешности. Тип K имеет более высокий предел погрешности, чем другие типы проводов для термопар; производители, выбирающие этот тип, обычно готовы пожертвовать точностью ради широкого диапазона чувствительности. Тип K имеет погрешность в процентах от измеренной температуры. Это примерно 0,75 ‰ или 2,2 ° C, в зависимости от того, что больше.

Тип K имеет экспоненциально увеличивающееся напряжение, разность напряжений становится легче измерить и точнее при более высоких температурах. При очень низких температурах от минус 260 ° C до минус 250 ° C напряжения термопар типа K различаются всего на одну или две тысячных милливольта на каждый градус Цельсия. При очень высоких температурах около 1350 ° C напряжение различается примерно на 3,3 сотых милливольта на градус Цельсия.

Проволочные щупы без покрытия быстрее реагируют на температуру.Провода с покрытием показывают разное время отклика в разных средах. Некоторые химические вещества испытуемого могут повредить открытые зонды и провода. Термопара типа K в оболочке без заземления шириной 1/4 дюйма реагирует на изменение температуры воды примерно за 2,25 секунды. Оголенный провод термопары срабатывает чуть более 0,6 секунды.

Термопара с заземлением

Это наиболее распространенный тип спая. Термопара заземляется, когда оба провода термопары и оболочка свариваются вместе, образуя одно соединение на конце зонда.Заземленные термопары имеют очень хорошее время отклика, поскольку термопара находится в прямом контакте с оболочкой, что позволяет легко передавать тепло. Недостатком заземленной термопары является то, что термопара более восприимчива к электрическим помехам. Это связано с тем, что оболочка часто контактирует с окружающей областью, создавая путь для помех.

Незаземленная термопара

Термопара не заземлена, когда провода термопары свариваются вместе, но они изолированы от оболочки.Провода часто разделены минеральной изоляцией.

Открытые термопары (или «термопары с неизолированной проволокой»)

Термопара становится оголенной, когда провода термопары свариваются вместе и непосредственно вставляются в технологический процесс. Время отклика очень быстрое, но оголенные провода термопары более подвержены коррозии и разрушению. Если ваше приложение не требует открытых соединений, этот стиль не рекомендуется.

Измеритель проводов для термопар типа K

Проводники для термопар бывают разных размеров.В зависимости от вашего приложения, выбранный манометр будет влиять на термопары. спектакль. Чем больше размер датчика, тем большую тепловую массу будет иметь термопара с соответствующим уменьшением отклика. Чем больше калибр, тем выше стабильность и срок службы. И наоборот, датчик меньшего размера будет иметь более быструю реакцию, но может не обеспечить требуемой стабильности или срока службы.

Нержавеющая сталь 316

Максимальная температура: 1650.Лучшая коррозионная стойкость среди аустенитных марок нержавеющей стали. Широко применяется в пищевой и химической промышленности. Возможны опасные выделения карбида при температуре от 482 ° C до 870 ° C (от 900 ° F до 1600 ° F).

Нержавеющая сталь 316L

Максимальная температура: 1650 ° F (900 ° C). То же, что и нержавеющая сталь 316 (04), за исключением того, что низкоуглеродистая версия обеспечивает лучшую сварку и изготовление.

304 нержавеющая сталь

Максимальная температура: 900 ° C (1650 ° F).Наиболее широко используется низкотемпературный материал оболочки. Широко используется в пищевой, химической и других отраслях промышленности, где требуется устойчивость к коррозии.

Промышленность: Возможны опасные осадки карбида в диапазоне от 900 до 1600 ° F (480 до 870 ° C). Самый дешевый из доступных материалов для защиты от коррозии.

Нержавеющая сталь 304L

Максимальная температура: 1650 ° F (900 ° C).Низкоуглеродистая версия из 304 SST (02). Низкое содержание углерода позволяет сваривать и нагревать этот материал в диапазоне от 900 до 1600 ° F (от 480 до 870 ° C) без ущерба для коррозионной стойкости.

310 нержавеющая сталь

Максимальная температура: 2100 ° F (1150 ° C). Механическая и коррозионная стойкость аналогична нержавеющей стали 304, но лучше. Очень хорошая термостойкость.

Этот сплав содержит 25% хрома, 20% никеля.Не такой пластичный, как нержавеющая сталь 304.

