ترموکوپل چیست؟ انواع ترموکوپل صنعتی و کاربردهای آن

[کل: 12 میانگین: 4.6]

انواع ترموکوپل: نوع J، نوع K، نوع N، نوع T، نوع E، نوع R، نوع S، نوع B، نوع C

یک ترموکوپل از یک اتصال “گرم” جوش داده شده بین دو فلز غیر مشابه – معمولا سیم – و یک اتصال مرجع در انتهای مخالف تشکیل شده است. آلیاژهای فلزی که به عنوان سیم پایه مثبت و منفی ترموکوپل انتخاب می شوند، نوع ترموکوپل را مشخص می کنند. انتخاب نوع ترموکوپل مناسب برای یک کاربرد خاص با توجه به انتظارات دما و محیطی که سنسور در آن قرار می گیرد تعیین می شود.

نام‌های عمومی و تجاری رایج برای رایج‌ترین ترکیبات سیم‌های نوع ترموکوپل و همچنین کاربردها و محدودیت‌های معمولی برای هر کدام در ادامه آمده است.

دقت و محدوده دمایی ترموکوپل های مختلف چقدر است؟

مهم است که به خاطر داشته باشید که هم دقت و هم برد به مواردی مانند آلیاژهای ترموکوپل، دمای اندازه گیری شده، ساخت حسگر، جنس غلاف، محیط اندازه گیری شده، وضعیت محیط (مایع، جامد یا گاز) بستگی دارد.) و قطر سیم ترموکوپل (اگر در معرض آن قرار داشته باشد) یا قطر غلاف (اگر سیم ترموکوپل در معرض دید نباشد اما روکش داشته باشد).

ترموکوپل ها یک خروجی ولتاژ تولید می کنند که می تواند با دمایی که ترموکوپل اندازه گیری می کند مرتبط باشد.

چگونه بین انواع مختلف انتخاب کنیم؟

هر نوع ترموکوپل دارای یک کد رنگ مشخص است که در ANSI/ASTM E230 یا IEC60584 تعریف شده است. نوع را می توان با رنگ به شرح زیر شناسایی کرد:

کالیبراسیون	ANSI/ASTM E230	IEC 60584
نوع K	زرد (+) / قرمز (-)	سبز (+) / سفید (-)
نوع J	سفید (+) / قرمز (-)	سیاه (+) / سفید (-)
نوع T	آبی (+) / قرمز (-)	قهوه ای (+) / سفید (-)
نوع E	بنفش (+) / قرمز (-)	بنفش (+) / سفید (-)
نوع N	نارنجی (+) / قرمز (-)	رز (+) / سفید (-)
نوع R	سیاه (+) / قرمز (-)	نارنجی (+) / سفید (-)
نوع S	سیاه (+) / قرمز (-)	نارنجی (+) / سفید (-)
نوع B	سیاه (+) / قرمز (-)	نارنجی (+) / سفید (-)
نوع C	–	–

همچنین، برخی از مواد به شدت تا کمی مغناطیسی هستند:

نوع J مثبت (به شدت مغناطیسی)، نوع K مثبت (کمی مغناطیسی).

برای تعیین قطبیت، ترموکوپل را به یک ولت متر با قابلیت اندازه گیری میلی ولت یا میکروولت وصل کنید و وقتی نوک آن کمی گرم می شود، به دنبال افزایش خروجی باشد.

انتخاب ترموکوپل

انتخاب نوع مناسب ترموکوپل به منظور تطبیق ترموکوپل با نیاز اندازه گیری شما است. در اینجا چند زمینه وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد:

محدوده دما: انواع مختلف ترموکوپل دارای محدوده دمایی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، نوع T با پایه مسی خود حداکثر دمای ۳۷۰ درجه سانتیگراد یا ۷۰۰ درجه فارنهایت دارد. از طرف دیگر، نوع K تا دمای ۱۲۶۰ درجه سانتیگراد یا ۲۳۰۰ درجه فارنهایت قابل استفاده است.
اندازه هادی: قطر سیم های ترموکوپل نیز در صورت نیاز به اندازه گیری طولانی مدت باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، ترموکوپل های نوع T دارای درجه حرارت ۳۷۰ درجه سانتیگراد/۷۰۰ درجه فارنهایت هستند، اما اگر ترموکوپل شما دارای سیمهای #۱۴AWG (قطر ۰٫۰۶۴ اینچ) باشد، درجه حرارت آنها ۳۷۰ درجه سانتیگراد/۷۰۰ درجه فارنهایت است.

اگر ترموکوپل شما دارای سیم #۳۰AWG باشد، این میزان به ۱۵۰ درجه سانتیگراد/۳۰۰ فارنهایت کاهش می یابد.

