熱電偶問(wèn)答(2)
熱電偶問(wèn)答
熱電偶的特性
溫度讀數(shù)公差
容差表示從適用溫度 EMF 表轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)溫度中減去溫度讀數(shù)或熱結(jié)點(diǎn)溫度后得到的zui大允許值。
zui高工作溫度
工作溫度極限是指熱電偶可以在空氣中連續(xù)使用的溫度上限。
zui大限制是指由于不可避免的情況，熱電偶可以暫時(shí)使用的上限溫度。
影響熱電偶?jí)勖闹饕蛩赜?/strong>：
●溫度：當(dāng)溫度升高 50 °C 時(shí)，熱電偶?jí)勖鼤?huì)減少約 50%。
●直徑：通過(guò)將線材直徑增加一倍，壽命增加2-3倍。
●熱循環(huán)：當(dāng)熱電偶經(jīng)受從室溫到 500°C 以上的熱循環(huán)時(shí)，與在相同溫度下連續(xù)使用的熱電偶相比，其壽命會(huì)減少約 50%。
●保護(hù)：當(dāng)熱電偶被保護(hù)套覆蓋并放置在陶瓷絕緣體中時(shí)，它們的壽命會(huì)大大延長(zhǎng)。
熱電偶響應(yīng)時(shí)間
熱電偶的響應(yīng)時(shí)間通常定義為熱電壓（輸出）達(dá)到階躍變化溫度zui大值 63% 所需的時(shí)間。
它取決于幾個(gè)參數(shù)，包括熱電偶尺寸、結(jié)構(gòu)、尖端配置和傳感器所在介質(zhì)的性質(zhì)。
浸入長(zhǎng)度
熱電偶組件是“尖端”傳感裝置，可根據(jù)其結(jié)構(gòu)將其用于表面和浸入式應(yīng)用。
然而，必須小心使用浸入式，以避免由于過(guò)程中的莖傳導(dǎo)而導(dǎo)致錯(cuò)誤，這可能分別導(dǎo)致高或低讀數(shù)。
一般規(guī)則是浸入介質(zhì)中至其護(hù)套外徑的zui少 4 倍；不適用定量數(shù)據(jù)，但必須謹(jǐn)慎行事以獲得有意義的結(jié)果。
表面溫度測(cè)量
盡管熱電偶組件主要是尖端傳感裝置，但保護(hù)管的使用使表面?zhèn)鞲凶兊貌磺袑?shí)際。
物理上，探頭不適合表面呈現(xiàn)，蒸汽傳導(dǎo)會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。
如果熱電偶要可靠地用于表面?zhèn)鞲?，它必須是暴露的、具有非常小的熱質(zhì)量的焊接接頭，或者被封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)連接到表面時(shí)，它允許真正的表面接觸。
熱套管尖端輪廓
以下是不同的熱套管端部輪廓：
錐
外徑沿浸入長(zhǎng)度逐漸減小。用于高速應(yīng)用。
平頭
它的一端具有平坦的表面。用于低壓應(yīng)用或熱套管周圍的流動(dòng)特性不重要的應(yīng)用。
圓頂尖端
●這種熱電偶套管在熱電偶套管的一端具有半球形尖端。
●用于高壓應(yīng)用或熱套管周圍的流動(dòng)特性很重要的地方。
●這確保了高度的機(jī)械強(qiáng)度，而不會(huì)失去指示器的靈敏度或準(zhǔn)確性
球尖
●對(duì)于球形尖端，使用特殊鉆頭，尖端角度為 118ºC，用于生產(chǎn)熱電偶套管。
●為了實(shí)現(xiàn)可能的均勻壁厚，尖端為球形或球形。
●用于高壓應(yīng)用或熱套管周圍的流動(dòng)特性很重要的地方。
●這確保了高度的機(jī)械強(qiáng)度，而不會(huì)失去指示器的靈敏度或準(zhǔn)確性。
熱套管的基本結(jié)構(gòu)
●Q 尺寸：過(guò)程連接或法蘭熱側(cè)井柄的zui厚部分。它取決于孔尺寸和過(guò)程連接尺寸。
