Pagsukat ng temperatura sa ibabaw gamit ang mga thermocouple

ay wala thermocouple ng isang uriidinisenyo upang sukatin ang temperatura sa ibabaw ng mga solidong katawan (surface thermocouple). Ang kasaganaan ng umiiral na mga disenyo ng thermocouple sa ibabaw ay pangunahing dahil sa iba't ibang mga kondisyon ng pagsukat at mga katangian ng mga ibabaw na ang mga temperatura ay susukatin.

Sa pang-industriya na kasanayan, kinakailangan upang sukatin ang mga temperatura ng mga ibabaw na may iba't ibang mga geometric na hugis, naayos at umiikot na mga katawan, mga electrically conductive na katawan at insulator, mga katawan na may mataas at mababang thermal conductivity, makinis at magaspang. Samakatuwid, ang mga thermocouple sa ibabaw na angkop para sa paggamit sa ilang mga kondisyon ay hindi angkop sa iba.

Pagsukat ng temperatura ng ibabaw ng metal sa pamamagitan ng pagwelding ng thermocouple

Kadalasan, upang sukatin ang mga temperatura ng pinainit na manipis na mga plato ng metal o solidong katawan, ang isang thermocouple junction ay direktang ibinebenta o hinangin sa ibabaw sa ilalim ng pagsubok.Ang pamamaraang ito ng pagsukat ng temperatura ay maaari lamang ituring na katanggap-tanggap kung ang ilang mga pag-iingat ay ginawa.

Ang palitan ng init sa pagitan ng ibabaw ng plato at ng nagkokonektang bola ng mga thermocouple ay pangunahing isinasagawa sa pamamagitan ng daloy ng init na dumadaan sa kanilang contact surface, na bahagi ng ibabaw ng junction at thermoelectrodes na katabi ng junction. Sa ilang lawak, ang pagpapalitan ng init ay nangyayari sa pamamagitan ng radiation sa pagitan ng plato at ng bahagi ng ibabaw ng thermoelectrode junction na hindi nakikipag-ugnayan dito.

Sa kabilang banda, ang bahagi ng junction surface na nakikipag-ugnayan sa plate at ang thermocouple thermoelectrodes ay nawawalan ng thermal energy dahil sa radiation sa mas malamig na katawan na nakapalibot sa plate at convective heat transfer sa mga daloy ng hangin na naghuhugas ng junction.

Kaya, ang junction at katabing thermocouple thermoelectrodes ay nagwawaldas ng malaking bahagi ng thermal energy na patuloy na ibinibigay sa junction sa pamamagitan ng plate contact surface.

Bilang resulta ng equilibrium, ang temperatura ng junction at ang katabing bahagi ng ibabaw ng plate ay lumalabas na mas mababa kaysa sa temperatura ng mga bahagi ng plate na malayo sa junction (kapag sinusukat ang mataas na temperatura ng manipis na mga plato, ang sistematikong error sa pagsukat na ito ay maaaring umabot ng daan-daang degree) .

Ang error na ito ay nababawasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng dami ng heat flux na natatanggal ng mga junction electrodes at thermocouple.

Ang mga thermoelectrodes mismo ay hindi dapat agad na alisin mula sa plato, ngunit ito ay mas mahusay na unang ilagay ang mga ito sa thermal contact sa plato sa layo na katumbas ng hindi bababa sa 50 diameters ng thermoelectrodes.

Dapat tandaan na kung ang plato at ang ibabaw ng thermoelectrodes ay hindi na-oxidized, maaari silang sarado ng plato at sinusukat ang thermoelectric power. atbp. v. thermocouple ay tumutugma sa temperatura hindi ng thermocouple junction ngunit sa temperatura ng punto ng contact ng thermocouple sa ibabaw.

Sa kasong ito, ang isang manipis na layer ng electrical insulation, halimbawa isang manipis na sheet ng mika, ay dapat ilagay sa pagitan ng mga thermoelectrodes at ang plato. Inirerekomenda din na takpan ang buong ibabaw ng junction at ang thermoelectrode area na may isang layer ng thermal insulation, halimbawa isang refractory coating, upang mabawasan ang mga pagkalugi dahil sa radiation at convective heat transfer.

Sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga pag-iingat na ito, posible na matiyak na ang temperatura sa ibabaw ng mga bahagi ng metal ay nasusukat sa loob ng ilang degree.

Minsan hindi ang koneksyon ng thermocouple na hinangin sa ibabaw ng metal plate, ngunit ang mga thermocouple nito sa ilang distansya mula sa isa't isa.