321 Нержавеющая сталь

Максимальная температура: 1600 ° F (870 ° C). Аналогичен 304 SS, за исключением титана, стабилизированного для межкристаллитной коррозии.

Этот сплав разработан для преодоления предрасположенности к осаждению углерода в диапазоне от 900 до 1600 ° F (от 480 до 870 ° C). Используется в аэрокосмической и химической промышленности.

446 Нержавеющая сталь

Максимальная температура: 2100 ° F (1150 ° C).Ферритная нержавеющая сталь, обладающая хорошей стойкостью к сернистой атмосфере при высоких температурах.

Хорошая коррозионная стойкость к азотной кислоте, серной кислоте и большинству щелочей. Благодаря содержанию хрома 27% этот сплав имеет наивысшую термостойкость среди всех ферритных нержавеющих сталей.

Инконель 600

Максимальная температура: 2150 ° F (1175 ° C). Наиболее широко используемый материал оболочки термопары.Хорошая термостойкость, коррозионная стойкость, стойкость к хлоридно-ионному коррозионному растрескиванию и стойкость к окислению при высоких температурах.

Не использовать в серосодержащих средах. Хорошо подходит для азотирования.

Инконель 601

Максимальная температура: 2150 ° F (1175 ° C) непрерывно, 2300 ° F (1260 ° C) периодически. Аналогичен сплаву 600 с добавлением алюминия для обеспечения исключительной стойкости к окислению.Разработан для устойчивости к высокотемпературной коррозии.

Этот материал подходит для науглероживания и обладает хорошей прочностью на разрыв при ползучести. Не использовать в вакуумных печах! Восприимчивы к межкристаллитной атаке при длительном нагревании в диапазоне температур от 1000 до 1400 ° F (от 540 до 760 ° C).

Инконель 800

Максимальная температура: 2000 ° F (1095 ° C).Широко используется в качестве материала оболочки нагревателя. Минимальное использование в термопарах. Превосходит сплав 600 по сере, цианистым солям и плавленым нейтральным солям.

Восприимчивость к межкристаллитной атаке в некоторых случаях при воздействии температурного диапазона от 1000 до 1400 ° F (от 540 до 7607 ° C).

Как измерить температуру с помощью термопары типа K

Цепь термопары содержит два соединения из сплава, соединители из проволоки с песком и устройство для измерения напряжения.Когда два перехода испытывают разные температуры, через цепь протекает измеримый ток. Сила тока связана с перепадом температур. Поскольку измерение является относительным, для расчета абсолютной температуры необходимо знать одну из температур. В первых термопарах температура одного спая поддерживалась при 0 ° C, погружаясь в ванну с ледяной водой. Сегодня один из спаев, «холодный спай», электрически компенсирован для поддержания стандарта. Другой спай, «горячий спай», подвергается измерению в окружающей среде.

Сбор данных с термопары типа К

Термопара типа K может быть подключена к вольтметру для простого сбора данных. В этом случае выход представляет собой напряжение, и считыватель должен преобразовать уровень напряжения в температуру, используя формулу преобразования. Для записи данных термопару можно подключить к регистратору данных или системе сбора данных для хранения собранных данных. В этих случаях можно использовать схему преобразования или программное обеспечение для расчета температуры с использованием выходного напряжения.

Как и все термопары, они недороги, имеют короткое время реакции, малы по размеру и надежны.

Они могут точно измерять экстремальные температуры. В зависимости от того, где они производятся, они находятся в диапазоне от -270 ° до 1370 ° C или Цельсия с погрешностью от 0,5 до 2 градусов C. Они имеют чувствительность, которая составляет примерно 41 микровольт на градус C.

Типы

K обычно используются при температурах выше 540 ° C. Чтобы ограничить чрезмерную погрешность, рекомендуется использовать в окислительной или полностью инертной атмосфере в диапазоне от -200 ° до 1260 ° C.

Все термопары имеют недостатки. Перед использованием их необходимо очень тщательно откалибровать. Их выходные сигналы очень малы, поэтому у них могут быть проблемы с шумом. Они подвержены нагрузкам, деформации и коррозии, особенно с возрастом. Однако у K-типов есть особые проблемы.

Термопары

типа K стабильны только в течение коротких периодов времени при определенных температурах, после чего они имеют тенденцию дрейфовать в положительном направлении. Размер дрейфа зависит от температуры.Например, при 1093 ° C их показания могут отличаться на целых пять градусов. Попеременное или циклическое воздействие ниже 371 ° C и выше 760 ° C дает нестабильные измерения. Длительное воздействие от 427 ° до 649 ° C ускоряет их старение.