●孔徑熱套管的內(nèi)徑。換言之，熱套管或保護(hù)管的內(nèi)部圓柱形空腔的直徑標(biāo)準(zhǔn)孔徑為 6.5 毫米、8.5 毫米。
●浸入 (“U”) 長(zhǎng)度：在安裝螺紋、法蘭、襯套等下方延伸到過(guò)程區(qū)域中的熱套管或保護(hù)管的長(zhǎng)度。“U” 長(zhǎng)度是從過(guò)程連接底部到熱套管尖端測(cè)量的。
●Lagging Extension (“T”) 長(zhǎng)度：除了標(biāo)準(zhǔn)頭部長(zhǎng)度外，熱電偶套管的長(zhǎng)度是使熱電偶套管頭部易于接觸所需的長(zhǎng)度，這使探頭能夠延伸穿過(guò)絕緣材料或墻壁。
●內(nèi)部安裝螺紋：熱套管內(nèi)的螺紋，用于連接熱套管組件的兩通和接頭延長(zhǎng)件的溫度裝置。
熱套管測(cè)試
●材料測(cè)試
●尺寸測(cè)試
●靜水壓力測(cè)試
●染料滲透檢測(cè)
●射線照相術(shù)
如何選擇熱電偶？
由于熱電偶在較寬的溫度范圍內(nèi)測(cè)量并且相對(duì)堅(jiān)固，因此熱電偶在工業(yè)中非常常用。
以下標(biāo)準(zhǔn)用于選擇熱電偶：
●溫度范圍
●熱電偶或護(hù)套材料的耐化學(xué)性
●耐磨性和抗振性
●安裝要求（可能需要與現(xiàn)有設(shè)備兼容；現(xiàn)有孔可能決定探頭直徑）
熱電偶的響應(yīng)時(shí)間是多少？
時(shí)間常數(shù)被定義為傳感器在一組指定條件下達(dá)到溫度階躍變化的 63.2% 所需的時(shí)間。
傳感器需要五個(gè)時(shí)間常數(shù)才能接近 100% 的階躍變化值。外露結(jié)熱電偶提供zui快的響應(yīng)。
此外，探頭護(hù)套直徑越小，響應(yīng)速度越快，但zui高溫度可能會(huì)更低。
但是請(qǐng)注意，有時(shí)探頭護(hù)套無(wú)法承受熱電偶類型的整個(gè)溫度范圍。
我們?nèi)绾沃肋x擇哪種連接類型？
●護(hù)套熱電偶探頭可提供以下三種結(jié)類型之一：接地、不接地或裸露。
●在接地結(jié)探頭的尖端，熱電偶線物理連接到探頭壁的內(nèi)部。
●這導(dǎo)致從外部通過(guò)探頭壁到熱電偶結(jié)點(diǎn)的良好傳熱。
●在未接地的探頭中，熱電偶結(jié)點(diǎn)與探頭壁分離。
●響應(yīng)時(shí)間比接地型慢，但不接地型提供電氣隔離。
如何在熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器 (RTD溫度傳感器)、熱敏電阻和紅外設(shè)備之間進(jìn)行選擇？
您必須考慮各種傳感器以及可用儀器的特性和成本。
此外，熱電偶通常可以在較寬的溫度范圍內(nèi)測(cè)量溫度，價(jià)格低廉且非常堅(jiān)固，但它們不如 RTD 和熱敏電阻準(zhǔn)確或穩(wěn)定。
RTD溫度傳感器穩(wěn)定且具有相當(dāng)寬的溫度范圍，但不如熱電偶堅(jiān)固且便宜。
由于它們需要使用電流進(jìn)行測(cè)量，因此 RTD溫度傳感器 會(huì)因自熱而產(chǎn)生誤差。
熱敏電阻往往比 RTD溫度傳感器 或熱電偶更準(zhǔn)確，但它們的溫度范圍要有限得多。它們也會(huì)自熱。
紅外傳感器可用于測(cè)量高于任何其他設(shè)備的溫度，并且無(wú)需直接接觸被測(cè)表面。
然而，它們通常不那么準(zhǔn)確并且對(duì)表面輻射效率（或更準(zhǔn)確地說(shuō)，表面發(fā)射率）敏感。
使用光纖電纜，他們可以測(cè)量不在直接視線范圍內(nèi)的表面。
什么是熱電偶類型？
