工業(ye) 熱電偶是熱工監測與(yu) 測試的計量工具,在工業(ye) 生產(chan) 中發揮著重要的作用。在當前的生產(chan) 工藝流程中,檢測技術及其應用越來越重要,尤其在對各種產(chan) 品與(yu) 構件進行無損擦傷(shang) 、測量與(yu) 計量方麵,陶瓷熱電偶作用功不可沒,對於(yu) 提高質量與(yu) 企業(ye) 的經濟效益是不可或缺的。
工業(ye) 熱電偶工作原理是將兩(liang) 種不同的導體(ti) 與(yu) 半導體(ti) 連接成閉合回路,再將其兩(liang) 個(ge) 接點分別置於(yu) 溫度各為(wei) T及TO的熱源中,則在該回路內(nei) 即可產(chan) 生熱電動勢,這種現象叫做熱電效應。而溫差電勢則是在同一導體(ti) 的兩(liang) 端因其溫度不同而產(chan) 生的一種熱電勢。由於(yu) 高溫端(T)的電子能量比低溫端的電子能量大,因而從(cong) 高溫端跑到低溫端的電子數比從(cong) 低溫端跑到高溫端的要多,其結果是高溫端失去電子而帶正電荷,低溫端因得到電子而帶負電荷,從(cong) 而形成一個(ge) 靜電場。這樣在導體(ti) 兩(liang) 端便產(chan) 生一個(ge) 相應的電位差即溫差電勢。這樣在熱電偶回路中接入第三種材料的導線,隻要第三種導線兩(liang) 端溫度相同,則第三種導線引入不會(hui) 影響熱電偶的電動勢。根據此性質,在回路中引入各種儀(yi) 表、連接導線等,不用擔心對熱電偶的影響,所以也可采用焊接法製成熱電偶。目前,數字顯示熱電偶正在成為(wei) 工業(ye) 測量儀(yi) 表的主流。
工業(ye) 熱電偶的種類:有鎳鉻一鎳矽熱電偶、鉑銠—鉑熱電偶、鎳鉻—考銅熱電偶等種類。
1、鎳鉻一鎳矽熱電偶:由鎳鉻與(yu) 鎳矽製成,采用符號eu表示。熱電偶絲(si) 直徑一般為(wei) 1.2~2.5。鎳鉻為(wei) 正極,鎳矽為(wei) 負極。eu熱電偶化學穩定性高,可以在氧化性或中性介質中長時間地測量900℃以下的溫度,短期測量可達1200℃。若使用於(yu) 還原性介質中,則會(hui) 很快地受到腐蝕,隻能用於(yu) 測量500℃以下的溫度。eu熱電偶具有複製性好,產(chan) 生熱電勢大、線性好,價(jia) 格便宜等優(you) 點。它的測量精度稍偏低些,但也能夠完全滿足於(yu) 陶瓷工業(ye) 的測量要求。尤其是在低溫陶瓷彩燒、低溫陶瓷烤花及半成品幹燥方麵,可成為(wei) 常用的一種熱電偶。目前,我國已開始以鎳矽材料代替鎳鋁合金材料。采用新材料製成的熱電偶,在抗氧化及熱電勢穩定性方麵都有很大提高,不過其材質較脆且焊接性能與(yu) 抗輻射性能差。由於(yu) 兩(liang) 種熱電偶的熱電性能幾乎一致。故原先的鎳鉻—鎳鉻熱電偶逐漸為(wei) 鎳鉻—鎳矽熱電偶所取代。
