Pengukuran suhu permukaan dengan termokopel

Tidak wujud termokopel satu jenisdireka untuk mengukur suhu permukaan jasad pepejal (termokopel permukaan). Banyaknya reka bentuk termokopel permukaan sedia ada adalah disebabkan terutamanya oleh kepelbagaian keadaan pengukuran dan sifat permukaan yang suhunya akan diukur.

Dalam amalan perindustrian, adalah perlu untuk mengukur suhu permukaan dengan bentuk geometri yang berbeza, badan tetap dan berputar, badan pengalir elektrik dan penebat, badan dengan kekonduksian haba yang tinggi dan rendah, licin dan kasar. Oleh itu, termokopel permukaan yang sesuai untuk digunakan dalam beberapa keadaan adalah tidak sesuai untuk yang lain.

Mengukur suhu permukaan logam dengan mengimpal termokopel

Selalunya, untuk mengukur suhu plat logam nipis yang dipanaskan atau badan pepejal, simpang termokopel dipateri terus atau dikimpal ke permukaan yang sedang diuji.Kaedah pengukuran suhu ini hanya boleh dianggap boleh diterima jika langkah berjaga-jaga tertentu diambil.

Pertukaran haba antara permukaan plat dan bola penghubung termokopel terutamanya dilakukan oleh aliran haba yang melalui permukaan sentuhannya, yang merupakan sebahagian daripada permukaan simpang dan termoelektrod bersebelahan dengan simpang. Pada tahap tertentu, pertukaran haba berlaku melalui sinaran antara plat dan bahagian permukaan simpang termoelektrod yang tidak bersentuhan dengannya.

Sebaliknya, bahagian permukaan simpang yang bersentuhan dengan plat dan termokopel termoelektrod kehilangan tenaga haba akibat sinaran kepada badan yang lebih sejuk di sekeliling plat dan pemindahan haba perolakan ke aliran udara yang membasuh simpang.

Oleh itu, simpang dan termoelektrod termokopel bersebelahan menghilangkan sebahagian besar tenaga haba yang dibekalkan secara berterusan ke simpang melalui permukaan sentuhan plat.

Hasil daripada keseimbangan, suhu simpang dan bahagian bersebelahan permukaan plat ternyata jauh lebih rendah daripada suhu bahagian plat yang jauh dari simpang (apabila mengukur suhu tinggi plat nipis, ralat pengukuran sistematik ini boleh mencecah ratusan darjah) .

Ralat ini dikurangkan dengan mengurangkan jumlah fluks haba yang dilesapkan oleh elektrod simpang dan termokopel. Untuk tujuan ini, adalah berguna untuk menggunakan termokopel yang diperbuat daripada termoelektrod paling nipis yang mungkin.

Termoelektrod itu sendiri tidak boleh segera dikeluarkan dari plat, tetapi lebih baik meletakkannya terlebih dahulu dalam sentuhan haba dengan plat pada jarak yang sama dengan sekurang-kurangnya 50 diameter termoelektrod.

Perlu diingat bahawa jika plat dan permukaan termoelektrod tidak teroksida, ia boleh ditutup oleh plat dan kuasa termoelektrik yang diukur. dan lain-lain. v. termokopel akan sepadan dengan suhu bukan simpang termokopel tetapi dengan suhu titik sentuhan termokopel dengan permukaan.

Dalam kes ini, lapisan nipis penebat elektrik, contohnya kepingan mika nipis, harus diletakkan di antara termoelektrod dan plat. Ia juga disyorkan untuk menutup seluruh permukaan simpang dan kawasan termoelektrod dengan lapisan penebat haba, contohnya salutan refraktori, untuk mengurangkan kerugian akibat sinaran dan pemindahan haba perolakan.

Dengan mematuhi langkah berjaga-jaga ini, adalah mungkin untuk memastikan bahawa suhu permukaan bahagian logam diukur dalam beberapa darjah.