Ang pamamaraang ito ng pagsukat ng temperatura ng isang ibabaw ng metal ay maaaring ituring na katanggap-tanggap lamang kung may kumpiyansa sa pagkakapantay-pantay ng mga temperatura ng mga plato sa dalawang punto ng hinang ng mga thermoelectrodes. Kung hindi, lalabas ang parasitic thermoelectric power sa thermocouple circuit. d. s binuo mula sa mga thermoelectrode na materyales na may plate na materyal.

Nasa ibaba ang isang paglalarawan ng mga thermocouples tulad ng bow, patch, at bayonet.Ginagamit ang mga ito upang sukatin ang temperatura ng mga ibabaw ng mga nakatigil na katawan.

Thermocouple na may busog (ribbon)

Ang thermocouple ng ilong ay nilagyan ng isang sensitibong elemento na ginawa sa anyo ng isang strip na gawa sa dalawang metal o haluang metal (halimbawa, chromel at alumel) na may haba na 300 mm, isang lapad na 10 - 15 mm, soldered o welded sa noo at pinagsama sa kapal na 0.1 — 0.2mm...

Ang mga dulo ng banda na may kasukasuan sa gitna ay naayos sa mga insulator sa mga dulo ng hugis-bow na spring handle upang ang banda ay mahigpit sa lahat ng oras. Mula sa mga dulo nito hanggang sa mga terminal ng aparatong pagsukat (millivoltmeter) ay may mga wire na gawa sa parehong mga materyales tulad ng dalawang halves ng tape.

Upang sukatin ang temperatura ng isang matambok na ibabaw, ang beam thermocouple ay pinindot laban sa ibabaw na iyon mula sa gitnang bahagi upang ang ibabaw ay natatakpan ng tape, hindi bababa sa para sa 30 mm na mga seksyon sa magkabilang gilid ng junction.

Baboy thermocouple

Ang mga thermoelectrode na bumubuo ng isang thermocouple ay ibinebenta sa mga butas ng red-copper disc. Upang matiyak ang mekanikal na lakas ng istraktura, ginagamit ang mga thermoelectrode na may diameter na 2 - 3 mm. Ang ibabang ibabaw ng disk (ang "patch") ay hinuhubog sa ibabaw kung saan nilayon ang thermocouple upang sukatin ang temperatura.

Ang thermoelectromotive force ng patch thermocouple ay nabuo bilang resulta ng pagsasara ng thermoelectrodes ng metal ng patch. Sa mahusay na paghihinang, ang pagsasara na ito ay nangyayari sa buong ibabaw ng mga segment ng thermoelectrode na naka-recess sa loob ng patch.Ngunit ang de-koryenteng circuit na may pinakamababang paglaban ay pangunahing nabuo sa pamamagitan ng itaas na layer ng ibabaw ng patch, at ang temperatura ng layer na ito ay pangunahing tumutukoy sa thermoelectric power. atbp. v. mga thermocouple.

Ang mga equation ng heat balance ng patch thermocouple ay katulad ng ginawa sa itaas para sa strip thermocouple, na may pagkakaiba na bilang karagdagan sa heat flux ay nawala bilang resulta ng convective at radiative heat transfer mula sa panlabas na ibabaw ng patch, ng mahusay. kahalagahan ay upang isaalang-alang ang bahagi ng dissipated heat flux sinipsip ng thermoelectrode patch dahil sa kanilang thermal conductivity.

Kinakailangang isaalang-alang ang sumusunod na pangyayari. Ang mga thermoelectrode ay gawa sa iba't ibang mga metal o haluang metal na may iba't ibang mga halaga ng koepisyent ng thermal conductivity. Kaya, halimbawa, ang thermocouple ng platinum-rhodium thermocouple ng uri ng PP ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang koepisyent ng thermal conductivity na kalahati ng pangalawang thermocouple - platinum.

Kung ang mga diameters ng thermoelectrodes ay pareho, kung gayon ang pagkakaiba sa mga halaga ng mga thermal conductivity coefficient ng thermoelectrodes ay hahantong sa katotohanan na ang isang pagkakaiba sa temperatura ay nabuo sa mga lugar ng electrical contact ng thermoelectrodes na may patch, na hahantong sa paglitaw ng parasitic thermoelectric energy sa thermocouple circuit . atbp. kasama

Pin thermocouple

Ang mga thermocouples ng ganitong uri ay pangunahing ginagamit upang sukatin ang mga temperatura sa ibabaw ng medyo malambot na mga metal at haluang metal. Para sa isang bayonet thermocouple, ang mga thermoelectrode na gawa sa sapat na matigas na haluang metal, halimbawa chromel at alumel na may diameter na 3-5 mm, ay ginagamit.

