ترموکوپل

ترموکوپل


ترموکوپل

ترموکوپل چیست و نحوه کار آن

ترمو کوپل یکی از ابزارهای بسیار پرکاربرد در انجام اکثر پروژه ها می باشد. ترموکوپل در حقیقت نوعی مواد الکتریسیته می باشد. ترموکوپل از دو فلز نا همسان ساخته می شود که به هم متصل شده باشند.

نحوه کارترمو کوپل چیست؟
با رسیدن حرارت به محل اتصال این دو فلز، جریان بسیار ضعیفی از محل اتصال تولید می شود و به سمت سیم ها، جریان می یابد. با بالا تر رفتن دمای محل اتصال دو فلز، ولتاژ تولیدی افزایش می یابد و در حقیقت ترمو کوپل در هر دما، ولتاژ معینی تولید می کند و در نتیجه در صورتی که بتوانیم این ولتاژ را به صورت دقیق اندازه گیری کنیم، قادر خواهیم بود دمای محل اتصال را به صورت دقیق اندازه گیری کنیم.

ولتاژ تولید شده توسط ترمو کوپل بوسیله ترمومتر به دما تبدیل می شود.

 

ترمو کوپل ها برای مدت زمان زیادی است که جزء بهترین روش های اندازه گیری دما به حساب می آیند. ترموکوپل ها در صنعت نیز کاربرد فراوان دارند مانند اندازه گیری کردن دمای کوره ها، دمای دودکش، قطع کن گاز شومینه و اجاق گازها، اندازه گیری دمای سیستم های تولید کننده دارو و مواد غذایی و…

ترمو کوپل چیست؟ انواع ترمو کوپل چیست؟ و کاربرد های آن چیست؟

در ابتداروش های اندازه گیری دما را نام می بریم:
1- اندازه گیری دما به روش تماسی

2- اندازه گیری دما به روش غیر تماسی

  •  مادون قرمز
  •  صوتی

ترموکوپل چیست؟

ترمو کوپل ها متداول ترین تجهیز جهت اندازه گیرهای الکتریکی دما در صنعت هستند. مکانیزم ترمو کوپل ها بر  اساس پدیده سی بک (Seebeck) که اختلاف دما بین دو نقطه را به ولتاژ تبدیل می کنند.

ترموکوپل

ترموکوپل

مزایای ترموکوپل:

از مزایای آن ها می توان به سادگی، قیمت مناسب، استحکام و دوام بالا جهت مصارف صنعتی و دقت مناسب اشاره کرد. محدوده اندازه گیری دما توسط ترموکوپل ها وسیع بوده و در شرایط محیطی متفاوت قابل استفاده می باشند.  ترموکوپل ها دارای سرعت پاسخ دهی خوبی بدلیل ثابت زمانی کوچک می باشند.

از معایب ترموکوپل ها، غیر خطی بودن، تماسی بودن (در معرض اغتشاش و شوک و …)، دقت متوسط را می توان نام برد. جهت استفاده ترموکوپل در مکان هایی که لرزش یا ضربه وجود دارد برای محافظت از سنسور از روکشی بنام ترموول یا غلاف استفاده می شود که باعث کاهش سرعت پاسخگویی می شود.

 بیشتر بخوانید:درباره المنت فلنج دار

انواع ترموکوپل:

ساختمان ترمو کوپل ها  با استفاده از اتصال یک فلز و آلیاژ  تولید می شوند و با همین مکانیزم ساده قادر به اندازه گیری دما به راحتی در رنج وسیعی از 270- تا حدود 1800 درجه می باشند. ترمو کوپل ها انواع مختلفی دارند که طبق جنس فلز و آلیاژ آن به شش دسته ذیل تقسیم می شوند.

  • 1. ترموکوپل نوع K :

این ترمو کوپل از سیم فلزی Ni-Cr  (به نام تجاری کرومل  Chromel ) و  Ni-Al (به نام تجاری آلومل  Alumel) ساخته می شود. این ترموکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربردترین و متداولترین نوع ترمو کوپل ها می باشد.

