Các loại và nguyên tắc làm việc của cặp nhiệt điện

Các loại và nguyên tắc làm việc của cặp nhiệt điện
Nguyên tắc làm việc của cặp nhiệt điện:
Hai dây dẫn và chất bán dẫn A và B khác nhau tạo thành một mạch với hai đầu của chúng được kết nối với nhau, miễn là nhiệt độ ở hai nút là khác nhau, với một đầu có nhiệt độ T, được gọi là đầu làm việc hoặc đầu nóng và đầu kia có nhiệt độ được gọi là kết thúc. Hiện tượng tạo ra lực điện động do sự khác biệt về nhiệt độ được gọi là hiệu ứng Seebeck. Có hai hiệu ứng liên quan đến seebeck: thứ nhất, khi một dòng điện chảy qua kết nối giữa hai dây dẫn khác nhau, nhiệt được hấp thụ hoặc giải phóng (tùy thuộc vào hướng của dòng điện), được gọi là hiệu ứng peltier; Thứ hai, khi một dòng điện chảy qua một dây dẫn có độ dốc nhiệt độ, dây dẫn sẽ hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt (tùy thuộc vào hướng của dòng điện so với độ dốc nhiệt độ), được gọi là hiệu ứng Thomson. Sự kết hợp của hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau được gọi là cặp nhiệt điện. Tiềm năng nhiệt điện nhiệt EAB (T, T 0) của một cặp nhiệt điện bao gồm tiềm năng tiếp xúc và tiềm năng nhiệt điện. Tiềm năng tiếp xúc đề cập đến tiềm năng điện được tạo ra tại điểm tiếp xúc giữa hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau, có liên quan đến tính chất của hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn và nhiệt độ tại điểm tiếp xúc. Tiềm năng nhiệt điện đề cập đến tiềm năng được tạo ra ở hai đầu của cùng một dây dẫn hoặc chất bán dẫn ở các nhiệt độ khác nhau. Tiềm năng này chỉ liên quan đến các tính chất của dây dẫn hoặc chất bán dẫn và nhiệt độ ở cả hai đầu, và độc lập với chiều dài, kích thước mặt cắt ngang và phân bố nhiệt độ dọc theo hướng chiều dài của dây dẫn. Cả tiềm năng tiếp xúc và tiềm năng nhiệt điện đều được tạo ra do số lượng electron khác nhau tập trung tại các điểm cuối của tiếp xúc và tiềm năng nhiệt điện được đo bằng cặp nhiệt điện là sự kết hợp của cả hai. Khi mạch bị ngắt kết nối, có sự khác biệt của lực điện động △ v giữa các điểm bị ngắt kết nối A và B, có độ phân cực và cường độ phù hợp với điện thế nhiệt điện trong mạch. Và nó được quy định rằng ở đầu lạnh, khi dòng điện chảy từ A đến B, A được gọi là điện cực dương và B là điện cực âm. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng khi Δ V nhỏ, Δ V tỷ lệ thuận với Δ T. Tiềm năng nhiệt điện khác biệt của Δ V so với Δ T được định nghĩa là tốc độ điện thế, còn được gọi là hệ số seebeck. Dấu hiệu và cường độ của hệ số Seebeck phụ thuộc vào các tính chất nhiệt điện của hai dây dẫn tạo nên cặp nhiệt điện và chênh lệch nhiệt độ tại ngã ba. Các loại cặp nhiệt điện
Các cặp nhiệt điện thường được sử dụng có thể được chia thành hai loại: cặp nhiệt điện tiêu chuẩn và cặp nhiệt điện không chuẩn. Cái gọi là cặp nhiệt điện tiêu chuẩn đề cập đến một cặp nhiệt điện có tiêu chuẩn quốc gia chỉ định mối quan hệ giữa điện thế nhiệt điện và nhiệt độ của nó, cho phép lỗi và có thang đo tiêu chuẩn thống nhất. Nó có một thiết bị hiển thị phù hợp có sẵn để lựa chọn. Các cặp nhiệt điện không được tiêu chuẩn hóa không được sử dụng rộng rãi hoặc có cùng thứ tự độ lớn như các cặp nhiệt điện được tiêu chuẩn hóa và thường không có bảng hiệu chuẩn thống nhất. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các phép đo trong một số dịp đặc biệt. Kể từ ngày 1 tháng 1 năm 1988, tất cả các cặp nhiệt điện và nhiệt điện ở Trung Quốc đã được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế IEC và bảy cặp nhiệt điện được tiêu chuẩn hóa, cụ thể là S, B, E, K, R, J và T, đã được chỉ định là cặp nhiệt điện thiết kế hợp nhất ở Trung Quốc.