Хромель подвержен так называемой «зеленой гнили». Когда это происходит, хром окисляется, становится зеленым и корродирует. Это происходит в среде с пониженным содержанием кислорода от 815 ° до 1040 ° C. Такая среда с обедненным кислородом называется восстановительной, и термопары К-типа никогда не должны использоваться ни в восстановительной, ни в циклически окисляющей и восстанавливающей атмосфере.Кроме того, их не следует использовать в сернистой среде, потому что они станут хрупкими и быстро сломаются. Присутствие хрома делает их непригодными для использования в вакууме, за исключением непродолжительных периодов времени. Это потому, что может произойти испарение.

Проблемы можно свести к минимуму, если использовать их при рекомендованных температурах и средах. Тщательная калибровка, установка их с соответствующими разъемами и проводами, а также использование схем компенсации также могут помочь. Типы K, сконструированные для уменьшения ошибок, включают те, которые хорошо изолированы, предварительно состарены или отожжены выше рабочих температур.Некоторые пользователи также стараются часто их заменять. Другие переходят на тип N, который был специально сконструирован как улучшение по сравнению с K.

[email protected]

Chromel Alumel — обзор

14.2.3 Типы термопар

Пять стандартных термопар из недрагоценных металлов: хромель-константан (тип E), железо-константан (тип J), хромель-алюмель (тип K), никросил-низил ( тип N) и медь-константан (тип T).Все они относительно дешевы в производстве, но с возрастом они становятся неточными и имеют короткий срок службы. Во многих приложениях на производительность также влияет загрязнение рабочей средой. Чтобы избежать этого, термопара может быть заключена в защитную оболочку , но это имеет неблагоприятный эффект, заключающийся в введении значительной постоянной времени, из-за чего термопара медленно реагирует на изменения температуры. Поэтому по возможности термопары используются без защиты.

Хромель-константановые термопары (тип E) обеспечивают наивысшую чувствительность измерения 68 мкВ / ° C, погрешность ± 0,5% и полезный диапазон измерения от –200 ° C до 900 ° C. К сожалению, хотя они могут удовлетворительно работать в окислительной среде без защиты, на их характеристики и срок службы серьезно влияет восстановительная атмосфера.

Термопары железо-константан (тип J) имеют чувствительность 55 мкВ / ° C и являются предпочтительным типом для измерений общего назначения в диапазоне температур от -40 ° C до +750 ° C, где типичная погрешность измерения составляет ± 0.75%. На их характеристики мало влияет ни окислительная, ни восстановительная атмосфера.

Термопары медь – константан (тип T) имеют чувствительность измерения 43 мкВ / ° C и находят свое основное применение при измерении отрицательных температур до –200 ° C с погрешностью ± 0,75%. Их также можно использовать как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере для измерения температуры до 350 ° C.

Хромель-алюмелевые термопары (тип K) — широко используемый прибор общего назначения с чувствительностью измерения 41 мкВ / ° C.Их выходная характеристика особенно линейна в диапазоне температур от 700 ° C до 1200 ° C, и поэтому это их основное применение, хотя их полный диапазон измерения составляет от -200 ° C до +1300 ° C. Подобно устройствам хромель-константан, они подходят для окислительной атмосферы, но не для восстановительной, если они не защищены оболочкой. Погрешность их измерения составляет ± 0,75%.

Термопары Nicrosil – nisil (тип N) были разработаны с особым намерением увеличить срок службы и стабильность хромель – алюмелевых термопар.Следовательно, они имеют термоэлектрические характеристики, аналогичные последним, но их долговременная стабильность и срок службы по крайней мере в три раза лучше. Это позволяет использовать их при температурах до 1300 ° C. Их чувствительность измерения составляет 39 мкВ / ° C, а типичная погрешность измерения составляет ± 0,75%. Подробное сравнение устройств типа K и N можно найти в Brookes (1985).

Термопары никель / молибден-никель-кобальт (тип M) имеют одну проволоку из никель-молибденового сплава с 18% молибдена, а другую проволоку из никель-кобальтового сплава с 0.8% кобальта. Они могут измерять температуру до 1400 ° C, что выше, чем у других типов термопар из недрагоценных металлов. К сожалению, они повреждаются как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере. Это означает, что они используются редко, за исключением специальных применений, таких как измерение температуры в вакуумных печах.