رنج عملکرد دمایی آن بین −250 °C و1300 °C  (این رنج مطلق نیست و بسته به سازنده و نوع ظاهری آن متفاوت خواهد بود بطور مثال ترموکوپل های سیمی شکل نوع K رنج 40- تا 250 درجه می باشد و نوع میله ای آن قادر به اندازه گیری تا محدوده 1300 درجه هستند).

حساسیت ترموکوپل تیپ K تقریبا 41  µV/°C  است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. ترموکوپل نوع K بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد لذا در کوره ها که اکسیداسیون رخ می دهد مناسب است.

  • 2. ترموکوپل نوع J :

این ترمو کوپل از فلز آهن ( Fe ) و آلیاژهای مس- نیکل Cu-Ni (کنستانتان Constantan  )  ساخته می شود. رنج دمایی این ترمو کوپل بین -180°C  و 800°C است. به دلیل احتمال اکسید شدن آهن این ترمو کوپل، در صنایع قالب ریزی پلاستیک استفاده می شود. حساسیت ترمو کوپل نوع J ، به اندازه ی 51 µV/°Cاست. در ترمو کوپل نوع J به علت وجود آهن در مکانهایی که امکان اکسیداسیون وجود دارد بهتر است استفاده نشود.

  • 3. ترموکوپل نوع  E:

این ترمو کوپل با استفاده از فلزات Ni-Cr (کرومل) و Cu-Ni (کنستانتانConstantan ) ساخته می شود. رنج عملکرد دمایی آن، بین −40 °C و 900°C است. این ترمو کوپل با 62 µV/°C  بیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده، استفاده کرد.

  • 4. ترموکوپل نوع T :

این ترمو کوپل از مس Cu و آلیاژ Cu-Ni  (کنستانتان Constantan) ساخته می-شود. رنج عملکرد دمایی این نوع ترمو کوپل، بین −250 °C و 400°C  است. این ترموک وپل نسبتا ارزان و برای کاربردهای با دمای پایین مناسب است و در برابر رطوبت مقاوم است.

حساسیت این ترمو کوپل، 46 µV/°C  است. ترمو کوپل نوع T در صنعت به دلایل زیر بیشتر مورد استفاده می گیرد :
نسبت به تمام انواع ترمو کوپل خطی تر است
رنج درجه حرارت مناسبی دارد
همچنین از حساسیت خوبی برخوردار است

  • 5.    ترموکوپل نوع N :

این ترمو کوپل از فلزهای Ni-Cr-Si (به نام تجاری نیکروسیل) و Ni-Si-Mg (به نام تجاری نیسیل  Nisil) ساخته می شود. محدوده دمائی آن بین -270°C و +1300 °C  است. حساسیت این ترمو کوپل، 30 µV/°C  است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دماهای بالا بهتر نوع K می باشد.

  • 6.    ترموکوپل نوع  R،  S و B :

این ترمو کوپل ها با استفاده از Pt-Rh (پلاتین – رادیوم) با ترکیبات مختلف ساخته می شود (تفاوت این سه نوع در میزان پلاتین آنهاست). قیمت آن¬ها بالا و حساسیت آن بسیار کم و در حدود10  µV/°C  و محدوده دمایی آن تقریبا  -50 °C و +1750 °C است. انواع این ترمو کوپل ها در اندازه گیری با دمای بالا بطور مثال در صنعت شیشه و فولاد به کار می روند.

انواع ترموکوپل در المنت اریان

انواع ترمو کوپل در المنت اریان

ترمو کوپل نوع J: این ترمو کوپل از فلز آهن FE و آلیاژ های مس-نیکل ساخته میشود. و قابلیت اندازه گیری دما از 180- تا 760 درجه سانتیگراد را دارد.استفاده از این محصول در محیط های اکسیدی و اسیدی توصیه نمی شود به دلیل اینکه موجب از بین رفتن سیم آهنی می شودترمو کوپل

