Vrste in delovna načela termoelementov

Vrste in delovna načela termoelementov
Delovno načelo termoelementa:
When two different conductors and semiconductors A and B form a circuit with their two ends connected to each other, as long as the temperature at the two nodes is different, with one end having a temperature of T, called the working end or hot end, and the other end having a temperature of TO, called the free end (also known as the reference end) or cold end, a current is generated in the circuit, and the electromotive force present in the circuit is called the thermoelectric potencial. Pojav ustvarjanja elektromotivne sile zaradi temperaturnih razlik se imenuje učinek Seebeck. Obstajata dva učinka, povezana z Seebeckom: prvič, ko tok teče skozi povezavo med dvema različnima vodnikoma, se toplota absorbira ali sprosti (odvisno od smeri toka), ki se imenuje Peltierjev učinek; Drugič, ko tok teče skozi prevodnik s temperaturnim gradientom, prevodnik absorbira ali sprosti toploto (odvisno od smeri toka glede na temperaturni gradient), znan kot Thomsonov učinek. Kombinacija dveh različnih vodnikov ali polprevodnikov se imenuje termoelement. Termoelektrični potencial EAB (T, T 0) termoelementa je sestavljen iz kontaktnega potenciala in termoelektričnega potenciala. Kontaktni potencial se nanaša na električni potencial, ustvarjen na kontaktni točki med dvema različnima prevodnikoma ali polprevodnika, ki je povezan z lastnostmi obeh vodnikov ali polprevodnikov in temperaturo na kontaktni točki. Termoelektrični potencial se nanaša na potencial, ki nastane na dveh koncih istega prevodnika ali polprevodnika pri različnih temperaturah. Ta potencial je povezan le z lastnostmi prevodnika ali polprevodnika in temperaturo na obeh koncih in je neodvisen od dolžine, velikosti preseka in porazdelitve temperature vzdolž smeri dolžine prevodnika. Tako kontaktni kot termoelektrični potencial nastaneta zaradi različnih števila elektronov, koncentriranih na končnih točkah stika, ter termoelektrični potencial, izmerjen s termoelementom, je kombinacija obeh. Ko je vezje odklopljeno, obstaja razlika v elektromotivni sili △ V med odklopljenimi točkami A in B, katerih polarnost in velikost sta skladna s termoelektričnim potencialom v vezju. In določeno je, da se na hladnem koncu, ko tok teče od A do B, A imenujemo pozitivna elektroda, B pa negativna elektroda. Eksperimenti so pokazali, da je Δ V majhen, Δ v je neposredno sorazmeren Δ T. Diferencialni termoelektrični potencial δ V v primerjavi z Δ T je opredeljen kot hitrost termoelektričnega potenciala, znan tudi kot koeficient Seebeck. Znak in velikost koeficienta Seebecka sta odvisna od termoelektričnih lastnosti obeh vodnikov, ki sestavljata termoelemen in temperaturno razliko na stičišču. Vrste termoelementov
Običajno uporabljene termoelemente lahko razdelimo v dve kategoriji: standardni termoelementi in nestandardni termoelementi. Tako imenovani standardni termoelement se nanaša na termoelemen, ki ima nacionalni standard, ki določa razmerje med njegovim termoelektričnim potencialom in temperaturo, omogoča napake in ima enotno standardno lestvico. Za izbiro ima na voljo ustrezen zaslonski instrument. Ne standardizirani termoelementi niso tako široko uporabljeni ali enakega vrstnega reda kot standardizirani termoelementi in na splošno nimajo enotne kalibracijske tabele. Uporabljajo se predvsem za meritve v določenih posebnih priložnostih. Od 1. januarja 1988 so bili vsi termoelementi in termistorji na Kitajskem izdelani v skladu z mednarodnimi standardi IEC in sedmimi standardiziranimi termoelementi, in sicer S, B, E, K, R, J in T, so bili označeni kot enotni oblikovalski termoelementi na Kitajskem.