Термопары из благородных металлов дороги, но они обладают высокой стабильностью и долгим сроком службы даже при использовании при высоких температурах, хотя их нельзя использовать в восстановительной атмосфере.К сожалению, их чувствительность измерения относительно невысока. По этой причине их использование в основном ограничивается измерением высоких температур, если только рабочая среда не является особенно агрессивной при низких температурах. Используются различные комбинации металлов платины и вольфрама, а также металлических сплавов платина-родий, вольфрам-рений и золото-железо.

Платиновые термопары (тип B) имеют одну проволоку из сплава платина-родий с 30% родия, а другую проволоку — из сплава платины с родием с 6% родия.Их заявленный диапазон измерения составляет от +50 ° C до +1800 ° C, с чувствительностью измерения 10 мкВ / ° C.

Платиновые термопары (тип R) имеют одну проволоку из чистой платины, а другую проволоку из сплава платины с родием с 13% родия. Указанный диапазон измерения составляет от 0 ° C до +1700 ° C, с чувствительностью измерения 10 мкВ / ° C и указанной погрешностью ± 0,5%.

Платиновые термопары (тип S) имеют один провод из чистой платины, а другой провод из сплава платины с родием с 10% родия.Они имеют характеристики, аналогичные характеристикам устройств типа R, с указанным диапазоном измерения от 0 ° C до +1750 ° C, чувствительностью измерения 10 мкВ / ° C и погрешностью ± 0,5%.

Вольфрамовые термопары (тип C) имеют один провод из чистого вольфрама, а другой провод из сплава вольфрам / рений. Их чувствительность измерения 20 мкВ / ° C вдвое выше, чем у платиновых термопар, и они также могут работать при температурах до 2300 ° C. К сожалению, они повреждаются как в окислительной, так и в восстановительной атмосфере.Поэтому основное их применение — измерение температуры в вакуумных печах.

Термопары хромель-золото / железо имеют один провод из хромеля, а другой провод из сплава золото / железо, который фактически является почти чистым золотом, но с очень небольшим содержанием железа (обычно 0,15%). Это редкие термопары специального назначения с типичной чувствительностью измерения 15 мкВ / ° K, разработанные специально для криогенных (очень низких температур) приложений. Самая низкая измеряемая температура — 1.2 K. Доступно несколько версий, которые различаются по содержанию железа и, как следствие, различию в диапазоне измерения и чувствительности. Из-за такого различия в содержании железа, а также из-за их редкости на них нет международного шрифта.

Модель оценки термопары и оценка хромель-алюмелевых термопар для высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением (технический отчет)

Уошберн, Б. В. Оценочная модель термопары и оценка хромель-алюмелевых термопар для высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением . США: Н. П., 1977. Интернет. DOI: 10,2172 / 7216061.

Washburn, B. W. Модель оценки термопары и оценка хромель-алюмелевых термопар для применения в высокотемпературных реакторах с газовым охлаждением .Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/7216061

Уошберн, Б. В. Вт. «Модель оценки термопары и оценка хромель-алюмелевых термопар для высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/7216061. https://www.osti.gov/servlets/purl/7216061.

@article {osti_7216061,
title = {Модель оценки термопары и оценка хромель-алюмелевых термопар для высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением},
author = {Washburn, BW},
abstractNote = {Исследуются факторы, влияющие на характеристики и надежность термопар для измерения температуры в высокотемпературных реакторах с газовым охлаждением.Описаны модель неоднородной термопары, соответствующая экспериментальная техника и метод прогнозирования ошибок измерения. Прогнозируется отклонение ошибок для материалов типа K и сравнивается с опубликованными измерениями стабильности. 60 ссылок},
doi = {10.2172 / 7216061},
url = {https://www.osti.gov/biblio/7216061}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1977},
месяц = ​​{3}
}

Датчик термопары типа

K (хромель / алюмель) серии AD-1219 (A&D) | A&D

Редактировать конфигурацию детали

Номер детали

Настройте, чтобы получить номер детали

AD-1219-350

4 дня

Номер детали	Оптовые скидки	Дней до отгрузки	Принадлежность	Длина кабеля датчика (мм)	Размеры ручки (мм)	Датчик
	Руководство по эксплуатации	Прибл.560 (в контракте, полиуретан)	Прибл. ⌀16,5 x L125 (пластик, термостойкость: 100 ° C)	Термопара типа K

