管道热电偶 温度热电偶

上一篇文章介绍了热电阻的相关知识,本文介绍了热电偶的相关知识。与热电阻相比,热电偶在我们的生活中很少遇到。一些家用电器中会内置一些温度传感器,有些会用到热电偶。

一、测量原理

两种不同成分的材料导体形成一个闭环。当两端有温度梯度时,回路中就会有电流,两端之间就会有电动势——热电动势。这种现象被称为热电效应。

闭合回路中的热电势由温差势和接触势两种势组成。

热电势:两个不同的导体形成一个闭合回路。当两个接触点处于不同的温度时,接触点之间就会产生电动势,回路中就会出现电流。这种现象称为热电现象,产生的电动势称为热电势。

接触电动势:由于不同的金属材料具有不同的自由电子密度,当两种不同的金属导体接触时,接触面上会发生电子扩散。电子的扩散速率与两个导体的电子密度有关,并与接触区域的温度成比例。

管道热电偶 温度热电偶插图

二、热电偶的定义

通过两种不同的导体或半导体的组合将温度转换成热电动势的传感器称为热电偶。

每个单独的导体或半导体称为热电极。

置于热源中的一端称为工作端,或称测量端和热端;另一端是自由端或冷端。

热电偶温度计的测量范围很宽,可以测量从-270℃到1800℃的介质温度。还记得热电阻的测量范围吗?请查看上一篇文章。

第三,计算

对于分体式热电偶,在实际使用过程中,热电偶长度有限,参考端温度(假设为t0 ‘)无法维持在0度,受现场环境影响较大,因此存在潜在误差E(t0 ‘,0),需要对参考端温度进行处理。

第四,温度补偿

在实际使用过程中,自由端温度(假设为0)往往不是维持在0度,受环境影响较大,因此存在潜在误差E(to,0),需要对自由端温度进行处理。

解决方案:

补偿导线法、计算修正法、自由端恒温法和自动补偿法(补偿电桥法)

我们常用的补偿方法是补偿导线法。为什么?

热电极长度有限,冷端受被测对象温度变化的影响,需要将热电偶的冷端延长到温度恒定或温度波动小的地方。这时候就需要选择与被连接热电偶热电性能相同的热电偶,实现了冷端的迁移,测量准确,降低了成本。

五、热电极材料

根据热电偶芯的材质不同,可分为以下八种带刻度数的热电偶,分别为B、R、S、K、N、E、J、t,各种热电偶温度计的特点及应用如下:

其中B、R、S R、S属于铂热电偶。因为铂属于贵金属,所以也全部称为贵金属热电偶,其余称为廉价金属热电偶。常用的是K型和S型热电偶。

不同材料测量的温度范围也不同,图中显示了各种材料的特点和应用场合。k型热电偶分度表

六、热电偶分类

热电偶分为普通型和铠装型。

普通热电偶:一般由热电极、绝缘套管、保护套管、接线盒等部件组成。

绝缘材料通常采用带孔的耐高温陶瓷管,热电极从孔中穿过,防止两电极间短路。保护套的材料应耐高温、耐腐蚀、气密性好、机械强度高,用于保护热电极免受化学腐蚀和机械损伤。不锈钢保护套是一种常见的保护套,可用于温度在900度以上的场合。

铠装热电偶:主要由热电极、绝缘材料和金属管套经拉伸成型而成。
外壳材料一般为铜、不锈钢或镍基高温合金;热电极和套管之间填充有绝缘材料粉末。
铠装热电偶芯可以做得很薄,一般1-8mm,可以根据工况的测量要求任意弯曲。

防爆热电偶:基于间隙防爆原理,设计了具有足够强度的接线盒等元件,将所有会产生火花、电弧、危险温度的元件密封在接线盒腔内。当腔体内发生爆炸时,可以通过接合面之间的间隙进行灭火和冷却,使爆炸后的火焰和温度无法传递到腔体外,从而进行防爆。

七。集成热电偶

集成热电偶由外壳、变送器、热电偶芯和保护套组成。

八、热电偶的特点

安装简单,维护更换方便,测量精度高,耐冲击型,适用于振动场合,耐高温,测温范围广,能测量1000度以上的高温,甚至达到1800度,耐用性好,使用寿命长,比热电阻等其他测温仪表贵。

九、安装

为了使热电偶的测量端与被测介质进行充分的热交换,应合理选择测点的位置,尽量避免安装在阀门、弯头、管道和设备的死角附近。

插入深度要求:测量端应有足够的插入深度。在设备中安装热电偶时,如果条件允许,保护管端部应尽可能靠近其中心;在管道上安装热电偶时,保护管端部应超出管道中心线约(5 ~ 10) mm。

插入方向要求:保证测温元件与介质有足够的接触,最好逆着被测介质的流向插入或插入垂直管道安装。

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