ترمو کوپل نوع K: این ترم وکوپل ارزان قیمت است و یکی از پرکاربرد ترین نوع ترمو کوپل ها میباشد. این نوع ترمو کوپل بخاطر استفاده از مس خاصیت ضد اکسیداسیون دارد. و قابلیت اندازه گیری دما از 200- تا 1260 درجه سانتی گراد را دارد.انواع ترموکوپل در المنت اریان

ترموکوپل

ترموکوپل

ترمو کوپل نوع R،S: این ترمو کوپل ها با ترکیبات مختلف ساخته میشود و قیمت آن ها بالا و حساسیت آن بسیار کم میباشد. و قابلیت اندازه گیری دما از 0 تا 1480 درجه سانتیگراد را دارند.

انواع ترمو کوپل در المنت اریان

این محصولات نباید در محیط هایی که اکسیژن ناکافی دارد استفاده شوند. این نوع ترمو کوپل ها توسط بخار های فلزات و غیر فلزات واکنش نشان می دهد و بهتر است در لوله های غلاف آلومینیومی استفاده شوندانواع ترم وکوپل در المنت اریان

ترمو کوپل نوع B: این نوع قابلیت اندازه گیری دما از 870 تا 1700 درجه سانتی گراد را دارد. حد پایین دما در این نوع به دلیل ضریب سیبک پایین آن میباشد R،S.و حساسیت افزایش دما این محصول در دما های بالاتر کمتر از نو.انواع ترموک وپل در المنت اریان

ترموک وپل نوعT: ترمو کوپل نسبتا ارزان و برای کاربرد های با دمای پایین مناسب میباشد و در برابر رطوبت مقاوم است. این نوع ترمو کوپل قابلیت اندازه گیری دما ا200- تا 370 درجه سانتی گراد را دارد. حد دمای بالای این محصول به دلیل اکسید شدن زود هنگام مس در دماهای بالا است.

انواع ترم وکوپل در المنت اریان

ترمو کوپل نوعN: این ترموک وپل در دما های بالا مورد استفاده قرار میگیرد و همچنین تحمل این سنسور در برابر اکسید شدن در دما های بالا بهتر از نوع K میباشد

ترمو کوپل نوعE: این نوع ترمو کوپل بیشترین حساسیت را دارد و میتوان از آن در کاربرد های خلاء و مواردی که سنسور در آن حفاظت نشده استفاده کرد

انواع ترموکوپل

ترموکوپل ها متداول ترین تجهیزات جهت اندازه گیرهای الکتریکی دما در صنعت هستند. ترموکوپل سنسوری است که دما را اندازه گیری می کند.که از دو فلز تشکیل شده و این دو فلز متفاوت در انتها به هم وصل می شوند. هنگامی که اتصال دو فلز گرم می شود یا خنک می شود ، یک ولتاژ ایجاد می شود که می تواند با درجه حرارت تناسب ایجاد کند.انواع ترموکوپل در المنت اریان

برای اطلاعات بیشتر درباره المنت کویل هیتر کلیک کنید 

مزایای ترموکوپل

  • قیمت مناسب
  • استحکام
  • دوام بالا
  • استفاده در محیط های مختلف
  • دقت مناسب

ترموکوپل حرارتی چیست ؟

ترموکوپل

ترموکوپل

ترموک وپل که به آن جفت حرارتی هم میگویند، به یک پدیده ای در فیزیک  که در آن با اتصال دو فلز غیر همجنس با یکدیگر بعد از گرم شدن محل اتصال برق کم ولتاژ تولید می‌شود.

اجزای ترم وکوپل

مزیت استفاده از ترمو کوپل

مزیت زیادی ترموکوپل ها  اندازه‌ گیری زیاد آنها است که  از 200- تا ۱۸۰۰+ درجه سانتیگراد را در برمی گیرد. دیگر مزیت ترموکوپل ها، کارکرد خطی آنها در محدوده اندازه‌ گیری است.