1. K-Termoelemen nikljalni krom (nikelj silicij (nikelj aluminij) termoelement)
K-Termoelement Type je nizkocenovni kovinski termoelement z močno oksidacijsko odpornostjo, ki lahko izmeri temperaturo medija od 0 do 1300 stopinj. Primerno je za neprekinjeno uporabo v oksidacijskih in inertnih plinih, s kratkotrajno temperaturo uporabe 1200 stopinj in dolgotrajno temperaturo uporabe 1000 stopinj. Razmerje med njegovim termoelektričnim potencialom in temperaturo je približno linearno, zaradi česar je trenutno najpogosteje uporabljen termoelemen. Vendar ni primeren za uporabo gole žice v vakuumu, žveplom, ki vsebuje žveplo, atmosfere, ki vsebujejo ogljik, in izmenične atmosfere za zmanjšanje oksidacije; Kadar je delni tlak kisika nizek, bo krom v nikljevi kromovi elektrodi prednostno oksidiral, kar bo povzročilo znatno spremembo termoelektričnega potenciala. Vendar je vpliv kovinskega plina nanj razmeroma majhen, zato se pogosto uporabljajo zaščitne cevi kovine.
Slabosti termoelementa tipa K-tipa:
(1) visokotemperaturna stabilnost termoelektričnega potenciala je nižja od moči termoelementov tipa N in plemenitega kovinskega termoelektrarnice, pogosto pa se poškoduje zaradi oksidacije pri višjih temperaturah (na primer nad 1000 stopinj);
(2) Kratkoročna stabilnost toplotnega kolesarjenja ni dobra v območju 250-500 stopnje, torej na isti temperaturni točki se med postopkom ogrevanja in hlajenja razlikujejo termoelektrični potencialni odčitki, razlika pa lahko doseže 2-3;
(3) Negativna elektroda se podvrže magnetni transformaciji v temperaturnem območju 150-200 stopinj, kar ima za posledico odstopanja od kalibracijske tabele v temperaturnem območju sobne temperature na 230 stopinj. Še posebej, če se uporablja v magnetnem polju, pogosto pride do časovnih neodvisnih termoelektričnih motenj;
(4) Dolgoročna izpostavljenost obsevanju sistema z visoko prepustnostjo lahko povzroči znatne spremembe termoelektričnega potenciala zaradi razgradnje elementov, kot sta mangan (MN) in kobalt (CO) v negativni elektrodi, kar ima za posledico slabo stabilnost.
2. termoelement tipa S (Platinum rodij 10 Platinum termoelemen)
Pozitivna elektroda tega termoelementa je sestavljena iz platinske rodijeve zlitine, ki vsebuje 10% rodij, negativna elektroda pa čista platina.
Njene značilnosti so:
(1) Stabilna termoelektrična zmogljivost, močna oksidacijska odpornost, primerna za neprekinjeno uporabo v oksidacijski atmosferi, lahko dolgotrajna temperatura uporabe doseže 1300 stopinj. Tudi v zraku se bo čista platinasta žica prekristalizirala, kar bo povzročilo groba zrna in zlom, ko presega 1400 stopinj;
(2) visoka natančnost, z najvišjo stopnjo natančnosti med vsemi termoelementi, ki se običajno uporabljajo kot standard ali za merjenje višjih temperatur;
(3) široko uporabno, z dobro enakomernostjo in zamenljivostjo;
(4) Glavne pomanjkljivosti so: diferencialni termoelektrični potencial je majhen, kar ima za posledico nizko občutljivost; Draga cena, nizka mehanska trdnost, ne
Primerno za uporabo v zmanjšanju atmosfere ali pogojev s kovinsko paro.
3. Termoelement E-tipa (nikelj krom baker nikelj [Constantan] termoelement)
E-Termoelement E-tipa je razmeroma nov izdelek, z nikljevo kromijsko zlitino kot pozitivno elektrodo in bakreno nikljevo zlitino (konstantan) kot negativno elektrodo. Njegova največja značilnost je, da ima med pogosto uporabljenimi termoelementi najvišji termoelektrični potencial, torej najvišjo občutljivost; Čeprav njen obseg uporabe ni tako širok kot termoelement tipa K, je pogosto izbran pod pogoji, ki zahtevajo visoko občutljivost, nizko toplotno prevodnost in toleranco za visoko odpornost; Omejevalni pogoji med uporabo so enaki kot pri tipa K, vendar v okolju z večjo vlažnostjo ni zelo občutljiva na korozijo.
