اصل اندازه گیری دمای ترموکوپل و کاربرد آن در کوره های آهک

ترموکوپل ها یکی از متداول ترین اجزای تشخیص دما هستند ، مزایای آن عبارتند از: ① دقت اندازه گیری بالا. از آنجا که ترموکوپل در تماس مستقیم با جسم اندازه گیری شده است ، تحت تأثیر دامنه اندازه گیری گسترده متوسط ​​متوسط ​​قرار نمی گیرد. ترموکوپل های معمولاً مورد استفاده می توانند به طور مداوم از -50 +1600 درجه اندازه بگیرند ، و برخی از ترموکوپل های خاص می توانند به اندازه درجه - 269 اندازه گیری شوند (مانند ترموکوپل کرومیک نیکل آهن طلا) ، تا {3} درجه}} درجه (مانند Tungsten Rherenium thermocouple) ترموکوپل ها معمولاً از دو نوع مختلف سیم فلزی تشکیل شده اند و از نظر اندازه یا باز محدود نیستند. آنها در قسمت بیرونی آستین های محافظ دارند و استفاده از آنها را بسیار راحت می کنند.
1.1 اصل اساسی اندازه گیری دمای ترموکوپل
دو ماده مختلف هادی یا نیمه هادی A و B را با هم جوش دهید تا یک مدار بسته تشکیل شود. هنگامی که اختلاف دما بین دو نقطه ضمیمه هادی A و B وجود دارد ، یک نیروی الکتروموتور بین آنها ایجاد می شود و در نتیجه جریان از بزرگی در مدار ایجاد می شود. این پدیده برای اثر ترموالکتریک خوانده می شود. ترموکوپل ها با استفاده از این اثر کار می کنند.
1.2 نوع و اشکال ساختاری ترموکوپل
(1) انواع ترموکوپل
ترموکوپل های معمولاً مورد استفاده را می توان به دو دسته تقسیم کرد: ترموکوپل های استاندارد و ترموکوپل های غیر استاندارد. ترموکوپل های استاندارد شده به ترموکوپل هایی که در استانداردهای ملی برای ارتباط آنها بین پتانسیل ترموالکتریک و دما ، خطاهای مجاز و دارای مقیاس استاندارد یکپارچه مشخص شده اند ، اشاره دارند. ترموکوپل های غیر استاندارد در یک محدوده یا ترتیب خاص در مقایسه با ترموکوپل های استاندارد استفاده می شوند ، به طور کلی هیچ جدول کالیبراسیون یکپارچه وجود ندارد ، که عمدتا برای اندازه گیری ها در موارد خاص خاص استفاده می شود ،
(2) شکل ساختاری ترموکوپل
به منظور اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و پایدار ترموکوپل ، نیازهای ساختاری آن به شرح زیر است:
① جوش دو الکترود ترموالکتریک که یک ترموکوپل را تشکیل می دهند باید محکم باشد
برای جلوگیری از مدارهای کوتاه ، دو الکترود ترموالکتریک باید به خوبی از یکدیگر عایق بندی شوند.
③ اتصال بین سیم جبران کننده و انتهای آزاد ترموکوپل باید راحت و قابل اعتماد باشد.
④ آستین محافظ باید از جداسازی کافی بین الکترود ترموالکتریک و محیط مضر اطمینان حاصل کند.
(3) جبران دما انتهای سرد ترموکوپل
با توجه به اینکه مواد ترموکوپل ها به طور کلی گران هستند (به ویژه هنگام استفاده از فلزات گرانبها) ، و فاصله بین نقطه اندازه گیری دما و ابزار بسیار دور است ، به منظور صرفه جویی در مواد ترموکوپل و کاهش هزینه ها ، معمولاً از سیم های جبران خسارت استفاده می شود تا انتهای سرما (انتهای آزاد) به یک اتاق کنترل پایدار دما را گسترش داده و آن را به ترمینال های ساز وصل کنید. لازم به ذکر است که سیم جبران خسارت ترموکوپل فقط برای گسترش الکترود ترموالکتریک خدمت می کند و باعث می شود انتهای سرد ترموکوپل به ترمینال ابزار در اتاق کنترل منتقل شود. این خود نمی تواند تأثیر تغییرات دما را در انتهای سرما بر اندازه گیری دما از بین ببرد و اثر جبران خسارت ندارد. بنابراین ، سایر روشهای تصحیح برای جبران تأثیر تغییرات دمای پایان سرما بر اندازه گیری دما مورد نیاز است.