رابط ترمو کوپل چیست؟

رابط ترموک وپل ابزاری است جهت ارتباط بین ترمو کوپل و ترموستات (ترمو متر،PLC) تا ولتاژ تولید شده در ترموک وپل را به نمایشگر انتقال دهد , رابط ترمو کوپل در 2 شکل مصرف می شود در نوع اول رابط ترمو کوپل خود سیم رابط ترمو کوپل با اتصال در زیر پیچ های ترمینال متصل می شود و در نوع دوم رابط ترمو کوپل در 2سر رابط از اتصالات فیشی ترمو کوپل استفاده می شود.انواع ترموک وپل در المنت اریان

سیم ترموک وپل

سیم ترموک وپل به 2 فلز غیر همنام میگویند که از یک طرف به هم تابیده و جوش شدن (کوپل شدن) که از همین نقطه اتصال دما را تبدیل به ولتاژ می کنند, سیم ترموک وپل دارای تنوع بسیاری در جنس آلیاژ سیم ها و جنس روکش آن می باشد.انواع ترموک وپل در المنت اریان

مغزی ترموکوپل (مغزی داخل غلاف ترموکوپل)

در داخل ترموک وپل های هد دار از مغزی ترم وکوپل استفاده می کنند تا بتوان در زمانی که ترموکوپل خراب می شود ولی غلاف آن سالم است فقط با تعویض مغزی ترمو کوپل دوباره از آن استفاده کرد.انواع ترمو کوپل در المنت اریان

ترموکوپل

کاربرد ترموکوپل – سنسور حرارتی

 

ترموکوپل در صنعت کاربرد زیادی دارد در هر عملیات تنظیم و کنترل کردن حرارت ترموکوپل نیاز حیاتی است 

کوره های حرارتی – اجاق گاز – آبگرمکن – گرم کن های صنعتی – و تمام مخازن نیاز به ترموکوپل دارد.انواع ترموکوپل در المنت اریان

انواع ترموکوپل حرارتی

ترموکوپل تیپ J

TYPE J

این ترموک وپل از آلیاژ آهن Fe و مس – نیکل  Cu-Niساخته می شود.

رنج دمایی  بین −180 و +750 سانتیگراد می باشد و حساسیت آن ، به اندازه ی  55  µV/°C می باشد .

بدلیل اکسید شدن آهن از ترمو کوپل های J بیشتر در صنایع تزریق پلاستیک استفاده می شود.ترم وکوپل

ترمو کوپل تیپK

این تیپ ترمو کوپل از دو فلز نا همنام  ni-cr  و ni-al ساخته می شود. محدوده دمایی ترموک وپل تیپ K بین -200 تا +1350 سانتیگراد است. این ترموک وپل معمولا پر کاربدترین و پر مصرف ترین نوع است و در دماهای نسبت معمولی مورد استفاده قرار می گیرد و می توان با روکش استیل 316 در موقعیت های اسیدی نیز استفاده گردد و جنس آن ها کاملا در مقابل اکسید شدن مقاوم است.  انواع ترم وکوپل در المنت اریان

ترمو کوپل تیپ E

سنسور دمای تیپ E از دو فلز NI-Cr و یا Cu-Ni ساخته می شود. محدوده دمایی این ترمو کوپل -40 تا +900 سانتیگراد است. این تیپ از ترموک وپل حساسیت بالایی دارد و در مواردی استفاده می شود که حسگر آن محافظت نشده باشد (بدون روکش ). 

 

این ترمو کوپل با 68 µv/°c بیشترین حساسیت را دارد و می توان از آن در کاربردهای خلا ء و مواردی که حسگر در آن حفاظت نشده است استفاده کرد.ترموک وپل

ترمو کوپل تیپ t

این تیپ از ترمو کوپل از مس و آلیاژ مس و نیک (Cu-Ni) ساخته می شود. محدوده دمائی آن -250 تا +400 است.با توجه به محدوده دمایی آن بهتر است در دماهای پایین از آن استفاده شود. این تیپ از ترموک وپل در برابر رطوبت مقاومت خوبی داشته و رنج حرارتی مناسبی دارد. حساسیت این ترمو کوپل ، 46 µv/°c است.ترمو کوپل

