Termokupllarla yüzey sıcaklıklarının ölçülmesi

Bulunmuyor tek tip termokuplkatı cisimlerin (yüzey termokuplları) yüzey sıcaklığını ölçmek için tasarlanmıştır. Mevcut yüzey termokupl tasarımlarının bolluğu, öncelikle sıcaklıkları ölçülecek olan yüzeylerin ölçüm koşullarının ve özelliklerinin çeşitliliğinden kaynaklanmaktadır.

Endüstriyel uygulamada farklı geometrik şekillere sahip yüzeylerin, sabit ve dönen cisimlerin, elektriksel olarak iletken cisimlerin ve yalıtkanların, ısıl iletkenliği yüksek ve düşük olan cisimlerin, pürüzsüz ve pürüzlü cisimlerin sıcaklıklarının ölçülmesi gerekmektedir. Bu nedenle, bazı koşullarda kullanıma uygun yüzey termokuplları diğerlerinde uygun değildir.

Bir termokuplun kaynaklanmasıyla metal bir yüzeyin sıcaklığının ölçülmesi

Oldukça sık olarak, ısıtılmış ince metal plakaların veya katı cisimlerin sıcaklıklarını ölçmek için, test edilen yüzeye bir termokupl bağlantısı doğrudan lehimlenir veya kaynaklanır.Bu sıcaklık ölçümü yöntemi, yalnızca belirli önlemler alındığında kabul edilebilir olarak kabul edilebilir.

Plakanın yüzeyi ile termokuplların bağlantı bilyesi arasındaki ısı alışverişi, esas olarak bağlantı yüzeyinin bir parçası olan temas yüzeylerinden ve bağlantı noktasına bitişik termoelektrotlardan geçen ısı akışı ile gerçekleştirilir. Bir dereceye kadar, ısı değişimi, plaka ile termoelektrot bağlantı yüzeyinin onunla temas halinde olmayan kısmı arasındaki radyasyonla gerçekleşir.

Öte yandan, bağlantı yüzeyinin plaka ve termokupl termoelektrotları ile temas halinde olan kısmı, plakayı çevreleyen daha soğuk cisimlere radyasyon ve bağlantıyı yıkayan hava akışlarına konvektif ısı transferi nedeniyle termal enerji kaybeder.

Böylece bağlantı ve bitişik termokupl termoelektrotları, plaka temas yüzeyi boyunca bağlantı noktasına sürekli olarak sağlanan termal enerjinin önemli bir bölümünü dağıtır.

Dengenin bir sonucu olarak, bağlantı noktasının ve plaka yüzeyinin bitişik kısmının sıcaklığı, plakanın bağlantı noktasından uzaktaki bölümlerinin sıcaklığından çok daha düşük çıkar (ince plakaların yüksek sıcaklıklarını ölçerken, Bu sistematik ölçüm hatası yüzlerce dereceye ulaşabilir).

Bağlantı elektrotları ve termokupl tarafından dağıtılan ısı akısı miktarı azaltılarak bu hata azaltılır.Bu amaçla, mümkün olan en ince termoelektrotlardan yapılmış termokuplların kullanılması yararlıdır.

Termoelektrotların kendileri plakadan hemen çıkarılmamalıdır, ancak önce termoelektrotların en az 50 çapına eşit bir mesafede plaka ile termal temas halinde yerleştirmek daha iyidir.

Unutulmamalıdır ki termoelektrotların plakası ve yüzeyi oksitlenmezse plaka tarafından kapatılabilir ve ölçülen termoelektrik güç. vesaire. v. termokupl termokupl bağlantısının sıcaklığına değil, termokuplun yüzeyle temas noktasının sıcaklığına karşılık gelecektir.

Bu durumda, termoelektrotlar ve plaka arasına ince bir elektrik yalıtımı tabakası, örneğin ince bir mika tabakası yerleştirilmelidir. Radyasyon ve konvektif ısı transferinden kaynaklanan kayıpları azaltmak için bağlantının tüm yüzeyinin ve termoelektrot alanının bir ısı yalıtımı tabakasıyla, örneğin bir refrakter kaplamayla kaplanması da önerilir.