1.
Đoạn nhiệt loại K là một cặp nhiệt độ kim loại chi phí thấp với điện trở quá trình oxy hóa mạnh, có thể đo nhiệt độ của môi trường từ 0 đến 1300 độ. Nó phù hợp để sử dụng liên tục trong các khí oxy hóa và trơ, với nhiệt độ sử dụng ngắn hạn là 1200 độ và nhiệt độ sử dụng lâu dài là 1000 độ. Mối quan hệ giữa điện thế nhiệt điện và nhiệt độ của nó xấp xỉ tuyến tính, làm cho nó hiện là cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, nó không phù hợp để sử dụng dây trần trong chân không, chứa lưu huỳnh, khí quyển chứa carbon và khí quyển giảm oxy hóa xen kẽ; Khi áp suất một phần oxy thấp, crom trong điện cực crom niken sẽ ưu tiên oxy hóa, gây ra sự thay đổi đáng kể về tiềm năng nhiệt điện. Tuy nhiên, ảnh hưởng của khí kim loại đối với nó tương đối nhỏ, do đó các ống bảo vệ kim loại thường được sử dụng.
Nhược điểm của cặp nhiệt điện loại K:
.
.
. Đặc biệt là khi được sử dụng trong từ trường, nhiễu nhiệt điện độc lập thời gian thường xảy ra;
.
2. Cặp nhiệt điện loại S (cặp nhiệt bạch kim của Platinum Rhodium 10)
Điện cực dương của cặp nhiệt điện này bao gồm hợp kim platinum rhodium chứa 10% rhodium và điện cực âm là bạch kim nguyên chất.
Đặc điểm của nó là:
(1) Hiệu suất nhiệt điện ổn định, điện trở oxy hóa mạnh, phù hợp để sử dụng liên tục trong bầu khí quyển oxy hóa, nhiệt độ sử dụng lâu dài có thể đạt tới 1300 độ. Ngay cả trong không khí, dây bạch kim nguyên chất sẽ kết tinh lại, gây ra các hạt thô và gãy khi vượt quá 1400 độ;
(2) Độ chính xác cao, với mức độ chính xác cao nhất trong số tất cả các cặp nhiệt điện, thường được sử dụng làm tiêu chuẩn hoặc để đo nhiệt độ cao hơn;
(3) áp dụng rộng rãi, với tính đồng nhất và khả năng thay thế tốt;
(4) Nhược điểm chính là: điện thế khác biệt là nhỏ, dẫn đến độ nhạy thấp; Giá đắt, sức mạnh cơ học thấp, không
Thích hợp để sử dụng dưới bầu không khí hoặc điều kiện với hơi kim loại.
3. Cặp nhiệt điện loại E (Niken Niken Niken Niken [Constantan])
Cặp nhiệt điện loại điện tử là một sản phẩm tương đối mới, với hợp kim crom niken là điện cực dương và hợp kim niken đồng (hằng số) là điện cực âm. Đặc điểm lớn nhất của nó là trong số các cặp nhiệt điện thường được sử dụng, nó có tiềm năng nhiệt điện cao nhất, nghĩa là độ nhạy cao nhất; Mặc dù phạm vi ứng dụng của nó không rộng bằng cặp nhiệt điện loại K, nhưng nó thường được chọn trong các điều kiện đòi hỏi độ nhạy cao, độ dẫn nhiệt thấp và dung sai cho điện trở cao; Các điều kiện giới hạn trong quá trình sử dụng giống như các loại K, nhưng nó không nhạy cảm lắm với sự ăn mòn trong môi trường có độ ẩm cao hơn.