هنگام استفاده از سیم های جبران خسارت ترموکوپل ، باید به تطبیق مدل توجه شود ، قطبیت نمی تواند نادرست به هم متصل شود و درجه حرارت در پایان اتصال بین سیم جبران خسارت و ترموکوپل نمی تواند از 100 درجه تجاوز کند.
(4) طبقه بندی ابزارهای اندازه گیری دما
ابزارهای اندازه گیری دما می توانند بر اساس روشهای اندازه گیری دما به دو دسته تقسیم شوند: تماس و عدم تماس. به طور کلی ، ابزارهای اندازه گیری دمای تماس نسبتاً ساده ، قابل اعتماد و از دقت اندازه گیری بالایی برخوردار هستند. با این حال ، به دلیل نیاز به تبادل حرارت کافی بین عنصر اندازه گیری دما و محیط اندازه گیری شده و نیاز به زمان مشخصی برای رسیدن به تعادل حرارتی ، تأخیر در اندازه گیری دما وجود دارد. در عین حال ، به دلیل محدودیت مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا ، نمی توان آن را برای اندازه گیری دمای بسیار بالا اعمال کرد. اندازه گیری دمای ابزار عدم تماس بر اساس اصل تابش حرارتی برای اندازه گیری دما است. عنصر اندازه گیری دما نیازی به تماس با محیط اندازه گیری ندارد ، دارای محدوده اندازه گیری دما گسترده است ، با حد بالایی اندازه گیری دما محدود نیست و به میدان دمای جسم اندازه گیری آسیب نمی رساند. سرعت واکنش به طور کلی سریع است. با این حال ، به دلیل عوامل خارجی مانند انتشار جسم ، فاصله اندازه گیری ، دود و بخار آب ، خطای اندازه گیری نسبتاً زیاد است.
استفاده از دو ترموکوپل در کوره آهک
2.1 شرایطی که ترموکوپل ها هنگام استفاده در کوره های آهک با آتش گاز باید برآورده شوند
1) منحنی مشخصه دما باید دقت دمای اندازه گیری مورد نیاز را برآورده کند.
2) سیگنال خروجی به راحتی پردازش می شود.
3) رانش و تغییر زمان نسبتاً اندک است و قابلیت تعویض دارند.
4) به مقادیر فیزیکی غیر از دما حساس نیست
5) اندازه کوچک ، نصب آسان ؛
6) خاصیت مقاومت در برابر مکانیکی ، شیمیایی و پرتودرمانی دارد.
7) ایمن و غیر سمی.
2.2 فاکتورهای خطا و اقدامات احتیاطی برای تشخیص ترموکوپل
1) اگر روش مونتاژ سنسور نادرست باشد ، باعث می شود دمای سنسور با دمای اندازه گیری شده متفاوت باشد.
2) به حداکثر دمای عملیاتی و خطای مجاز سنسور توجه کنید.
3) به زمان کار سنسورها توجه کنید.
4) سیم های جبران خسارت و جبران خنک کننده ترموکوپل ها می توانند باعث ایجاد خطا شوند.
5) همچنین باید به خطاهای ابزارهای آزمایش توجه شود.
2.3 تأثیر استفاده از ترموکوپل در محیط اطراف
1) میدان مغناطیسی
مواد ترموکوپل به دلیل کاهش فاصله اتمی می توانند در محیط های فشار بالا تحت فشار قرار بگیرند و همچنین ممکن است در زمینه های شیب دما فشار اضافی را تجربه کنند. دستگاه های ولتاژ بالا را می توان به درستی طراحی کرد و به طور منطقی برای اندازه گیری مدار گرم برای به حداقل رساندن تأثیر آن ترتیب داده شد.
2) تابش هسته ای
مواد ترموکوپل ، تحت تابش نوترون های حرارتی ، به دلیل تبدیل برخی از عناصر به ایزوتوپهای ناپایدار ، که در آن زمان به عناصر دیگر فرو می روند ، دچار تغییر در انرژی ترموالکتریک می شوند. بنابراین ، مواد ترموکوپل با مقطع نوترون کوچک و هیچ ایزوتوپهای ناپایدار انتخاب نمی شوند.