ترموکوپل چیست
ترموکوپل ها حسگری رایج برای اندازه گیری دما در صنایع مختلف می باشد وبا ترانسمیترهای دما، تنظیم کننده ها و نمایشگرهای دیجیتال به منظور اندازه گیری مستقیم یا کنترل دمای مایعات بخارو محیط های گازی و سطوح جامد از دمای 0تا1800 درجه سانتی گراد استفاده می شود.
ترموکوپل از اتصال دوفلز غیر همجنس ساخته می شود. اگر نقطه اتصال ترموکوپل در معرض گرما قرار گیرد یک ولتاژ بسیار کم در حد مینی ولت در دوسر دیگر ترموکوپل به وجود می آید.
بنابراین می توان ترموکوپل را نوعی مولد برق دانست که برای تولید برق باید محل اتصال دو فلز حرارت داده شود، در نتیجه این حرارت برق بسیار کمی در دو سر آزاد ترموکوپل تولید می کند. در واقع زمانی که به محل اتصال این دو فلز حرارت داده می شود اختلاف پتانسیلی در دو سر مفتول به وجود می آید این اختلاف پتانسیلی با میزان حرارت وارد شده رابطه مستقیم دارد و با بررسی ولتاژ خروجی می توانیم درجه حرارت اعمال شده به ترموکوپل را مشخص کرد.
در ساخت و تولید ترموکوپل ها فلزات براساس مشخصه های زیر مورد توجه قرار می گیرند:
- نقطه ذوب فلز
- واکنش نسبت به تغییر شرایط اتمسفر
- خروجی ترموالکتریکی در ترکیب با دیگر فلزات
- میزان هدایت الکتریکی فلز در مقابل مقاومت
- پایداری و تکرار ناپذیری
- ساخت و به کارگیری آسان
- هزینه
سیم ترموکوپل پلاتینی
ترموکوپل ها براساس آلیاژهایی که در ساخت ان به کار رفته است در 12 نوع یا تیپ دسته بندی می شود:
نوع : Jاین سیم از آلیاژ آهن و مس و نیکل ساخته شده است و محدوده دمایی 210 – تا 1200 درجه سانتی گراد را در بر می گیرد و برای دمای پایین توصیه نمی شود. این توع سیم در محیط های خلاء قابل استفاده می باشد.
نوع K : این سیم از آلیاژ نیکل کروم و نیکل تشکیل شده است و محدوده دمایی 270 – تا 1320 درجه سانتی گراد را در برمی گیرد. این نوع سیم در صنعت استفاده می شود.
نوع T : در ساخت این نوع سیم از مس و نیکل استفاده شده است و محدوده دمایی 270 – تا 400 درجه سانتی گراد را دربرمی گیرد و در محیط های دارای رطوبت بالا و دمای پایین استفاده می شود.
نوع N : این سیم از آلیاژ نیکل کروم، سیلیسیم، نیکل کروم و منیزیم تشکیل شده است و محدوده دمایی 270 -تا 1300 درجه سانای گراد را شامل می شود. این سیم پایداری زیادی در دمای بالا از خود نشان می دهد.
نوع G: آلیاژ این سیم فلز تنگستن است و محدوده دمای آن 0 تا 2320 درجه سانتی گراد می باشد و در دمای زیر 339 درجه سانتی گراد و محیط های اکسید قابل استفاده نیست.
نوع C: این نوع سیم در محدوده دمایی 0 تا 2320 درجه سانتی گراد استفاده می شود. فلز به کار رفته در این سیم فلز تنگستن می باشد و از نظر شرایط محیطی قابل استفاده مانند نوع G می باشد.
نوع D : محدوده دمایی این سیم نیز 0 تا 2320 درجه سانتی گراد است فلز به کار رفته در این سیم تنگستن می باشد و از نظر شرایط محیطی مانند نوع G و Cمی باشد. تفاوت میزان تنگستن و رونیوم در این 3نوع موجب شده تا در دسته های جدا گانه قرار بگیرند.
نوع R/SX: آلیاژ این سیم ها مس و نیکل می باشد و برای ترموکوپل های نوع S و R نیز استفاده می شود.
نوع R : آلیاژ این سیم فلز پلاتین است و محدوده ی دمایی 50 – تا 1768 درجه سانتی گراد را شامل می شود از این سیم نمی توان در لوله های فلزی استفاده کرد و برای متیط با آلودگی بالا مناسب است.
( 87 درصد پلاتین و 13 درصد رادیوم )
نوع S: آلیاژ این نوع سیم پلاتین است ودر محدوده دمایی 50 – تا
1760 درجه سانتی گراد استفاده می شود این سیم ها را نمی توان در لوله های فلزی استفاده کرد و برای محیط هایی با آلودگی بالا و دمای بالا مناسب است. ( 90 درصد پلاتین و 10 درصد رادیوم )
نوع B: فلز به کار رفته در این سیم پلاتین می باشد و رنج دمایی 0 تا 1820 درجه سانتی گراد را در برمی گیرد. از این سیم ها نمی توان در لوله های فلزی استفاده کرد و برای محیط هایی با آلودگی بالا و دمای بالا مناسب است. ( 70 درصد پلاتین و 30 درصد رادیوم)
ترموکوپل های نوع R S B دارای فلز پلاتین هستنید که به آن ها ترموکوپل های پلاتینی نیز گفته می شود اما با توجه به درصد متفاوت آلیاژ پلاتین و رودیوم در ساخت آن در ۳ دسته متفاوت قرار گرفته اند چراکه با این درصد های متفاوت بازه گرمایی آنها نیز تغییر پیدا کرده است.