熱電偶有不同的金屬組合或校準(zhǔn)。zui常見(jiàn)的是稱為 J、K、T、E 和 N 型的“賤金屬”熱電偶。
還有高溫校準(zhǔn) - 也稱為貴金屬熱電偶 - R、S、C 和 GB 型。
K型熱電偶因其低成本和溫度范圍而被稱為通用熱電偶。
這種高溫電線/熱電偶采用多種材料生產(chǎn)，可提供 PVC、FEP、TFE、PFA、玻璃纖維和 Ceramaflex 絕緣材料。
但是，如果您在規(guī)格表上看到它被“類型”引用，則說(shuō)明是指用于電線導(dǎo)體的金屬合金類型：
●E 型 = 鉻/康銅
●J 型 = 鐵/康銅
●K 型 = Chromel/Alumel
●N 型 = Nicrosil/Nisil
●T 型 = 銅/康銅
當(dāng)“X”跟在表示電纜中使用的合金的字母后面時(shí)，電纜是延伸等級(jí)。
在這些情況下，電纜類型列為 EX 型、JX 型、KX 型、NX 型或 TX 型。
| 常見(jiàn)的熱電偶溫度范圍 | |||
| 校準(zhǔn) |
溫度 范圍 |
標(biāo)準(zhǔn) 誤差限制 |
誤差的特殊限制 |
|---|---|---|---|
| J |
0° 至 750°C （32° 至 1382°F） |
2.2°C 或 0.75% 中的較大者 |
1.1°C 或 0.4% 中的較大者 |
| K |
-200° 至 1250°C （-328° 至 2282°F） |
2.2°C 或 0.75% 中的較大者 |
1.1°C 或 0.4% 中的較大者 |
| E |
-200° 至 900°C （-328° 至 1652°F） |
1.7°C 或 0.5% 中的較大者 |
1.0°C 或 0.4% 中的較大者 |
| T |
-250° 至 350°C （-328° 至 662°F） |
1.0°C 或 0.75% 中的較大者 |
0.5°C 或 0.4% 中的較大者 |
熱電偶級(jí)導(dǎo)線和延長(zhǎng)級(jí)導(dǎo)線有什么區(qū)別？
這條線用于制作儀器的傳感點(diǎn)，其中延伸等級(jí)線僅用于將熱電偶信號(hào)從探頭延伸回讀取信號(hào)的儀器。
熱電偶材料選擇 ?
各種護(hù)套材料取決于應(yīng)用。
以下列表將幫助您做出zui佳選擇：
●304 SS
zui高溫度為 1650°F (900°C)，是使用zui廣泛的低溫護(hù)套材料。它具有良好的耐腐蝕性，但在 900°F 至 1600°F（480 至 870°C）范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生碳化物沉淀。
●310 SS
zui高溫度為 2100°F (1150°C)，具有與 304 SS 相似的良好機(jī)械和耐腐蝕性。非常好的耐熱性。不像 304 SS 那樣具有延展性。
●316 S
zui高溫度為 1650°F (900°C)，具有奧氏體不銹鋼中zui好的耐腐蝕性。在 900°F 至 1600°F（480 至 870°C）下會(huì)發(fā)生碳化物沉淀
●Inconel®
zui高溫度為 2150°F (1175°C)，是使用zui廣泛的熱電偶護(hù)套材料。良好的高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐氯離子應(yīng)力腐蝕、開(kāi)裂和氧化。請(qǐng)勿在含硫環(huán)境中使用。
●Hastelloy X
zui高溫度 2200°F (1205°C)，廣泛用于航空航天應(yīng)用。耐氧化、還原和中性大氣條件。優(yōu)良的高溫強(qiáng)度。
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