تطبيق مقياس الحرارة الحراري في هندسة الطاقة الكهرومائية

تنتمي مقاييس الحرارة الحرارية إلى أدوات قياس درجة حرارة التلامس. يقيس درجة الحرارة بناءً على مبدأ التأثير الحراري ، والمعروف أيضًا باسم تأثير SEEBECK ، وهو عنصر قياس درجة الحرارة شائع الاستخدام في أدوات قياس درجة الحرارة. تقدم هذه المقالة بشكل أساسي تطبيق أجهزة قياس الحرارة الحرارية في هندسة الطاقة الكهرومائية للمرجعية للقراء.

1. المبدأ الأساسي للمقسم الحراري
تنتمي مقاييس الحرارة الحرارية إلى أدوات قياس درجة حرارة التلامس. يقيس درجة الحرارة بناءً على مبدأ التأثير الحراري ، والمعروف أيضًا باسم تأثير SEEBECK ، وهو عنصر قياس درجة الحرارة شائع الاستخدام في أدوات قياس درجة الحرارة. توصيل الموصلات A و B من مواد مختلفة في حلقة مغلقة ، مع نهاية واحدة في ملامسة نقطة قياس درجة الحرارة تسمى نهاية القياس (أو نهاية العمل) والطرف الآخر يسمى الطرف المرجعي (أو الطرف الحرة). إذا كانت درجة الحرارة T و T {{0}} في نهاية القياس ونهاية المرجع مختلفة ، يتم إنشاء EAB المحتملة الحرارية (t ، t 0) بين A و B في الدائرة ، والتي تسمى تأثير SEEBECK أو تأثير حراري. يختلف حجم EAB مع مادة الموصلات A و B ، وكذلك درجات الحرارة T و T 0 في كلا الطرفين. هذا النوع من الدائرة يسمى النموذج الأولي الحراري. في التطبيقات العملية ، يتم لحام إحدى طرفي A و B معًا كطرف قياس للحرارة ووضعه في درجة الحرارة المقاسة T ، بينما يتم فصل الطرف المرجعي وتوصيله بأداة العرض بسلك ، ويتم الحفاظ على درجة الحرارة T0 عند نقطة التلامس من الطرف المرجعي. تختلف الإمكانات المقاسة بواسطة أداة العرض فقط مع درجة الحرارة المقاسة.
عندما يتم توصيل مادة معدنية ثالثة بدائرة حرارية ، طالما أن درجة حرارة التلامس في المادة هي نفسها ، فإن الإمكانات الحرارية التي تم إنشاؤها بواسطة الحرارية ستظل دون تغيير ولن تتأثر بتوصيل المعدن الثالث بالدائرة. لذلك ، عند استخدام مزدوجة حرارية لقياس درجة الحرارة ، يمكن توصيل أداة قياس لقياس الإمكانات الكهروضوئية الحرارية ، ويمكن تحديد درجة حرارة الوسط المقاس.
وفقا للعلاقة بين الإمكانات الحرارية ووظيفة درجة الحرارة. يمكن تحويلها إلى جدول معايرة حرارية. يتم الحصول على جدول التخرج تحت حالة درجة حرارة النهاية الحرة إلى =0. المزدوجات الحرارية المختلفة لها جداول التخرج المختلفة.
من الناحية النظرية ، يمكن تكوين أي نوعين من الموصلات في الحرارية ، ولكن في الواقع ، لا يمكن استخدام جميع المواد لصنع الحرارية. لذلك ، يجب أن تفي مادة القطب الكهربائي الحراري بالمتطلبات التالية:
(1) يمكن للمواد الحرارية أن تولد إمكانات عالية الحرارية عند التعرض لدرجة الحرارة ، والعلاقة بين إمكانات الكهروضوئية ودرجة الحرارة ويفضل أن تكون علاقة ذات قيمة واحدة خطية أو خطية تقريبًا ؛
(2) يمكن قياس درجات الحرارة المرتفعة ويتم تطبيقها محليًا على مدى درجة حرارة واسعة. بعد الاستخدام على المدى الطويل ، تظل خصائصه الفيزيائية والكيميائية وكذلك الخصائص الحرارية مستقرة ؛
(3) مطلوب المادة معامل درجة حرارة منخفضة من المقاومة ، والمقاومة الكهربائية العالية ، والتوصيل الجيد ، والقدرة الحرارية الصغيرة ؛ استنساخ جيد ، مريح للإنتاج الضخم والتبادل ، وسهل تطوير طاولة تصنيف موحدة ؛
(4) الأداء الميكانيكي الجيد والمواد الموحدة ؛
(5) موارد وفيرة وأسعار بأسعار معقولة.