4. Cặp nhiệt điện loại N (cặp nhiệt điện Niken Silicon Silicon Silicon))
Các tính năng chính của cặp nhiệt điện này là: nhiệt độ mạnh và điện trở oxy hóa dưới 1300 độ, độ ổn định lâu dài và khả năng tái tạo chu kỳ nhiệt ngắn hạn, khả năng chống bức xạ hạt nhân tốt và hiệu suất nhiệt độ thấp. Ngoài ra, trong phạm vi của mức độ 400-1300, tính tuyến tính của các đặc tính nhiệt điện của các cặp nhiệt điện loại N tốt hơn so với các cặp nhiệt điện loại K; Tuy nhiên, lỗi phi tuyến tương đối lớn trong phạm vi nhiệt độ thấp (-200 ~ 400 độ) và vật liệu rất khó và khó xử lý.
5. Cặp nhiệt điện loại J (cặp nhiệt điện không đổi sắt)
Đoạn nhiệt loại J: Điện cực dương của cặp nhiệt điện này là sắt nguyên chất và điện cực âm là hằng số (hợp kim niken đồng). Nó được đặc trưng bởi giá thấp của nó và phù hợp để giảm oxy hóa chân không hoặc không khí trơ. Phạm vi nhiệt độ là từ -200 đến 800 độ, nhưng nhiệt độ thường được sử dụng chỉ dưới 500 độ, vì vượt quá nhiệt độ này, tốc độ oxy hóa của điện cực sắt điện được tăng tốc. Nếu đường kính dây dày được sử dụng, nó vẫn có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao và có tuổi thọ cao hơn; Cặp nhiệt điện này có khả năng chống ăn mòn từ khí hydro (H2) và carbon monoxide (CO), nhưng không thể được sử dụng ở khí quyển có nhiệt độ cao (như 500 độ).
6. Cặp nhiệt điện loại T (cặp đồng niken đồng đồng)
Đoạn nhiệt loại T: Điện cực dương của cặp nhiệt điện này là đồng nguyên chất và điện cực âm là hợp kim niken đồng (còn được gọi là hằng số). Đặc điểm chính của nó là:
Trong số các cặp nhiệt kim loại giá rẻ, nó có độ chính xác cao nhất và tính đồng nhất tốt của điện cực nhiệt điện; Nhiệt độ hoạt động của nó là -200 ~ 350 độ. Do quá trình oxy hóa và tách dễ dàng của màng oxit của điện cực nóng đồng, thường không vượt quá 300 độ khi được sử dụng trong môi trường oxy hóa. Trong phạm vi của -200 ~ 300 độ, chúng có độ nhạy cao. Một đặc điểm khác của các cặp nhiệt điện liên tục đồng là chúng không tốn kém và rẻ nhất trong số một số sản phẩm được tiêu chuẩn hóa thường được sử dụng.
7
Điện cực dương của cặp nhiệt điện này là hợp kim Rhodium 13% và điện cực âm là bạch kim nguyên chất. So với loại S, tỷ lệ tiềm năng của nó cao hơn khoảng 15%.
(1) Hiệu suất nhiệt điện ổn định, điện trở oxy hóa mạnh, phù hợp để sử dụng liên tục trong bầu khí quyển oxy hóa, nhiệt độ sử dụng lâu dài có thể đạt tới 1300 độ. Ngay cả trong không khí, dây bạch kim nguyên chất sẽ kết tinh lại, gây ra các hạt thô và gãy khi vượt quá 1400 độ;
(2) Độ chính xác cao, với mức độ chính xác cao nhất trong số tất cả các cặp nhiệt điện, thường được sử dụng làm tiêu chuẩn hoặc để đo nhiệt độ cao hơn;
(3) áp dụng rộng rãi, với tính đồng nhất và khả năng thay thế tốt;
(4) Nhược điểm chính là: điện thế khác biệt là nhỏ, dẫn đến độ nhạy thấp; Giá đắt, sức mạnh cơ học thấp, không
Thích hợp để sử dụng dưới bầu không khí hoặc điều kiện với hơi kim loại.