Bu önlemlere uyularak metal parçaların yüzey sıcaklığının birkaç derece içinde ölçülmesini sağlamak mümkündür.

Bazen metal plakanın yüzeyine kaynak yapılan termokupl bağlantısı değil, birbirinden belirli bir mesafedeki termokupllarıdır.

Bir metal yüzeyin sıcaklığını ölçmenin bu yöntemi, yalnızca termoelektrotların iki kaynak noktasındaki plakaların sıcaklıklarının eşitliğine güven varsa kabul edilebilir olarak kabul edilebilir. Aksi takdirde, termokupl devresinde parazitik termoelektrik güç görünecektir. D. Plaka malzemesi ile termoelektrot malzemelerinden geliştirilmiştir.

Aşağıda yay, yama ve süngü gibi termokuplların bir açıklaması bulunmaktadır.Sabit cisimlerin yüzey sıcaklıklarını ölçmek için kullanılırlar.

Fiyonklu termokupl (şerit)

Burun termokupl, 300 mm uzunluğunda, 10 - 15 mm genişliğinde, lehimlenmiş veya kaynaklanmış iki metal veya alaşımdan (örneğin, kromel ve alümel) yapılmış bir şerit şeklinde yapılmış hassas bir eleman ile donatılmıştır. alın ve 0,1 - 0,2 mm kalınlığa kadar yuvarlandı...

Ortası mafsallı bandın uçları, bandın her zaman gergin olması için yay şeklindeki yaylı sapın uçlarındaki izolatörlere sabitlenmiştir. Uçlarından ölçüm cihazının (milivoltmetre) terminallerine kadar, bandın iki yarısı ile aynı malzemelerden yapılmış teller vardır.

Dışbükey bir yüzeyin sıcaklığını ölçmek için, kiriş ısıl çifti orta kısımdan bu yüzeye bastırılır, böylece yüzey birleşim yerinin her iki tarafında en az 30 mm'lik bölümler için bantla kaplanır.

domuz termokupl

Bir termokupl oluşturan termoelektrotlar, kırmızı bakır diskin açık deliklerine lehimlenir. Yapının mekanik mukavemetini sağlamak için 2 - 3 mm çapında termoelektrotlar kullanılır. Diskin alt yüzeyi ("yama"), termokuplun sıcaklığı ölçmesi amaçlanan yüzeye kalıplanır.

Yama termokuplunun termoelektromotor kuvveti, termoelektrotların yamanın metali tarafından kapatılmasının bir sonucu olarak oluşur. İyi lehimlemede bu kapanma, yamanın içine gömülmüş termoelektrot bölümlerinin tüm yüzeyi üzerinde gerçekleşir.Ancak en düşük dirençli elektrik devresi esas olarak yamanın üst yüzey tabakası tarafından oluşturulur ve bu tabakanın sıcaklığı esas olarak termoelektrik gücü belirler. vesaire. v. termokupllar.

Yama termokuplunun ısı dengesi denklemleri, yamanın dış yüzeyinden konvektif ve ışınımsal ısı transferinin bir sonucu olarak dağılan ısı akısına ek olarak büyük bir farkla, şerit termokupl için yukarıda yapılanlara benzer. termal iletkenlikleri nedeniyle termoelektrot yamaları tarafından emilen dağıtılan ısı akışının bir kısmının dikkate alınması önemlidir.

Aşağıdaki durumu dikkate almak gerekir. Termoelektrotlar, farklı termal iletkenlik katsayısı değerlerine sahip farklı metallerden veya alaşımlardan yapılır. Bu nedenle, örneğin, PP tipi platin-rodyum termokupl termokupl, ikinci termokupl - platinin yarısı olan bir termal iletkenlik katsayısı ile karakterize edilir.

Termoelektrotların çapları aynı ise, termoelektrotların termal iletkenlik katsayılarının değerlerindeki fark, termoelektrotların elektrikle temas ettiği yerlerde bir sıcaklık farkı oluşmasına yol açacaktır. termokupl devresinde parazitik termoelektrik enerjinin ortaya çıkmasına neden olacak yama. vesaire. ile

Pim termokupl

Bu tip termokupllar, öncelikle nispeten yumuşak metallerin ve alaşımların yüzey sıcaklıklarını ölçmek için kullanılır. Bir bayonet termokupl için, yeterince sert alaşımlardan, örneğin 3-5 mm çapında krom ve alümelden yapılmış termoelektrotlar kullanılır.