دقت: ترموکوپل های نوع T در ۱± درجه سانتیگراد یا ± ۰٫۷۵ درصد هر کدام بیشتر از همه ترموکوپل های فلزی پایه محکم ترین دقت را دارند. به دنبال آن نوع E (±۱٫۷C یا ۰٫۵%) و انواع J، K و N (±۲٫۲C یا ۰٫۷۵%) برای محدودیت های استاندارد خطا (به ازای ANSI/ASTM E230) قرار می گیرد.

سایر ملاحظات مهم عبارتند از مواد غلاف (اگر سبک پروب غوطه وری)، مواد عایق (در صورت سیم یا سنسور سطح) و هندسه سنسور.

انواع ترموکوپل

ترموکوپل نوع K

ترکیب آلیاژ: Chromel/Alumel. محدوده دما: (۰ تا ۱۲۶۰) درجه سانتی گراد [۳۲ تا ۲۳۰۰] درجه فارنهایت

ترموکوپل های نوع K برای اتمسفرهای اکسید شونده مداوم یا خنثی توصیه می شوند و بیشتر در دمای بالای ۵۳۸ درجه سانتی گراد [۱۰۰۰ درجه فارنهایت] استفاده می شوند. در صورت قرار گرفتن در معرض گوگرد در معرض شکست قرار می گیرند. اکسیداسیون ترجیحی کروم در پای مثبت در غلظت‌های معینی از اکسیژن پایین باعث “پوسیدگی سبز” و رانش‌های کالیبراسیون منفی بزرگ در محدوده (۸۱۶ تا ۱۰۳۸) درجه سانتی‌گراد [۱۵۰۰ تا ۱۹۰۰] درجه فارنهایت می‌شود. تهویه یا آب بندی لوله محافظ می تواند از این مسائل جلوگیری کند.

ترموکوپل نوع J

ترکیب آلیاژ: آهن/کنستانتان محدوده دما: (۰ تا ۷۶۰) درجه سانتی گراد [۳۲ تا ۱۴۰۰] درجه فارنهایت

ترموکوپل نوع J برای اتمسفرهای خلاء، کاهنده یا بی اثر، اتمسفر اکسید کننده با کاهش عمر مناسب است. آهن به سرعت در بالای ۵۳۸ درجه سانتیگراد [۱۰۰۰ درجه فارنهایت] اکسید می شود، بنابراین فقط سیم گیج سنگین برای کاربردهای دمای بالا توصیه می شود. عناصر لخت نباید در معرض اتمسفر گوگردی بالاتر از ۵۳۸ درجه سانتیگراد [۱۰۰۰ درجه فارنهایت] قرار گیرند.

ترموکوپل نوع T

ترکیب آلیاژ: مس/کنستانتان محدوده دما: (۲۰۰- تا ۳۷۰) درجه سانتی گراد [-۳۲۸ تا ۷۰۰] درجه فارنهایت

ترموکوپل های نوع T را می توان در اتمسفرهای اکسید کننده، احیا کننده یا بی اثر و همچنین شرایط خلاء استفاده کرد. آنها در معرض خوردگی در جوهای مرطوب نیستند.

ترموکوپل نوع E

ترکیب آلیاژ: Chromel/Constantan. محدوده دما: (۰ تا ۸۷۰) درجه سانتی گراد [۳۲ تا ۱۶۰۰] درجه فارنهایت

ترموکوپل های نوع E برای اتمسفرهای دائما اکسید کننده یا بی اثر توصیه می شوند. محدودیت های زیر صفر برای خطا تعیین نشده است. این نوع دارای بالاترین خروجی ترموالکتریک در بین کالیبراسیون های رایج است.

ترموکوپل نوع N

ترکیب آلیاژ: Nicrosil/Nisil . محدوده دما: (۰ تا ۱۲۶۰) درجه سانتی گراد [۳۲ تا ۲۳۰۰] درجه فارنهایت

ترموکوپل های نوع N را می توان در کاربردهایی استفاده کرد که عناصر نوع K به دلیل اکسیداسیون و ایجاد “پوسیدگی سبز” عمر کوتاه تر و مشکلات پایداری دارند.

ترموکوپل نوع S و ترموکوپل نوع R

ترکیب آلیاژ نوع S: پلاتین / پلاتین (۱۰٪ رودیوم)

ترکیب آلیاژ نوع R: پلاتین / پلاتین (۱۳٪ رودیوم)

دما محدوده: (۵۳۸ تا ۱۴۸۱) درجه سانتی گراد [۱۰۰۰ تا ۲۷۰۰] درجه فارنهایت

بدیهی است که ترموکوپل های نوع S و نوع R بسیار شبیه یکدیگر هستند. آنها هر دو برای کاربردهای دمای بالا توصیه می شوند و باید با یک لوله محافظ غیر فلزی و غلاف های سرامیکی محافظت شوند. ادامه استفاده از دمای بالا باعث رشد دانه می شود که می تواند منجر به خرابی مکانیکی شود. رانش کالیبراسیون منفی می تواند ناشی از انتشار رودیم به پای خالص و همچنین از تبخیر رودیم باشد.