من أجل ضمان التشغيل الموثوق والمستقر للمزولات الحرارية ، تكون المتطلبات التالية مطلوبة:
(1) يجب أن يكون لحام الأقطاب الكهربائية الحرارية اللذين يشكلون الحرارية ثابتة وآمنة ؛
(2) يجب عزل القطبين الحراريين بشكل جيد عن بعضهما البعض لمنع الدوائر القصيرة ؛
(3) يجب أن تكون العلاقة بين سلك التعويض والنهاية الحرة للحرارة مريحة وموثوقة ؛
(4) يجب أن يضمن الأكمام الواقية العزلة الكافية بين القطب الحراري والوسائط الضارة. تشمل خصائص مقاييس الحرارة الحرارية:
(1) دقة القياس العالية. لأن thermocouple على اتصال مباشر مع الكائن المقاس ولا يتأثر بالوسيط الوسيط.
(2) نطاق قياس واسع. يمكن أن يقيس المزوم الحراري الشائع بشكل مستمر من -50 إلى +1600 ، في حين أن بعض المزدوجات الحرارية الخاصة يمكن أن تقيس درجات حرارة منخفضة مثل -269 درجة (مثل chromium من الحديد الذهبي) ودرجة عالية من الدرجة {4}} (مثل الرنغستن rhenium).
(3) بناء بسيط وسهل الاستخدام. عادة ما تتكون المزدوجات الحرارية من نوعين مختلفين من الأسلاك المعدنية ، ولا يقتصر على الحجم أو الفتح. لديهم أكمام واقية من الخارج ، مما يجعلها مريحة للغاية للاستخدام. ThermoCouple هو عنصر استشعار درجة الحرارة يمكنه تحويل إشارات درجة الحرارة إلى إشارات محتملة للكهروضوئية. من خلال التعاون مع أدوات القياس الكهربائية ، يمكن قياس درجة الحرارة المقاسة.
2. اختيار مقياس الحرارة الحراري
يمكن تقسيم المزدوجات الحرارية الشائعة الاستخدام إلى فئتين: المزدوجات الحرارية القياسية والمزدوجات الحرارية غير القياسية. يشير الحرارية القياسية إلى الحراري الذي يتم تحديد إمكاناته الحرارية وعلاقة درجة الحرارة ، والخطأ المسموح به ، ومقياس قياسي موحد في معيار ***** ، ولديه أداة عرض مطابقة متاحة للاختيار. لا يتم استخدام المزدوجات الحرارية غير الموحدة على نطاق واسع أو بنفس ترتيب المازوم الحراري الموحد ، وعموما لا يوجد لديه جدول معايرة موحد. يتم استخدامها بشكل أساسي للقياسات في بعض المناسبات الخاصة. يتم إنتاج المزدوجات الحرارية الموحدة وفقًا لمعايير IEC ******. تشمل علامات الانقسام من المزدوجات الحرارية بشكل أساسي S و R و B و N و K و E و J و T ، وما إلى ذلك ، ومن بينها ، S ، R ، و B تنتمي إلى المزايا الحرارية المعدنية الثمينة ، بينما N و K و K و J و J و T تنتمي إلى مزدوجة حرارية معدنية منخفضة التكلفة.
خاصية مقياس S هي أداء قوي مضاد للأكسدة ، ومناسبة للاستخدام المستمر في جو مؤكسد وخامل ، مع درجة حرارة الاستخدام على المدى الطويل 1400 درجة ودرجة حرارة استخدام قصيرة الأجل تبلغ 1600 درجة. من بين جميع المزدوجات الحرارية ، يكون مستوى دقة علامة S هو * * * وعادة ما يتم استخدامه كقوة حرارية قياسية ؛
بالمقارنة مع مقياس S ، فإن مقياس R له أداء متطابق تقريبًا باستثناء زيادة بنسبة 15 ٪ في إمكانات الطاقة الحرارية ؛
تتمتع علامة B Quality بإمكانية حرارة صغيرة جدًا في درجة حرارة الغرفة ، لذلك لا يلزم عمومًا أسلاك التعويضات أثناء القياس. درجة حرارة استخدامها طويلة الأجل هي 1600 درجة ، ودرجة حرارة استخدامها قصيرة الأجل 1800 درجة. يمكن استخدامه في الأجواء المؤكسدة أو المحايدة ، وكذلك للاستخدام على المدى القصير في ظل ظروف الفراغ.