Ang isa sa mga thermocouple thermoelectrodes ay naayos nang maayos sa ulo, at ang pangalawa ay maaaring lumipat sa axis nito, at sa hindi gumaganang estado, ang dulo nito ay hinila ng isang spring sa ilalim ng dulo ng unang thermoelectrode. Ang mga dulo ng dalawang thermoelectrodes ay itinuro.

Kapag ang isang thermocouple ay dinala sa isang bagay na may malaking sukat, ang ibabaw ng bagay ay unang dumampi sa dulo ng movable thermoelectrode. Sa karagdagang presyon sa ulo, ang thermoelectrode ay pumapasok dito hanggang ang dulo ng thermoelectrode ay nakakatugon sa ibabaw ng bagay. Ang parehong mga punto pagkatapos ay tumusok sa ibabaw na oxide film sa ibabaw ng bagay at ang metal na ito ay nagsasara ng electrical circuit ng thermocouple.

Sa mahusay na pagtalas ng mga dulo ng thermoelectrodes, ang thermocouple ay nagbibigay ng maaasahang mga resulta para sa pagsukat ng mga temperatura ng mga ibabaw ng mga non-ferrous na metal na may malambot, madaling butas na oxide film.

Ang paggamit ng bayonet thermocouple na may mapurol na mga tip ay humahantong sa katotohanan na ang mga contact surface ng dalawang thermoelectrodes na may bagay ay nagiging medyo malaki, bilang isang resulta kung saan ang mga ibabaw ng mga bagay ay lumalamig sa mga lugar kung saan ang mga dulo ng thermocouples ay magkadikit at ang thermocouple ay nagbibigay ng malinaw na underestimated temperature readings. Gayunpaman, pagkatapos ng 20 - 30 segundo, ang init na nagmumula sa mga nakapalibot na lugar ng bagay ay nagpapainit sa pinalamig na seksyon, at kasama nito ang mga dulo ng thermoelectrodes.

Kaya, ang isang bayonet thermocouple na may mga mapurol na dulo sa sandali ng pakikipag-ugnay ay nagbibigay ng mga underestimated na pagbabasa ng temperatura ng bagay, pagkatapos nito, sa loob ng ilang sampu-sampung segundo, ang mga pagbabasa nito ay tumaas, asymptotically na lumalapit sa isang matatag na halaga.Ang matatag na halaga na ito ay higit na naiiba mula sa aktwal na halaga ng temperatura sa ibabaw ng bagay, mas malaki ang contact surface ng mga mapurol na dulo ng thermoelectrodes sa bagay.

Pag-calibrate ng mga thermocouple sa ibabaw

Ang nakatigil na temperatura ng thermocouple sa ibabaw ay mas mababa kaysa sa sinusukat na temperatura ng ibabaw kung saan nakikipag-ugnayan ang thermocouple. Ang pagkakaiba sa temperatura na ito ay maaaring higit na mabilang dahil sa pagkakalibrate ng thermocouple sa ibabaw sa ilalim ng mga kondisyon ng paglipat ng init mula sa panlabas na ibabaw nito, na lumalapit sa mga kondisyon ng operating.

Mula sa posisyon na ito, sinusunod nito na ang katangian ng pagkakalibrate ng mga ibabaw ng thermocouple ay maaaring magkaiba nang malaki mula sa katangian ng isang thermocouple na nabuo ng parehong thermoelectrodes, ngunit na-calibrate sa pamamagitan ng paraan ng paghahambing sa isang halimbawa, kapag sila ay sabay-sabay na nahuhulog sa isang termostat na espasyo.

Samakatuwid, ang mga thermocouple sa ibabaw ay hindi ma-calibrate sa pamamagitan ng paglulubog sa mga thermostat (mga thermostat ng pagpainit ng likido sa laboratoryo para sa pag-calibrate ng mga thermocouples). Ang ibang pamamaraan ng pagkakalibrate ay dapat ilapat sa kanila.

Ang mga pang-ibabaw na thermocouple ay na-calibrate sa pamamagitan ng paglalapat ng kinakailangang presyon sa panlabas na ibabaw ng metal ng thin-walled liquid thermostat. Ang pinainit na likido sa loob ng termostat ay pinaghalong mabuti at ang temperatura nito ay sinusukat gamit ang ilang sample na aparato.

Ang panlabas na ibabaw ng termostat ay natatakpan ng isang layer ng thermal insulation. Ang thermal insulation ay hindi lamang sumasakop sa isang maliit na lugar ng panlabas na ibabaw, na humigit-kumulang kalahati ng taas ng termostat, kung saan inilalapat ang thermocouple.

Sa disenyong ito, ang temperatura ng metal na ibabaw ng thermostat sa ibaba ng surface thermocouple, na may error na hindi hihigit sa ilang tenths ng isang degree, ay maaaring ituring na katumbas ng temperatura ng likido sa thermostat.