Kadang-kadang bukan sambungan termokopel yang dikimpal pada permukaan plat logam, tetapi termokopelnya pada jarak tertentu antara satu sama lain.

Kaedah mengukur suhu permukaan logam ini boleh dianggap boleh diterima hanya jika terdapat keyakinan dalam kesamaan suhu plat pada dua titik kimpalan termoelektrod. Jika tidak, kuasa termoelektrik parasit akan muncul dalam litar termokopel. d. s dibangunkan daripada bahan termoelektrod dengan bahan plat.

Di bawah ialah perihalan termokopel seperti bow, patch, dan bayonet.Ia digunakan untuk mengukur suhu permukaan badan pegun.

Termokopel dengan busur (reben)

Termokopel hidung dilengkapi dengan unsur sensitif yang dibuat dalam bentuk jalur yang diperbuat daripada dua logam atau aloi (contohnya, krom dan alumel) dengan panjang 300 mm, lebar 10 — 15 mm, dipateri atau dikimpal dalam dahi dan digulung hingga ketebalan 0.1 — 0.2mm...

Hujung jalur dengan sambungan di tengah dipasang pada penebat di hujung pemegang spring berbentuk busur supaya jalur itu tegang sepanjang masa. Dari hujungnya ke terminal alat pengukur (milivoltmeter) terdapat wayar yang diperbuat daripada bahan yang sama dengan dua bahagian pita.

Untuk mengukur suhu permukaan cembung, termokopel rasuk ditekan pada permukaan itu dari bahagian tengah supaya permukaan ditutup dengan pita, sekurang-kurangnya untuk bahagian 30 mm pada kedua-dua belah simpang.

Termokopel babi

Termoelektrod yang membentuk termokopel dipateri ke dalam lubang melalui cakera merah-kuprum. Untuk memastikan kekuatan mekanikal struktur, termoelektrod dengan diameter 2 - 3 mm digunakan. Permukaan bawah cakera ("tampalan") dibentuk ke dalam permukaan yang mana termokopel bertujuan untuk mengukur suhu.

Daya thermoelectromotive termokopel tampalan terbentuk hasil daripada penutupan termoelektrod oleh logam tampalan. Dalam pematerian yang baik, penutupan ini berlaku pada seluruh permukaan segmen termoelektrod yang tersembunyi di dalam tampalan.Tetapi litar elektrik dengan rintangan paling rendah terutamanya dibentuk oleh lapisan permukaan atas tampalan, dan suhu lapisan ini terutamanya menentukan kuasa termoelektrik. dan lain-lain. v. termokopel.

Persamaan imbangan haba termokopel tampalan adalah serupa dengan apa yang telah dilakukan di atas untuk termokopel jalur, dengan perbezaan yang selain daripada fluks haba terlesap akibat pemindahan haba perolakan dan sinaran dari permukaan luar tampalan, sangat besar. kepentingannya adalah untuk mengambil kira bahagian fluks haba terlesap yang disedut oleh tompok termoelektrod kerana kekonduksian termanya.

Ia adalah perlu untuk mengambil kira keadaan berikut. Termoelektrod diperbuat daripada logam atau aloi yang berbeza dengan nilai pekali kekonduksian terma yang berbeza. Oleh itu, sebagai contoh, termokopel termokopel platinum-rhodium jenis PP dicirikan oleh pekali kekonduksian terma iaitu separuh daripada termokopel kedua - platinum.

Jika diameter termoelektrod adalah sama, maka perbezaan dalam nilai pekali kekonduksian haba termoelektrod akan membawa kepada fakta bahawa perbezaan suhu terbentuk di tempat sentuhan elektrik termoelektrod dengan tampalan, yang akan membawa kepada kemunculan tenaga termoelektrik parasit dalam litar termokopel . dan lain-lain. dengan

Pin termokopel

Termokopel jenis ini digunakan terutamanya untuk mengukur suhu permukaan logam dan aloi yang agak lembut. Untuk termokopel bayonet, termoelektrod yang diperbuat daripada aloi yang cukup keras, contohnya chromel dan alumel dengan diameter 3-5 mm, digunakan.