Загрузка …

Основная информация

Тип продукта	Термометр (тип внешнего датчика)	Диапазон измерений: термопарный термометр (° C)	-50 до 450	Строение	Заземленная оболочка (игольчатая металлическая защитная трубка)
Размеры сенсорного блока	Часть металлической оболочки: прибл.⌀3,2 x L350 мм (материал оболочки: SUS304)

Пожалуйста, проверьте тип / размеры / характеристики детали AD-1219-350 в серии K (хромель / алюмелевый) датчик термопары серии AD-1219 (A&D).

Термопары — Разработка LibreTexts

На этой странице представлено фундаментальное обсуждение того, что такое термопара и как она работает. Термопара — это устройство для измерения температуры, которое может работать в широком диапазоне температур. Он создается путем соединения двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов.Изготовление термопар стоит недорого. Однако их точность ограничена.

Введение

Термопара — это устройство, состоящее из двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов, используемое для измерения температуры. Термопара не является устройством для измерения абсолютной температуры. Вместо этого это устройство, которое реагирует на разницу температур между испытательной средой и контрольной точкой, что создает разность потенциалов на выходе. Между прочим, разность потенциалов пропорциональна разнице температур между испытательной средой и контрольной точкой и основана на материалах термопары.Выходное напряжение позволяет нам отследить и определить разницу температур и, в конечном итоге, температуру в тестовой среде.

Преимущество измерения температуры с помощью термопар заключается в том, что термопары могут использоваться в экстремальных условиях, где обычные термометры не подходят для использования. Например, термопара типа K (хромель-алюмель) работает при температуре от -269 до 1260 градусов C в неокислительной атмосфере.

Эффект Зеебека

Чтобы понять, как работают термопары, сначала мы должны взглянуть на эффект Зеебека.Эффект Зеебека — это явление, когда температурный градиент вдоль материала вызывает снижение напряжения от более горячей области к более холодной. Чтобы представить себе это явление, рассмотрим алюминиевый провод на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Эффект Зеебека — электронная диффузия. Электроны в горячей области имеют более высокие скорости, чем электроны в холодной области, что приводит к чистой диффузии электронов из горячей области в холодную.

Тепловая энергия в горячей области заставляет электроны поблизости быть более энергичными, чем электроны в холодной области.{2} \ right] \ label {1} ​​\]

где

• \ (E_ {F} \) — энергия Ферми конкретного материала,
• \ (k_ {B} \) — постоянная Больцмана, а
• \ (T \) — абсолютная температура.

Из приведенного выше уравнения энергии мы видим, что для данного материала более высокая температура приводит к более высокой средней энергии электрона. Это приводит к тому, что энергичные электроны в горячей области имеют более высокие скорости и диффундируют в холодную область. Диффузия продолжается до тех пор, пока электрическое поле, создаваемое дисбалансом зарядов, не станет достаточно сильным, чтобы остановить дальнейшую диффузию.См. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) для иллюстрации.

Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {2} \) Эффект Зеебека — разность потенциалов. По мере накопления электронов в холодной области будет достигнута точка, в которой электрическое поле станет достаточно сильным, чтобы предотвратить дальнейшую диффузию. Алюмелевый провод теперь заряжен положительно в горячей области и отрицательно заряжен в холодной.

Так как электроны диффундировали в холодную область, горячая область стала дефицитной по электронам и стала заряженной положительно.С другой стороны, холодный регион стал богат электронами и стал отрицательно заряженным. Следовательно, существует разность потенциалов, идущая от горячей области к холодной. Эта разность потенциалов возникает из-за разницы температур в проводе. В небольшом диапазоне перепада температур потенциал и перепад температур связаны соотношением

\ [\ Delta V = S \ Delta T \ label {2} \]

где

• \ (S \) — коэффициент Зеебека, который зависит от материалов.{2} T} {2eE_ {F}} \ label {4} \]

  \ (k_ {B} \) — постоянная Больцмана, e — заряд электрона, \ (E_ {F} \) — энергия Ферми конкретного материала, а \ (T \) — абсолютная температура. Отрицательный знак отменяется отрицательным зарядом электрона.

  Таблица \ (\ PageIndex {1} \) Коэффициенты Зеебека для некоторых стандартных типов термопар при 298K.