ترمو کوپل تیپ n

ترمو کوپل نوع N از فلزهای Ni-Cr-Si به نام تجاری نیکروسیل و Ni-Si-Mg به نام نیسیل Nisil) ساخته می شود. محدوده دمایی آن بین−270 و +1300 سانتیگراد است. حساسیت این ترمو کوپل ، به اندازه  30 µV/°C است و معمولا در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.انواع ترمو کوپل در المنت اریان

ترمو کوپل اگزوز چیست ؟

حسگرهای ترمو کوپل خروجی گاز عنصری کلیدی در مدیریت مدرن موتورها هستند. اندازه گیری دمای گازهای خروجی از اگزوز ، نقش مهمی در الگوریتم های سیستم برای بهبود کارایی، کاهش آلایندگی و افزایش عمر موتور هستند.

اگزوز ترموکوپل یا ترمو کوپل EGT معمولا ترموکوپل هایی هستند که با دماهای بسیار بالا سروکار دارند. اغلب، در دماهای ۸۰۰ درجه سانتیگراد و بالاتر قابل استفاده هستند. ترمو کوپل نوع k مرسوم ترین بوده ، اگرچه ترمو کوپل نوع j در موتورهای با عملکرد پایین تر استفاده می شوند.ترموکوپل

محیط ارتعاش بالا، پاسخ سریع، مقاوم به خوردگی

نیاز اولیه ی یک ترموکوپل گاز اگزوز این است که به اندازه کافی قوی باشد تا در یک محیطی که دارای ارتعاش زیادی است دوام آورد. بعد از آن می بایست به اندازه کافی کوچک باشد تا به سرعت پاسخ داده و دما را منتقل کند و همچنین جریان گازی را مختل نکند. ترموکوپل اگزوز به یک غلافی نیاز دارد تا از آن در برابر محصولات خورنده ی فرایند احتراق محافظت نماید.ترمو کوپل

محکم سازی کافی پروب ها معمولا بدین معنی است که آن ها را از نوع ترم وکوپل MI بسیازیم. این محصول بسیار بادوام است. ترمو کوپل MI را می توان مستقیما به درون جریان گاز برد یا می توان برای افزایش سختی، آن را با یک رویه ی ضدزنگ ثانویه مانند ترموول پوشاند. ترمو کوپل MI به آسانی خم شده تا بتواند به آسانی وارد مجرا ها و محیط های مورد نیاز اطراف موتور شود.

رویه های محافظ معمولا از کروم ضدزنگ با درجه بالا ساخته می شوند. غلاف هایی مثل 446SS یا 310SS اغلب مناسب است. در مواردی که دما زیر ۸۰۰ درجه سانتیگراد باشد می‌توان از ترمو کوپل های ارزان تر استفاده کرد. غلاف هایی که برای محافظت از حسگر دما استفاده می‌شوند معمولا دارای رزوه هایی هستند تا بتوان آنها را در محل مورد نظر پیچ کرد.ترمو کوپل

انواع ترمو کوپل های اگزوز یا ترمو کوپل EGT کدامند ؟

این دسته از ترمو وپل های EGT به 3 دسته مختلف می‌توان تقسیم بندی نمود که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.

ترمو کوپل های پایرو ( پایرومتر )

ترموک وپل نوع k در مقایسه با ترمیستورها (مقاومت گرمایی) یا RTD ها حسگرهای نسبتا ارزانی تری هستند. با این وجود، از آن جا که می بایست تاوان ولتاژ تولیدی در جاهایی که جنس سیم تغییر کرده را بپردازد ( اتصال سرد یا جانکشن ترموکوپل )، این سیستم بسیار گران تر است. برای پاسخ سریع با تغییر دما، ترموکوپل ها را می توان با جرم بسیار کمی ساخت تا دریفت حسگر را کاهش دهد و در محیط اگزوز وسیله نقلیه ماندگار باشد. با این وجود، ترمو کوپل ها را می بایست با رویه محافظت کرد و آن ها را ضخیم تر ساخت. بنابراین عمده مزیت پاسخ سریع بی اثر می شود.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.