Salah satu termoelektrod termokopel dipasang dengan tetap pada kepala, dan yang kedua boleh bergerak pada paksinya, dan dalam keadaan tidak berfungsi, hujungnya ditarik oleh spring di bawah hujung termoelektrod pertama. Hujung kedua-dua termoelektrod adalah runcing.

Apabila termokopel dibawa ke objek yang bersaiz besar, permukaan objek itu mula-mula menyentuh hujung termoelektrod alih. Dengan tekanan tambahan pada kepala, termoelektrod memasukinya sehingga hujung termoelektrod bertemu dengan permukaan objek. Kedua-dua titik kemudian menembusi filem oksida permukaan pada permukaan objek dan logam ini menutup litar elektrik termokopel.

Dengan penajaman yang baik pada hujung termoelektrod, termokopel memberikan hasil yang boleh dipercayai untuk mengukur suhu permukaan logam bukan ferus dengan filem oksida yang lembut dan mudah ditembusi.

Penggunaan termokopel bayonet dengan hujung tumpul membawa kepada fakta bahawa permukaan sentuhan kedua-dua termoelektrod dengan objek menjadi agak besar, akibatnya permukaan objek sejuk di tempat di mana hujung termokopel bersentuhan dan termokopel memberikan bacaan suhu yang dipandang rendah dengan jelas. Walau bagaimanapun, selepas 20 — 30 saat, haba yang datang dari kawasan sekeliling objek memanaskan bahagian yang disejukkan, dan dengannya hujung termoelektrod.

Oleh itu, termokopel bayonet dengan hujung tumpul pada saat sentuhan memberikan bacaan suhu objek yang dipandang rendah, selepas itu, dalam beberapa puluh saat, bacaannya meningkat, secara asimtotik menghampiri nilai yang stabil.Nilai stabil ini lebih berbeza daripada nilai sebenar suhu permukaan objek, lebih besar permukaan sentuhan hujung tumpul termoelektrod dengan objek.

Penentukuran termokopel permukaan

Suhu pegun termokopel permukaan adalah lebih rendah daripada suhu permukaan yang diukur dengan termokopel itu bersentuhan. Perbezaan suhu ini sebahagian besarnya boleh diambil kira disebabkan oleh penentukuran termokopel permukaan di bawah keadaan pemindahan haba dari permukaan luarnya, menghampiri keadaan operasi.

Dari kedudukan ini, ia berikutan bahawa ciri penentukuran permukaan termokopel boleh berbeza dengan ketara daripada ciri termokopel yang dibentuk oleh termoelektrod yang sama, tetapi ditentukur dengan kaedah perbandingan dengan contoh, apabila ia secara serentak direndam dalam ruang termostat.

Oleh itu, termokopel permukaan tidak boleh ditentukur dengan rendaman dalam termostat (termostat pemanasan makmal cecair untuk menentukur termokopel). Teknik penentukuran yang berbeza mesti digunakan untuk mereka.

Termokopel permukaan ditentukur dengan menggunakan tekanan yang diperlukan pada permukaan logam luar termostat cecair berdinding nipis. Cecair yang dipanaskan di dalam termostat dicampur dengan baik dan suhunya diukur dengan beberapa peranti sampel.

Permukaan luar termostat ditutup dengan lapisan penebat haba. Penebat haba tidak hanya meliputi kawasan kecil permukaan luar, iaitu kira-kira separuh ketinggian termostat, di mana termokopel digunakan.

Dalam reka bentuk ini, suhu permukaan logam termostat di bawah termokopel permukaan, dengan ralat tidak melebihi beberapa persepuluh darjah, boleh dianggap sama dengan suhu cecair dalam termostat.