Termokupl termoelektrotlarından biri kafaya sabit bir şekilde sabitlenir ve ikincisi kendi ekseni üzerinde hareket edebilir ve çalışmaz durumda, ucu birinci termoelektrodun ucunun altındaki bir yay tarafından çekilir. İki termoelektrodun uçları sivridir.

Oldukça büyük bir nesneye bir termokupl getirildiğinde, nesnenin yüzeyi önce hareketli termoelektrodun ucuna dokunur. Kafaya uygulanan ek basınçla, termoelektrot ucu nesnenin yüzeyiyle buluşana kadar termoelektrot kafaya girer. Her iki nokta daha sonra nesnenin yüzeyindeki yüzey oksit filmini deler ve bu metal termokuplun elektrik devresini kapatır.

Termokupl, termoelektrotların uçlarının iyi bir şekilde keskinleştirilmesiyle, yumuşak, kolayca delinen bir oksit film ile demir dışı metallerin yüzeylerinin sıcaklıklarını ölçmek için güvenilir sonuçlar verir.

Künt uçlu bir bayonet termokupl kullanılması, iki termoelektrodun nesne ile temas yüzeylerinin nispeten geniş olmasına yol açar, bunun sonucunda termokuplların uçlarının temas ettiği yerlerde nesnelerin yüzeyleri soğur ve termokupl açıkça hafife alınmış sıcaklık okumaları verir. Bununla birlikte, 20-30 saniye sonra, nesnenin çevresindeki alanlardan gelen ısı, soğutulan bölümü ve bununla birlikte termoelektrotların uçlarını ısıtır.

Bu nedenle, temas anında küt uçlu bir süngü termokupl, nesnenin sıcaklığının hafife alınmış okumalarını verir, ardından birkaç on saniye içinde okumaları artar ve asimptotik olarak sabit bir değere yaklaşır.Bu kararlı değer, nesnenin yüzey sıcaklığının gerçek değerinden daha fazla farklılık gösterir, termoelektrotların künt uçlarının nesne ile temas yüzeyi ne kadar büyükse.

Yüzey termokupllarının kalibrasyonu

Yüzey termokuplunun sabit sıcaklığı, termokuplun temas halinde olduğu yüzeyin ölçülen sıcaklığından daha düşüktür. Bu sıcaklık farkı, çalışma koşullarına yaklaşan dış yüzeyinden ısı transferi koşulları altında yüzey termokuplunun kalibrasyonu nedeniyle büyük ölçüde açıklanabilir.

Bu konumdan, termokupl yüzeylerinin kalibrasyon karakteristiğinin, aynı termoelektrotlar tarafından oluşturulan, ancak aynı anda termostatlı bir alana daldırıldıklarında bir örnekle karşılaştırma yöntemiyle kalibre edilen bir termokuplun özelliğinden önemli ölçüde farklı olabileceği sonucu çıkar.

Bu nedenle, yüzey termokuplları termostatlara daldırılarak kalibre edilemez (termokuplları kalibre etmek için sıvı laboratuvar ısıtma termostatları). Bunlara farklı bir kalibrasyon tekniği uygulanmalıdır.

Yüzey termokuplları, ince cidarlı sıvı termostatın dış metal yüzeyine gerekli basınç uygulanarak kalibre edilir. Termostatın içindeki ısıtılan sıvı iyice karıştırılır ve bir numune cihazı ile sıcaklığı ölçülür.

Termostatın dış yüzeyi bir ısı yalıtım tabakası ile kaplanmıştır. Isı yalıtımı, ısıl çiftin uygulandığı termostatın yüksekliğinin yaklaşık yarısı kadar olan dış yüzeyin sadece küçük bir alanını kapsamaz.

Bu tasarımda termostatın metal yüzeyinin yüzey termokuplunun altındaki sıcaklığı, bir derecenin birkaç onda birini geçmeyen bir hata ile termostatın içindeki sıvının sıcaklığına eşit kabul edilebilir.