ویژگی سیم ترموکوپل پلاتینی
قطر سیم ترموکوپل پلاتین _ رادیوم 0.5 میلیمتر و میزان انحراف آن 0.015 میلیمتر است و ترکیب شیمیایی الکترود مثبت آن از آلیاژ پلاتین رادیوم با رادیوم 30 درصد است و الکترود منفی آن با رودیوم 6 درصد ساخته شده است.حداکثر دمای استفاده طولانی مدت از سنسورهای پلاتین _ رودیوم 1600 درجه سانتی گراد و حداکثر دمای استفاده در کوتاه مدت 1800 درجه سانتی گراد است.غلاف محافظ کوراندوم و سیم آلیاژ پلاتین_ ایریدیم با خلوص بالا است. این نوع ، مقاومت بالایی درجه حرارت بالا دارد و میزان دقت در انداره گیری نیز بالا و دقیق است.
کاربرد سیم ترموکوپل پلاتینی
ترموکوپل پلاتینی برای محیط های اکسیدی و خنثی استفاده می شود. از آن برای مدتی کوتاه در محیط خلاء می توان استفاده کرد برای محیط هایی که جو در آن کاهش پیدا می کند یعنی اتمسفرهای حاوی بخار های فلزی و غیر فلزی مناسب نیستند.سیم ترموکوپل پلاتینی در بخش های تولید با در جه حرارت بالا انیز کاربرد دارد مثلا اندازه گیری دما در صنایع شیشه و سرامیک و صنایع غذایی.این سنسورها در متالوژی پودر، کوره های خلاء، کوره ذوب، کوره فولادی، کوره صنعتی، حمام نمک، کوره پخت و سایر تجهیزات و تولیدات صنعتی استفاده می شود.
مزایای مفتول ترموکوپل پلاتینی
سنسورهای تشکیل شده از فلزات نجیب ( پلاتین و رودیوم) داری ویژگی هایی چون دقت بالا، پایداری منحصر به فرد، دامنه وسیع گرمایی، عمر طولانی و کارایی بالا می باشد. ترموکوپل های پلاتین رودیوم برای محیط های اکسیدی و خنثی استفاده می شود و برای محیط هایی با آلودگی و دمای بالا مناسب است.ظاهر انواع ترموکوپل های پلاتین _ رودیوم به دلیل نیازهای مشتری و کار بردهای مورد نظر متفاوت است اما ساختار اصلی آن ها تقریبا یکسان است که شامل الکترودهای گرم، غلاف محافظ و جنس متریال می شود.
معایب سیم ترموکوپل پلاتینی
سیم ترموکوپل پلاتینی از نظر ترموالکتریک دارای حساسیت کمی است و میزان مقاومت مکانیکی در دمای بالا بسیار کم است و نسبت به آلودگی ها حساس اند. سیم ترموکوپل پلاتینی برای استفاده در لوله ای فلزی مناسب نیست.از دیگر نقاط ضعف این نوع ترموکوپل ها قیمت بالا، حساس دربرابرضربه و عدم امکان اندازه گیری دمای منفی می بلشد.
قیمت سیم ترموکوپل پلاتینی
اگر بخواهیم ترموکوپل ها را براساس قیمت بررسی کنیم ایتدا باید آن را به دو گروه تقسیم نمود که شامل ترموکوپل های فلز پایه( KوTو N )ترموکوپل های فلزات قیمتی ( BوS و R ) می باشد و محدوده دمایی 180 تا 1800 درجه یانتی گراد را در برمی گیرد.علاوه برآلیاژ بکار رفته در ترموکوپل ها محدوده دمایی قابل تحمل سیم ترموکوپل پلاتین نیز می تواند بر قیمت آن تاثیر مستقیم داشته باشد.
خرید سیم ترموکوپل پلاتینی
در قیمت گذاری ترموکوپل دو عامل جنس آلیاژ و محدوده دمای قابل اندازه گیری از اهمیت بالایی برخوردار است.درزمان خرید سیم ترموکوپل پلاتینی باید توجه داشت که سیم از مواد باکیفیت ساخته شده باشد تا موجب هدر رفت سرمایه و بازدهی پایین در پروژه مورد نظر نشود.در زمان خرید سیم ترموکوپل باید به دمای محیط مورد نظر توجه داشت مثلا اگر محدوده ی دما بین 1000 تا 1400 درجه سانتی گراد باشد ترموکوپل پلاتین _ رودیوم بهترین گزینه برای انتخاب شما می باشد.
زمانی که از ترموکوپل در درجه حرارت بالا استفاده می کنید توصیه می شود از دو سنسور استفاده کنید تا عمر مفید سیم ترموکوپل پلاتین_ رودیوم در این محدوده دمایی تضمین شود.
در هنگام انتخاب ترموکوپل به نکات زیر توجه کنید:
- توجه به رنج دمای ترموکوپل
- جنس غلاف ترموکوپل
- کلاس دقتی ترموکوپل
- طول غلاف ترموکوپل
- قطر سیم داخل ترموکوپل
