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熱電偶
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K型熱電偶

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K型熱電偶是一種溫度傳感器,K型熱電偶通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調節器配套使用。K型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。
 
 
介紹
K型熱電偶作為一種溫度傳感器,K型熱電偶通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調節器配套使用。K型熱電偶可以直接測量各種生產中從0℃到1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質以及固體的表面溫度。
K型熱電偶是目前用量最大的廉金屬熱電偶,其用量為其他熱電偶的總和。K型熱電偶絲直徑一般為1.2mm~4.0mm。
正極(KP)的名義化學成分為:Ni:Cr=90:10,負極(KN)的名義化學成分為:Ni:Si=97:3,其使用溫度為-200℃~1300℃。
K型熱電偶具有線性度好,熱電動勢較大,靈敏度高,穩定性和均勻性較好,抗氧化性能強,價格便宜等優點,能用于氧化性惰性氣氛中廣泛為用戶所采用。
K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫,還原性或還原,氧化交替的氣氛中和真空中,也不推薦用于弱氧化氣氛。
 
 
測溫原理
熱電偶測溫必須由熱電偶、連接導線及顯示儀表三部分組成。
熱電偶蕊及測溫電偶絲1 ,如果將熱電偶的熱端加熱,使得冷、熱兩端的溫度不同,則在該熱電偶回路中就會產生熱電勢,這種物理現象就稱為熱電現象(即熱電效應)。在熱電偶回路中產生的電勢由溫差電勢和接觸電勢兩部分組成。接觸電勢:它是兩種電子密度不同的導體相互接觸時產生的一種熱電勢。當兩種不同的導體A和B相接觸時,假設導體A和B的電子密度分別為Na和Nb并且Na>Nb,則在兩導體的接觸面上,電子在兩個方向的擴散率就不相同,由導體A擴散到導體B的電子數比從B擴散到A的電子數要多。導體A失去電子而顯正電,導體B獲得電子而顯負電。因此,在A、B兩導體的接觸面上便形成一個由A到B的靜電場,這個電場將阻礙擴散運動的繼續進行,同時加速電子向相反方向運動,使從B到A的電子數增多,最后達到動態平衡狀態。此時A、B之間也形成一電位差,這個電位差稱為接觸電勢。此電勢只與兩種導體的性質相接觸點的溫度有關,當兩種導體的材料一定,接觸電勢僅與其接點溫度有關。溫度越高,導體中的電子就越活躍,由A導體擴散到B導體的電子就越多,接觸面處所產生的電動勢就越大,即接觸電勢越大。
 
 
響應時間測量
測量K型熱電偶的熱響應時間實際上是比較復雜的,不同的試驗條件會產生不同的測量結果,這是由于受周圍介質的換熱率影響,換熱率高,則熱響應時間就短。
為了使熱電偶的熱響應時間具有可比性,國家標準規定:熱響應時間應在專用水流試驗裝置上進行。該裝置的水流速度應保持0.4±0.05m/s,初始溫度在5-45℃的范圍內,溫度階 躍值為40-50℃。在試驗過程中,水的溫度變化應不大于溫度階躍值的±1%。被試熱電偶的置入深度為150mm或設計的置入深度。
由于熱電偶在室溫附近熱電勢很小,熱響應時間不容易測出,因此國家標準規定可采用同規格的K型熱電偶的熱電極組件替換其自身的熱電極組件,然后進行試驗。
試驗時應記錄熱電偶的輸出變化至相當于溫度階躍變化50%的時間T0.5,必要時可記錄變化10%的熱響應時間T0.1和變化90%的熱響應時間T0.9。所記錄的熱響應時間,應是同一試驗 至少三次測試結果的平均值,每次測量結果對于平均值的偏離應在±10%以內。此外,形成溫度階躍變化所需的時間不應超過被測試熱電偶的T0.5的十分之一。記錄儀器或儀表的響 應時間不應超過被試熱電偶的T0.5的十分之一。
 
 
四大定律
均質導體定律
熱電偶絲由同一種均質材料(導體或半導體)兩端焊接組成閉合回路,無論導體截面如何以及溫度如何分布,將不產生接觸電勢,溫差電勢相抵消,回路中總電勢為零。
可見,熱電偶必須由兩種不同的均質導體或半導體構成。若熱電極材料不均勻,由于溫度梯存在,將會產生附加熱電勢。
中間導體定律
在熱電偶回路中接入中間導體(第三導體),只要中間導體兩端溫度相同,中間導體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響,這就是中間導體定律。
應用:依據中間導體定律,在熱電偶實際測溫應用中,常采用熱端焊接、冷端開路的形式,冷端經連接導線與顯示儀表連接構成測溫系統。
有人擔心用銅導線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值,在導線與熱電偶連接處產生的接觸電勢會使測量產生附加誤差。根據這個定律,是沒有這個誤差的!
中間溫度定律
熱電偶回路兩接點(溫度為T、T0)間的熱電勢,等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數和。Tn稱中間溫度。
應用:由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關系,當冷端溫度不為0攝氏度時,不能利用已知回路實際熱電勢E(t,t0)直接查表求取熱端溫度值;也不能利用已知回路實際熱電勢E(t,t0)直接查表求取的溫度值,再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值,需按中間溫度定律進行修正。初學者經常不按中間溫度定律來修正!
參考電極定律
這個定律是專業人士才研究、關注的,一般生產、使用環節的人士不太了解,簡單說明就是:用高純度鉑絲做標準電極,假設鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負極分別和標準電極配對,他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。


產品資料

K型熱電偶選型資料
W
R
     
規格
 
內容
   
N
       
鎳鉻-鎳硅 K
   
K
       
鎳鉻-銅鎳 (鎳鉻-康銅)E
       
1
   
無固定式裝置式
       
2
   
固定螺紋式
     
-
3
   
活動式法蘭
       
4
   
固定法蘭式
       
5
   
活動法蘭角尺形式
       
6
   
固定螺紋錐形保護管式
         
2
 
防濺式
         
3
 
防水式
         
4
 
隔爆式
           
0
16mm金屬保護管
           
1
20mm金屬保護管
       
安裝固定形式
接線盒形式
2
16mm瓷保護管
           
3
20mm瓷保護管
           
4
25mm瓷保護管
W
R
-
 
ITS-90國際溫度標準(JIS C 1602-1995,ASTM E230-1996,IEC 584-1-1995)
 
熱電偶安裝注意點
(1)熱電偶應盡量垂直裝在水平或垂直管道上,安裝時應有保護套管,以方便檢修和更換。
(2)熱電偶的冷端應處在同一環境溫度下,應使用同型號的補償導線,且正負要接對。
(3)測量管道內溫度時,元件長度應在管道中心線上(即保護管插入深度應為管徑的一半)。
(4)溫度動圈表安裝時,開孔尺寸要合適,安裝要美觀大方。
(5)高溫區使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。
(6)要根據不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度大于100℃時,應選擇熱電偶,小于100℃時選擇熱電阻。
(7)接線要合理美觀,表針指示要正確。


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