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      k型熱電偶
          發(fā)布時間: 2017-04-14 16:10    
      k型熱電偶
      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(jié)器配套使用。

      概述
      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(jié)器配套使用。K型熱電偶可以直接測量各種生產(chǎn)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型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。
      K型熱電偶是目前用量zui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(wěn)定性和均勻性較好,抗氧化性能強,價格便宜等優(yōu)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。下圖是最簡單的熱電偶測溫示意圖。
      按右圖組成的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(chǎn)生熱電勢,這種物理現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象(即熱電效應)。在熱電偶回路中產(chǎn)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(chǎn)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(shù)比從B擴散到A的電子數(shù)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(xù)進行,同時加速電子向相反方向運動,使從B到A的電子數(shù)增多,最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。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(chǎn)生的電動勢就越大,即接觸電勢越大。


      特點
      簡介
      檢出(測溫)元件熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。必須配二次儀表,其優(yōu)點是:
      ①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸,不受中間介質的影響。
      ②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量,某些特殊熱電偶最低可測到-269℃(如金鐵鎳鉻),最高可達+2800℃(如鎢-錸)。
      ③構造簡單,使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護套管,用起來非常方便。
      2根據(jù)溫度測量范圍及精度,選用相應分度號的熱電偶
      使用溫度在1300~1800℃,要求精度又比較高時,一般選用B型熱電偶;要求精度不高,氣氛又允許可用鎢錸熱電偶,高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶;使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶;在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶,低于400℃一般用E型熱電偶;250℃下以及負溫測量一般用T型電偶,在低溫時T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。

      分度表

      溫度單位:℃ 電壓單位:mV) 參考溫度點:0℃(冰點)
      溫度
      0
      -10
      -20
      -30
      -40
      -50
      -60
      -70
      -80
      -90
      -95
      -100
      -200
      -5.8914
      -6.0346
      -6.1584
      -6.2618
      -6.3438
      -6.4036
      -6.4411
      -6.4577
      -100
      -3.5536
      -3.8523
      -4.1382
      -4.4106
      -4.669
      -4.9127
      -5.1412
      -5.354
      -5.5503
      -5.7297
      -5.8128
      -5.8914
      0
      0
      -0.3919
      -0.7775
      -1.1561
      -1.5269
      -1.8894
      -2.2428
      -2.5866
      -2.9201
      -3.2427
      -3.3996
      -3.5536
      溫度 
      0
      10
      20
      30
      40
      50
      60
      70
      80
      90
      95
      100
      0
      0
      0.3969
      0.7981
      1.2033
      1.6118
      2.0231
      2.4365
      2.8512
      3.2666
      3.6819
      3.8892
      4.0962
      100
      4.0962
      4.5091
      4.9199
      5.3284
      5.7345
      6.1383
      6.5402
      6.9406
      7.34
      7.7391
      7.9387
      8.1385
      200
      8.1385
      8.5386
      8.9399
      9.3427
      9.7472
      10.1534
      10.5613
      10.9709
      11.3821
      11.7947
      12.0015
      12.2086
      300
      12.2086
      12.6236
      13.0396
      13.4566
      13.8745
      14.2931
      14.7126
      15.1327
      15.5536
      15.975
      16.186
      16.3971
      400
      16.3971
      16.8198
      17.2431
      17.6669
      18.0911
      18.5158
      18.9409
      19.3663
      19.7921
      20.2181
      20.4312
      20.6443
      500
      20.6443
      21.0706
      21.4971
      21.9236
      22.35
      22.7764
      23.2027
      23.6288
      24.0547
      24.4802
      24.6929
      24.9055
      600
      24.9055
      25.3303
      25.7547
      26.1786
      26.602
      27.0249
      27.4471
      27.8686
      28.2895
      28.7096
      28.9194
      29.129
      700
      29.129
      29.5476
      29.9653
      30.3822
      30.7983
      31.2135
      31.6277
      32.041
      32.4534
      32.8649
      33.0703
      33.2754
      800
      33.2754
      33.6849
      34.0934
      34.501
      34.9075
      35.3131
      35.7177
      36.1212
      36.5238
      36.9254
      37.1258
      37.3259
      900
      37.3259
      37.7255
      38.124
      38.5215
      38.918
      39.3135
      39.708
      40.1015
      40.4939
      40.8853
      41.0806
      41.2756
      1000
      41.2756
      41.6649
      42.0531
      42.4403
      42.8263
      43.2112
      43.5951
      43.9777
      44.3593
      44.7396
      44.9293
      45.1187
      1100
      45.1187
      45.4966
      45.8733
      46.2487
      46.6227
      46.9955
      47.3668
      47.7368
      48.1054
      48.4726
      48.6556
      48.8382
      1200
      48.8382
      49.2024
      49.5651
      49.9263
      50.2858
      50.6439
      51.0003
      51.3552
      51.7085
      52.0602
      52.2354
      52.4103
      1300
      52.4103
      52.7588
      53.1058
      53.4512
      53.7952
      54.1377
      54.4788
      54.8186
       


      K型熱電偶選型資料
      W
      R
      規(guī)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
      ø16mm保護管
      1
      ø25mm保護管(雙層套管)
      安裝固定形式
      接線盒形式
      2
      ø16mm高鋁質管(單層套管)
      3
      ø20mm高鋁質管
      設計序號
      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(huán)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(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。
      (6)要根據(jù)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。


      K型熱電偶熱響應時間的測量
      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(chǎn)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(guī)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(guī)定可采用同規(guī)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
      1,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(chǎn)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(chǎn)生附加熱電勢。
      2,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(jù)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(jīng)連接導線與顯示儀表連接構成測溫系統(tǒng)。
      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(chǎn)生的接觸電勢會使測量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個定律,是沒有這個誤差的!
      3,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(shù)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(jīng)常不按中間溫度定律來修正!
      4,參考電極定律
      這個定律是專業(yè)人士才研究、關注的,一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)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。
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