  Материал	Коэффициент Зеебека, 298К (мкВ / К)
  Тип К: хромель-алюмель	40
  Тип J: железо-константан	51
  Тип Т: медь-константан	40
  Тип E: хромель-константан	62
  Тип N: никросил-нисил	27

  Концепция термопар

  Термопара состоит из двух разнородных металлических и / или полупроводниковых проводов, соединенных вместе.Чтобы использовать термопару, мы помещаем спай в тестовую среду и держим оба конца вне тестовой среды при эталонной температуре. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) демонстрирует правильную настройку для использования термопары.

  Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {3} \) Установка с использованием хромель-алюмелевой термопары для измерения температуры в тестовой среде. Спай термопары помещается в испытательную среду. Вольтметр измеряет напряжение на двух концах термопары.

  В приведенной выше схеме, когда \ (T_ {H} \) увеличивается, электроны диффундируют прочь от испытательной среды по хромелевым и алюмелевым проводам.Это создает положительный потенциал в переходе хромель-алюмель и отрицательные потенциалы в двух контрольных точках. Поскольку хромель и алюмель являются разными материалами и имеют разные коэффициенты Зеебека, напряжения в двух контрольных точках также различаются. Измеряя напряжение на этих двух концах, мы сможем определить разницу температур \ (\ Delta T \) между контрольной точкой и испытательной средой. Чрезвычайно важно поддерживать на обоих концах термопары одинаковую известную температуру.Это можно сделать, погрузив две контрольные точки, например, в ванну со смесью льда и воды (273 K). Поскольку термопары дают нам только значение \ (\ Delta T \) между эталонной температурой и \ (T_ {H} \), если мы не знаем эталонную температуру, мы не сможем определить \ (T_ {H} \). Кроме того, если эталонные температуры на двух концах различаются, мы будем измерять либо слишком высокое, либо слишком низкое напряжение на одной стороне. Если предположить, что \ (T_ {0} \) отличается от \ (T_ {v} \), эффект Зеебека также существует в медных проводах, соединяющих термопару с вольтметром.Однако оба медных провода имеют одинаковый коэффициент Зеебека и значения \ (\ Delta T \). Следовательно, они не вызывают изменения напряжения на двух концах термопары.

  Недостатки и опасения по поводу измерения температуры с помощью термопары

  Термопары

  недороги, долговечны и подходят для работы в широком диапазоне температур. Однако их точность ограничена.

  Измерение температуры с помощью термопары основывается на использовании предварительно определенных коэффициентов Зеебека для термопары и на измеренном выходном напряжении.Однако примеси и дефекты, появившиеся во время производства, могут привести к тому, что термопары, произведенные из одной партии, будут иметь различные коэффициенты Зеебека. По термодинамическим причинам материалы высокой чистоты очень восприимчивы к загрязнению. Поэтому некоторые производители термопар намеренно вводят контролируемые количества примесей в термопары, чтобы они были более защищены от дальнейшего загрязнения во время использования. Поскольку выходные напряжения на термопарах обычно порядка микровольт, также возникает проблема с большой погрешностью при преобразовании измеренного напряжения в температуру.Поэтому в экспериментах, где требуются точные и точные показания, было бы хорошо рассмотреть другие устройства для измерения температуры, такие как кремниевый датчик температуры запрещенной зоны и термометр сопротивления, которые имеют более высокую точность. Еще одна проблема термопары — эффект старения. Термопары обычно помещаются в печь на стыке термопары и с двух сторон находятся в условиях окружающей среды. Внутри печи высокая температура и окружающая среда может быть весьма реактивной.Такие условия могут привести к старению детали внутри печи и сделать провода термопары неоднородными. Неоднородность вызывает изменение коэффициентов Зеебека, что влияет на показания выходного напряжения. Чтобы свести к минимуму этот источник ошибок при использовании термопары, важно проверять провода термопары на протяжении всего эксперимента. Это можно сделать, просто посмотрев на макроскопические оптические свойства образца. Если вы видите, что часть термопары внутри печи выглядит иначе, чем область вне печи, попробуйте протолкнуть термопару глубже в печь.Это помещает закаленный от старения участок глубже в печь, устраняя температурный градиент вдоль состаренного участка, так что он не вызывает эффекта Зеебека.