2、鉑銠—鉑熱電偶:係采用珍貴稀有金屬材料製成,由直徑0.5MM的純鉑絲(si) 和相同直徑的鉑銠絲(si) (鉑90%與(yu) 銠10%)製成,以符號LB表示。符號WR係指熱電偶。在LB熱電偶中鉑銠絲(si) 為(wei) 正極,純鉑絲(si) 為(wei) 負極。此種熱電偶可在0300℃以下範圍長時間使用,在良好的使用環境中可短期測量1600℃的高溫。由於(yu) 化工的發展,容易得到高純度的鉑和鉑銠材料,因此LB熱電偶的製作精度與(yu) 測量準確度高,可用於(yu) 精密溫度測量與(yu) 作基準熱電偶使用。鉑銠—鉑熱電偶是陶瓷工業(ye) 燒成中最常用的測溫用具,一般可用於(yu) 建築衛生陶瓷、日用陶瓷及美術陶瓷產(chan) 品生產(chan) 。LB熱電偶在氧化性或中性介質中具有較高的物理化學穩定性。其主要不足在於(yu) 熱電勢較弱。在高溫燒成環境中易受還原氣體(ti) 所發出的蒸氣和金屬蒸氣的侵害而變質。近年來采用高鋁瓷套管及碳化矽套管改變熱電偶保護材質,可有效****有害氣體(ti) 的腐蝕,延長使用壽命。由於(yu) LB熱電偶係貴稀金屬材料製作,故產(chan) 品成本很高,需要使用中給予悉心照護。其售價(jia) 標準根據其長度大小而定,隨著新型窯爐大量采用先進窯襯材料、窯牆變薄,熱電偶的長度亦有縮短趨勢。通常長度30CM~60CM的lb熱電偶,售價(jia) 在1200元—5000元之間。
3、鉑銠30—鉑銠6熱電偶:是以鉑銠30絲(si) (其中鉑70%,銠30%)為(wei) 正極、鉑銠6絲(si) 9(鉑含量94%,銠6%)為(wei) 負極。它可以長期用於(yu) 測量高溫達1600℃的溫度,短期可測量1800℃超高溫度。ll熱電偶性能穩定、精度高,適用於(yu) 氧化性及中性介質中使用。但它產(chan) 生的熱電勢小,且價(jia) 格昂貴。目前,特種陶瓷尤其是高溫結構陶瓷產(chan) 品的燒成(如氧化鋯陶瓷、99氧化鋁陶瓷0)溫度均高達1600℃~1800℃範圍,采用ll熱電偶是完全可行的。隨著特種陶瓷產(chan) 品係列的擴展,各種適用於(yu) 高溫及超高溫窯爐燒成的陶瓷熱電偶會(hui) 獲得更大的用途。
4、鎳鉻—考銅熱電偶:由鎳鉻材料與(yu) 鎳、銅合金材料組成,采用符號ea表示。熱電偶絲(si) 的直徑一般為(wei) 1.2mm~2mm,鎳鉻為(wei) 正極,考銅為(wei) 負極。適用於(yu) 還原性或中性介質,長期使用溫度不能超過600℃,短期測量可達800℃。ea熱電偶的特點是熱電靈敏度高,價(jia) 格便宜,不過其測溫範圍低且狹窄,考銅合金絲(si) 容易因受氧化而變質。更由於(yu) 材料的質地堅硬而不易得到均勻的線徑。此種類型的熱電偶可以使用於(yu) 陶瓷坯體(ti) 烘幹器、陶瓷換熱器等場所,以便獲得較精確的溫度參數,提高幹燥與(yu) 節能等效果。
常規熱電偶在工業(ye) 生產(chan) 中的用途不斷擴大的同時,具有更佳功能的特殊熱電偶產(chan) 品不斷問世。如鎢錸係熱電偶,它是一種較好的超高溫熱電偶材料,其最高使用溫度受絕緣材料限製,一般可達到2400℃的使用條件。如在真空中以裸線測量時可用到更高溫度。目前,我國生產(chan) 的鎢錸熱電偶,它以鎢錸5為(wei) 正極、鎢錸20作負極。使用範圍為(wei) 300℃~2000℃,分度精度可達±1%。目前,國際上某些氮化矽陶瓷燒結溫度已達到1800℃以上,采用鎢錸熱電偶進行測溫是完全可行的。此外適用超導陶瓷生產(chan) 使用的金鐵—鎳鉻低溫熱電偶,快速反應薄膜熱電偶及非金屬熱電偶材料,由於(yu) 具備各種優(you) 點和價(jia) 格低廉、資源豐(feng) 富,在工業(ye) 生產(chan) 中也得到了廣泛的應用。
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