Материалы для термопар

Термопара ‒ два различных проводника, один конец которых спаян и помещен в место измерения температуры (горячий контакт), а свободные концы помещены в термостат (холодный контакт). Термопары служат датчиками для измерения температуры.
Компенсационные провода ‒ термопарная проволока, которая служит для передачи термо-эдс от свободных концов термопары к измерительным устройствам. В качестве компенсационных проводов используется более дешевая термопарная проволока с не столь строго контролируемыми параметрами.

Подавляющее большинство термопар изготавливают из следующих сплавов:

‒ копель (56% Cu и 44% Ni);

‒ алюмель (95% Ni, остальное – Al, Si и Mn);

‒ хромель (90% Ni и 10% Cr);

‒ константан (40% Ni, 1,5% Mn, остальное ‒ Cu);

‒ платинородий (90% Pt и 10% Rh).

Свойства сплавов:

Алюмель имеет удельное электрическое сопротивление 3,2·10^-8 Ом·м, температурный коэффициент линейного расширения 13,7·10^-6 °C^-1, плотность 8480 кг/м³, температуру плавления 1430-1450 °C.

Копель имеет плотность 8900 кг/м³, температуру плавления 1220-1290 °C, температурный коэффициент линейного расширения 14·10^-6 °C^-1, удельное электрическое сопротивление 0,5 мкОм·м, жаростоек до 600 °С.

Хромель обладает плотностью 8710 кг/м³, температура плавления 1400-1500 °C, температурный коэффициент линейного расширения 12,8·10^-6 °C^-1, удельное электрическое сопротивление 0,66 мкОм·м, отличается большой жаростойкостью.
Константан имеет высокое удельное электрическое сопротивление (около 0,5 мкОм·м), низкое значение термического коэффициента электрического сопротивления, температурный коэффициент линейного расширения 14,4·10^-6 °C^-1, плотность константана 8800-8900 кг/м³, температура плавления около 1260 °C. Для константана характерна высокая термо-эдс в паре с медью, железом, хромелем и низкая термо-ЭДС по отношению к меди. Сделать таблицу Состав и свойства сплавов для термопар

На рис. 1.5.2 приведены зависимости термо-эдс от разности температур горячего и холодного спаев для наиболее употребляемых термопар.

Рис. 1.5.2 Зависимость термо-э. д. с. от разности температур горячего и холодного

спаев для термопар: 1— хромель—копель; 2— железо—копель; 3— медь—копель;

4— железо— константан; 5— медь—константен; 6— хромель—алюмель;

7— платинородий— платина

Небольшие изменения состава сплава могут привести к значительным изменениям термо-эдс. Однако это не лимитирует точности измерений, если только термопара не спользуется без предварительной градуировки.

Термопары можно применять для измерения следующих температур: платинародий – платина до 1600^oС; медь – константан и медь – копель до 350°С; железо – константан, железо – копель и хромель – копель до 600°С; хромель – алюмель до 900 – 1000°С. Из применяемых в практике термопар наибольшую термо-эдс при данной разности температур имеет термопара хромель – копель.

Большинство термопар устойчиво работает лишь в безокислительной среде. В процессе длительной эксплуатации в окислительной среде может наблюдаться постепенное изменение удельной термо-эдс. Причинами нестабильности являются загрязнения примесями из окружающей атмосферы, летучесть компонентов, окисление проволок, резкие перегибы и деформации, которые вносят внутренние напряжения и создают физическую неоднородность. Наиболее высокой точностью, стабильностью и воспроизводимостью обладают платинородиевые термопары, несмотря на малую удельную термо-эдс. Эти качества объясняются химической инертностью материала и возможностью получать его с высокой степенью чистоты.

Дата добавления: 2014-01-15