  Вопросы

  1. Почему мы используем термопары вместо обычных термометров?
  2. Почему термопары должны быть сделаны из двух разных материалов?
  3. Каков наиболее вероятный источник ошибки при измерении температуры с помощью термопары?

  Ответы

  1. Обычные термометры не выдерживают очень низких или очень высоких температур.Обычно они измеряют от -30 до 200 градусов по Цельсию. Хотя существуют термометры, которые измеряют значения, значительно превышающие этот диапазон, обычно они довольно дороги. Термопары — недорогие устройства, которые позволяют нам измерять температуру системы в экстремальных условиях. Зонд термопары типа K, который измеряет от -100 до 1250 градусов C, можно купить всего за 10 долларов.
  2. Когда термопара, сделанная из двух одинаковых материалов, нагревается для создания температурного градиента вдоль каждого провода, согласно эффекту Зеебека, напряжение на каждом проводе будет одинаковым.Эти напряжения компенсируют друг друга, и мы будем измерять нулевое напряжение на двух проводах при всех температурах. Это также означает, что мы не сможем измерить ΔT или температуру на стыке.
  3. Наиболее вероятный источник ошибки — касание двух проводов термопар друг с другом или с другим электропроводящим объектом. Во время использования термопары заряжаются положительно в горячей зоне и отрицательно заряжаются в холодной. Напряжение измеряется на двух концах термопары, что позволяет нам определять температуру в тестовой среде.Если какой-либо из проводов термопары соприкоснется с другим проводящим материалом, электроны вырвутся из термопары и дадут нам неточные показания напряжения. Прикосновение проводов друг к другу также приведет к разрыву цепи, что нарушит выходной сигнал. Поэтому очень важно убедиться, что термопары не соприкасаются друг с другом или с другим электропроводящим материалом.

  Список литературы

  1. Р. Э. Хаммель, Электронные свойства материалов, 4-е изд.Нью-Йорк: Springer, 2012.
  .
  2. J.W. Дэвиссон. Термоэлектричество. Fe. Belvoir: Defense Technical Information Center, 1962.
  .
  3. С. Касап. Термоэлектрические эффекты в металлах: Термопары. Кафедра электротехники. Университет Саскачевана, Канада. Электронный буклет. 2001.
  4. Интернет. 16 декабря 2014 г. .

  Авторы и авторство

  • Квонг, Мартин (Калифорнийский университет в Дэвисе.Департамент химической инженерии и материаловедения и инженерии)

  Хромель-алюмелевый провод термопары (CAT)

  Прецизионные сплавы

  Продукты

  Описание

  Магнитно-мягкий

  Магнитно-твердый

  С установленным TCLE

  С установленной эластичностью

  С высокой электр. сопротивление

  Сверхпроводники

  Биметаллы термические

  Термопары — одни из самых распространенных устройств для измерения температуры в промышленном оборудовании и бытовой технике.Свойства CAT (широкий диапазон измерения, высокая точность и стабильность показаний) делают их наиболее применимыми термопарами.

  Metotechnics предлагает хромель и алюмель для термопар. Также продукцию можно заказать по телефону или по электронной почте.

  Технические параметры полуфабрикатов и другая полезная информация представлены на этой странице в соответствующих разделах. Источниками полезной информации служат также стандарты продукции, которые можно найти на нашем веб-сайте.

  Сорта

  Продукция изготавливается из хромеля (NiCr 9,5) и алюмеля (NiMnAlCo) — термопарных никелевых сплавов.

  Никель (Ni) — основной компонент хромеля. Его доля составляет 87,4-90,4% с учетом 0,6-1,2% кобальта (Co). Хром (Cr) — второй по значимости компонент — 9,0-10,0%. Остальные химические элементы представлены десятыми долями и долями процента.

  Алюмель содержит 91,5-95,1% никеля (Ni) и 0,6-1,2% кобальта (Co). Он содержит 1,8-2,7% марганца (Mn), 1,6-2,4% алюминия (Al) и 0,85-1,5% кремния (Si), другие химические элементы представлены десятыми долями процента и базисными пунктами.

  Химический состав марок NiCr 9,5 и NiMnAlC 2-2-1 регламентируется ГОСТ 492-2006.

  Производство

  Проволока для термопар из хромеля и алюмеля изготавливается методом волочения. Этот процесс относится к операциям наддува. Заготовки не нагреваются в процессе изготовления полуфабрикатов, поэтому их можно отнести к холоднодеформированным.

