Термопара термо

Принцип измерения теплового потока этим методом заключается в том, что разность температуры в центре и на краю фольги А7 прямо пропорциональна тепловому потоку, воспринятому константановой фольгой. Для измерения ДТ к центру константановой фольги припаивают тонкий медный провод 3. Таким образом получается дифференциальная термопара, составленная из медного провода 3, константановой фольги 1 и медного блока 2, горячий и холодный спаи которой образованы соответственно в центре и на периферии фольги. Сигнал этой термопары (термо-ЭДС) е пропорционален АГ и, следовательно, значению измеряемого теплового потока с плотностью q. Для случая постоянной плотности теплового потока по поверхности фольги эта связь установлена аналитическим путем [c.279]

В интервале температур 0—50 °С для хромель-алюме-левых термопар термо-ЭДС практически линейно зависит от температуры, т. е. Е—В1 где 5=24,7 мВ/К. Тогда местный температурный напор равен [c.169]

Применительно к измерению температуры термопарами сложность связи между энергией электронов и их рассеянием приводит к тому, что термо-э.д.с. разных металлов оказываются очень сильно отличающимися друг от друга. Именно различие термо-э.д.с. разных сплавов делает возможным применение этого явления для измерения температуры, поскольку термопара всегда состоит из двух различных проводников и мерой температуры служит разность напряжений. Эта разность э.д.с. носит название эффекта Зеебека. [c.268]

Еав(Т(г Т2) зависит только от Го и Г2, если термоэлектрод однороден в области температурного градиента. В той области термоэлектрода, где имеется неоднородность, возникает небольшая добавочная термо-э.д.с. Поскольку термо-э.д.с. зависит от температуры почти линейно, неоднородность проявляется в большей мере в районе максимума температурного градиента. Это означает, что термо-э.д.с. неоднородной термопары становится функцией ее размещения, а не только разности температур горячего и холодного спаев. [c.270]

Теория твердого тела не позволяет вычислить заранее величину, а часто даже знак термо-э.д.с. и эффектов Пельтье и Томсона, однако она объясняет большинство свойств термопар. Например, зависимость термо-э.д.с. от давления вытекает из зависимости между уровнем Ферми и постоянной решетки. По той же причине изменения в структуре решетки в результате появления вакансий, а также дальнего или ближнего порядка приведут к изменениям термо-э.д.с. Точно так же введение примесей и механических напряжений окажет влияние на термопару, поскольку термо-э.д.с. очень чувствительна к изменениям в рассеянии электронов. [c.273]

Дальнейшее обсуждение механизмов термоэлектричества выходит за рамки настоящей книги, основная цель которой — показать, каким образом можно измерять температуру термопарами. Основная цель краткого знакомства с теорией — выяснить, почему термо-э.д.с. сильно зависит от состава, однородности и отжига материала. Отметим, что во всяком хорошем устройстве для измерения температуры термопарой, где соединение двух электродов находится в области постоянной температуры, роль спая состоит лишь в создании электрического контакта. Каким образом он выполнен и имеется ли диффузия одного сплава в другой в области спая, не имеет значения для величины термо-э. д. с., развивающейся в области температурного градиента. [c.273]

С целью стандартизации термоэлектрических измерений и получения материала, относительно которого было бы удобно отсчитывать величины термо-э.д.с. различных чистых металлов и сплавов, было решено изготовить опорный электрод из слитка очень чистой платины. Такая практика возникает в 1922 г., когда в НБЭ проводилось сравнение термопар из различных стран. Эта работа будет вновь упомянута при обсуждении свойств термопары Р1—13 % КЬ/Р1. Было обнаружено, что платиновая проволока из плавки № 27 имеет наиболее отрицательную термо-э.д.с. по сравнению со всеми полученными ранее. Поскольку присутствие примесей в платине всегда ведет к росту термо-э.д.с., было решено, что получен образец очень чистой платины. Образцы проволоки из этой плавки получили название [c.275]

Для практического применения термопар в термометрии, в частности при использовании Р1-67 в качестве стандартного электрода, интерес представляют только различия в термо-э.д.с. разных металлов и сплавов. Абсолютные значения термо-э.д.с. или коэффициент термо-э.д.с. конкретного материала менее важны. Поскольку, однако, величина термо-э.д.с. в сильной мере зависит от рассеяния электронов, эти данные весьма интересны для теории. Существует абсолютная шкала термо-э.д.с., основанная на электроде из свинца, материала с очень малой величиной термо-э.д.с. Идеальным стандартным материалом был бы такой, у которого термо-э.д.с. равна нулю. Такой стандартный [c.276]

При продолжительном использовании платинородиевых термопар возникают значительные загрязнения, связанные с тем, что при температурах выше 500 °С родий окисляется сильнее. Этот эффект приводит к уменьшению содержания родия в сплаве и как следствие к падению термо-э.д.с. Окись родия разлагается при высоких температурах и часто бывает достаточно нагрева до 1250°С в течение 30 мин, чтобы полностью восстановить термо-э.д.с. термопары, работавшей длительное время в интервале от 500 до 900 °С. Окись родия имеет гораздо большую летучесть, чем оба металла, и ниже будет показано, каких мер предосторожности требует обращение с термопарой в герметичном чехле. [c.279]