4. termoelement tipa N-tipa (nikelj krom silicijev nikelj silicijev termoelement)
Glavne značilnosti tega termoelementa so: močna temperaturna in oksidacijska odpornost pod 1300 stopinj, dobra dolgoročna stabilnost in kratkotrajna obnovljivost termičnega cikla, dobra odpornost na jedrsko sevanje in nizko temperaturo. Poleg tega je v območju 400-1300 stopnje linearnost termoelektričnih značilnosti termoelementov tipa N boljša od značilnosti termoelementov tipa K; Vendar pa je nelinearna napaka v nizkocenodnem območju ({6 {6}} ~ 400 stopinj) razmeroma velika, material pa je težko in težko obdelati.
5. Termoelement J-Type (železni konstantanski termoelement)
Termoelemen J-Type: Pozitivna elektroda tega termoelementa je čisto železo, negativna elektroda pa konstantana (bakrena nikljeva zlitina). Zanj je značilna nizka cena in je primerna za zmanjšanje oksidacije vakuuma ali inertno atmosfero. Temperaturno območje je od -200 do 800 stopinj, vendar je pogosto uporabljena temperatura le pod 500 stopinj, saj se zunaj te temperature pospeši hitrost oksidacije feroelektrične elektrode. Če se uporablja debeli premer žice, ga lahko še vedno uporabljate pri visokih temperaturah in ima daljšo življenjsko dobo; Ta termoelement lahko prenese korozijo iz vodika (H2) in ogljikovega monoksida (CO) plinov, vendar ga ni mogoče uporabiti v atmosferi z visoko temperaturo (na primer 500 stopinj), ki vsebujejo žveplo.
6. T-TERMOELUPLE (bakreni bakreni nikelj termoelement)
T-Termoelement Type: Pozitivna elektroda tega termoelementa je čisti baker, negativna elektroda pa je bakrena nikljeva zlitina (znana tudi kot Constantan). Njegove glavne značilnosti so:
Med nizkocenovnimi kovinskimi termoelementi ima največjo natančnost in dobro enakomernost termoelektrične elektrode; Njegova delovna temperatura je -200 ~ 350 stopinj. Zaradi lahke oksidacije in odvajanja oksidnega filma bakrene vroče elektrode na splošno ne sme presegati 300 stopinj, če se uporablja v oksidirajoči atmosferi. V območju -200 ~ 300 stopinj imajo visoko občutljivost. Druga značilnost bakrenih konstantanskih termoelementov je, da so poceni in so najcenejši med več pogosto uporabljenimi standardiziranimi izdelki.
7. R-THERMEEKUL (Platinum Rhodium 13 Platinum Thermoelement)
Pozitivna elektroda tega termoelementa je 13% platinasta rodijeva zlitina, negativna elektroda pa čista platina. V primerjavi s tipom S je njegova potencialna stopnja za približno 15% višja.
(1) Stabilna termoelektrična zmogljivost, močna oksidacijska odpornost, primerna za neprekinjeno uporabo v oksidacijski atmosferi, lahko dolgotrajna temperatura uporabe doseže 1300 stopinj. Tudi v zraku se bo čista platinasta žica prekristalizirala, kar bo povzročilo groba zrna in zlom, ko presega 1400 stopinj;
(2) visoka natančnost, z najvišjo stopnjo natančnosti med vsemi termoelementi, ki se običajno uporabljajo kot standard ali za merjenje višjih temperatur;
(3) široko uporabno, z dobro enakomernostjo in zamenljivostjo;
(4) Glavne pomanjkljivosti so: diferencialni termoelektrični potencial je majhen, kar ima za posledico nizko občutljivost; Draga cena, nizka mehanska trdnost, ne
Primerno za uporabo v zmanjšanju atmosfere ali pogojev s kovinsko paro.