  Проволока из хромель-алюмелевых сплавов поставляется после термической обработки, т.е. в мягком состоянии.Химическая и механическая обработка не применяются.

  Для дальнейшего применения необходимо выбрать определенную длину пары в термопарах с показаниями, близкими к стандартным значениям. Процесс выбора, градации и проверки термопар описан в статье «Термопары». Типы, свойства, конструкции, продукция.

  Размер изделия, состояние поставки, свойства, диапазон измерения указаны в ГОСТ 1790-77, номинальные статические свойства соответствующих термопар — в ГОСТ Р 8.585-2001.

  Недвижимость

  • Диапазон измеряемых температур: -200 ° С — +1100 (+1300) ° С. В скобках указана максимальная температура для кратковременного использования.
  • Работает в нейтральной или богатой кислородом атмосфере.
  • Для изоляции электродов используются фарфор, кварц, стекловолокно, эмали и асбест.

  Заявка

  Изделия из рассмотренных сплавов используются для изготовления хромель-алюмелевых термопар (ХАТ).Предназначены для измерения отрицательных и положительных (до 1300 ° С) температур. Описываемые продукты используются в нагревательных устройствах промышленных печей, энергетическом оборудовании, лабораторных приборах и научном оборудовании.

  Цены

  См. Раздел «Стоимость» для получения информации о ценах и наличии хромелевых и алюмелевых проводов для термопар.

  KP / KN / Chromel / Alumel провод термопары K тип

  KP / KN / Chromel / Alumel провод термопары

  1.ПОЧЕМУ ВЫБРАТЬ WISDOM ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЕ ТЕРМОПРОВОДЫ?

  Все наше сырье производится из первоклассного материала, а не из вторичного сырья.У нас более 25 лет опыта в производстве сплавов для нагрева сопротивления.

  На рынке не все провода для термопар имеют стандартные свойства и значение ЭДС. Профессионализм и надежность — это душа нашего бизнеса.

  2. ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУРЫ И ДОПУСК ДЛЯ ТЕРМОПАРЫ:

  Тип		Стандартный	Диапазон рабочих температур (° C)		Долговременный допуск (° C)			196
  Кратковременный	Класс	Диапазон температур	Допуск
  Тип K		GB / T2614 K	1200	9407	9000 9034 1	± 1.5 ° C / ± 0,4% t
  						II	-40 ~ 1300	± 2,5 ° C / ± 0,75% t
  Тип N		GB / T17615 N	1200	1300	I	-40 ~ 1100	± 1,5 ° C / ± 0,4% t
  					II	-40 ~ 1300	± 2,5 ° C / ± 0,75% t
  Тип E		GB / T4993 E	750	900	I	-40 ~ 800	± 1.5 ° C / ± 0,4% t
  					II	-40 ~ 900	± 2,5 ° C / ± 0,75% t
  Тип J		GB / T4994 J			600	750	I	0 ~ 750	± 1,5 ° C / ± 0,4% t
  							II		± 2,5 ° C / ± 0,75% t

  					I	-40 ~ 350	± 0,5 ° C / ± 0,4% t
  Тип T		GB / T2903 T	300	000 II		± 1 ° C / ± 0.75% t
  					III	-200 ~ 40	± 1 ° C / ± 1,5% t

  3. ПРОВОДА WISDOMTHERMOCOUPLE:

  1) Изготовлены в соответствии с международным качеством. Система (ISO9001)

  2) Стабильное значение ЭДС и длительный срок службы

  3) Сертификат заводских испытаний будет предоставлен после производства

  4) Диапазон размеров проволоки: ленты 0,018-10 мм: ленты 0,05-0,2 * 2-6 мм : 0,05-5 * 5-250 мм

  5) Хорошие методы упаковки для предотвращения повреждений товара во время доставки

  6) Индивидуальная этикетка, упаковка, обслуживание OEM

  7) Послепродажное обслуживание в течение 24 часов

  4.ОПИСАНИЕ ТЕРМОПАРНЫХ ПРОВОДОВ

  Термопара NiCr-NiSi (тип K) находит самое широкое применение во всех термопарах из недрагоценных металлов при температуре выше 500 ° C.Основной химический состав положительной ветви NiCr (KP): Ni≈90% и Cr≈10 %; отрицательная ветвь NiSi (KN) составляет Ni≈97% и Cr≈3%.