خصائص مقياس N هي مقاومة قوية للأكسدة في درجة الحرارة عند 1300 درجة ، والاستقرار الجيد على المدى الطويل للإمكانات الكهروإجهادية والتكاثر للدورات الحرارية قصيرة الأجل ، ومقاومة جيدة للإشعاع النووي ودرجة الحرارة المنخفضة. يمكن أن تحل جزئيا استبدال مقياس S thermocouple ؛
خاصية مقياس K هي أداء قوي مضاد للأكسدة ، وهو مناسب للاستخدام المستمر في جو مؤكسد وخامل ، مع درجة حرارة الاستخدام على المدى الطويل 1000 درجة ودرجة حرارة استخدام قصيرة الأجل تبلغ 1200 درجة. يستخدم على نطاق واسع في جميع المزدوجات الحرارية.
تتمثل خاصية علامة التقسيم الإلكتروني في أنه يحتوي على إمكانات كبيرة للحرارة وحساسية عالية بين المزدوجات الحرارية شائعة الاستخدام. مناسبة للاستخدام المستمر في جو مؤكسد وخامل ، مع نطاق درجة حرارة 0-800 ؛
تتمثل خاصية علامة تقسيم J في أنه يمكن استخدامها في كل من الأجواء المؤكسدة (مع حد درجة الحرارة العليا من 750 درجة) وتقليل الأجواء (مع حد درجة الحرارة العليا 950 درجة) ، ومقاومة لتآكل H2 و CO غاز CO. يستخدم عادة في الصناعات التكرير والكيميائية ؛
تتمثل خاصية المقياس T في أن لديها أعلى مستوى دقة بين جميع المزدوجات الحرارية المعدنية منخفضة التكلفة ، وعادة ما تستخدم لقياس درجات الحرارة التي تقل عن 300 درجة.
نظرًا لحقيقة أن مواد المزدوجات الحرارية تكون باهظة الثمن بشكل عام (خاصة عند استخدام المعادن الثمينة) ، والمسافة بين نقطة قياس درجة الحرارة والأداة تكون بعيدة ، من أجل توفير المواد الحرارية وخفض التكاليف ، وعادة ما تستخدم أسلاك التعويضات لتمديد الطرف البارد (الطرف الحرة) للحرارة إلى غرفة مراقبة مستقرة لدرجة الحرارة وتوصيلها بأدوات الصك. تجدر الإشارة إلى أن وظيفة سلك التعويض الحراري هي فقط لتمديد القطب الكهربائي الحراري ونقل الطرف البارد من الحرارية إلى محطة الأداة في غرفة التحكم. لا يمكن القضاء على تأثير التغيرات في درجة الحرارة في الطرف البارد على قياس درجة الحرارة وليس له تأثير تعويض. لذلك ، يجب استخدام طرق تصحيح أخرى للتعويض عن تأثير درجة حرارة النهاية الباردة t {{0}} ≠ 0 درجة على قياس درجة الحرارة.
عند استخدام أسلاك التعويض الحرارية ، من المهم التأكد من أن النموذج يتطابق وأن القطبية غير متصلة بشكل غير صحيح. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة عند نهاية التوصيل بين سلك التعويض و thermocouple 100 درجة. يجب أن يتطابق نموذج معوض درجة حرارة الوصلات الباردة مع نموذج الحرارية ويتم استخدامه ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد ؛ عند توصيل معوض درجة حرارة الوصلات الباردة بالحرارة ، يجب عدم توصيل القطبية بشكل غير صحيح ؛ اضبط نقطة البداية للأداة بناءً على درجة حرارة التوازن للمعوض ، بحيث يشير المؤشر إلى درجة الحرارة عند نقطة التوازن ؛ لا تحتوي أدوات عرض آليات التعويض التلقائية على تعويضات مثبتة ؛ يجب تفتيش المعوضين ومعايرته بانتظام.
تحتوي مقاييس الحرارة الحرارية على مجموعة واسعة من التطبيقات في الإنتاج الصناعي. يجب أن يعتمد اختيار المزدوجات الحرارية أولاً على الحد الأعلى لدرجة الحرارة المقاسة ، ويجب إجراء الاختيار الصحيح للأقطاب الحرارية والأكمام الواقية ؛ حدد مواصفات وأبعاد thermocouple استنادًا إلى بنية وخصائص التثبيت للكائن الذي تم اختباره. يمكن تصنيف المزدوجات الحرارية إلى النوع الصناعي العادي والنوع المدرع ونوع خاص وفقًا لشكلها الهيكلي.