Важное преимущество термопары типа В состоит в том, что ее термо-э.д.с. практически равна нулю вплоть до 100 °С и поэтому нет необходимости следить за температурой холодного спая. С другой стороны, термо-э.д.с. сплава, содержащего всего 6 % родия, очень чувствительна к его концентрации и поэтому термопара типа В менее стабильна, чем типы S и R. [c.282]

Для измерения еще более высоких температур в окислительной атмосфере были предложены различные комбинации сплавов родия с иридием. В НБЭ в 60-х годах были разработаны таблицы [11] для различных термопар из сплавов иридия с родием, в частности для Ir — 40 % Rh и других сплавов иридия с родием относительно иридия. Однако последние исследования термо-э.д.с. термопар этих составов, выполненные в НБЭ, дают значения, отличающиеся от данных, приведенных в этих таблицах [23]. По-видимому, чистота современного иридия и его сплавов с родием выше, чем 20 лет назад. Температурный интервал применения этих термопар и срок их службы также очень ограниченны. При 2000 °С срок службы термопары, изготовленной из проволоки диаметром 0,8 мм, в окислительной атмосфере составляет 10—20 ч. Эти термопары механически непрочны и дороги, что не позволяет рекомендовать их к применению. [c.282]

Pt — 10 % Rh. Предварительно было показано, что MgO не вступает в реакцию с платиной и ее сплавами. Однако и платина, и ее сплавы, которые практически полностью инертны по отношению к подобным окислам в воздухе, начинают реагировать с ними при понижении парциального давления кислорода ниже некоторого уровня. Окиси алюминия, циркония и тория в этих условиях разлагаются на кислород и свободный металл, который растворяется в электродах термопары. На рис. 6.5 показаны результаты исследования термопары, нагревавшейся до 1450 °С в течение 1400 ч, в результате чего ее термо-э.д.с. упала на величину, эквивалентную 200 °С. Видно, что в электроде из чистой платины оказалось очень много родия, попавшего туда как из электрода с 13 % родия, так и из чехла, где его было больше в связи с гораздо большим объемом. В той области платинового электрода, где температура была ниже 1200°С, загрязнение родием очень незначительно. [c.284]

Эти термопары имеют более высокую термо-э.д.с. по сравнению с термопарами, описанными выше. Однако ими нельзя пользоваться при столь же высоких температурах в связи с более низкой точкой плавления электродов и быстрой порчей при окислении. В промышленности чаще всего применяются стандартизованные термопары типов Е, I, К п Т, которые изготавливаются во множестве вариантов в зависимости от условий их применения. Подробные сведения о рекомендуемых диаметрах проволок, материалах изоляции и чехлов и других требованиях, связанных с особенностями эксплуатации, содержатся в национальных стандартах (см., например, [2]) приведенное ниже краткое описание свойств термопар из неблагородных металлов может быть дополнено, например, сведениями из работы [40] и других источников. [c.287]

Эта термопара очень широко применяется в промышленности в основном в связи с большой чувствительностью и дешевизной. Термопара используется большей частью в интервале температур от 0 до 760 °С. Ниже 0°С возникают проблемы хрупкости и коррозии окисления, а выше 770 °С в железе происходит магнитный переход. Выше 550 °С термо-э.д.с. термопары типа / оказывается очень чувствительной к следам серы. [c.288]

Эта комбинация сплавов также широко применяется в промышленности. Термопара типа К имеет высокую чувствительность и устойчива к окислению вплоть до 1260 °С, но непригодна для работы в восстановительной атмосфере. Она успешно применяется вплоть до 4 К и так же, как и тип Е, отличается низкой теплопроводностью обоих электродов. Главное преимущество термопары типа К по сравнению с другими термопарами из неблагородных металлов состоит в значительно лучшей стойкости к окислению при высоких температурах. Однако уже в слабо восстановительной атмосфере на поверхности положительного электрода образуется зеленая окись хрома, что сопровождается заметным изменением термо-э.д.с. Этот эффект сильнее всего проявляется при температурах от 800 до 1050 °С. Термопара типа К. также очень чувствительна к следам серы и углерода в атмосфере. [c.288]

Помимо несомненных достоинств, в частности стабильности, термопара типа К обладает двумя существенными недостатками [19, 32]. Первый связан с изменениями термо-э.д.с. вследствие резкого возникновения неоднородного ближнего порядка в сплаве Ni—Сг при температурах между 250 и 550 °С. Второй состоит в дрейфе термо-э.д.с. при длительной эксплуатации и высоких температурах, который вызывается внутренним окислением примесей в сплаве (рис. 6.8 6.9). Оба этих эффекта могут [c.289]

Обычно эту комбинацию сплавов применяют в интервале температур от —250 до 850 °С в окислительной или инертной атмосфере. Нижний предел температурного интервала выбран по той простой причине, что у других сплавов термо-э.д.с. ниже —250 °С оказывается большей. Верхний предел зависит от толщины проволоки и скорости окисления медного электрода. В восстановительной или слабоокислительной атмосфере можно пользоваться этой термопарой вплоть до 1000 °С, однако срок ее службы при этом сильно сокращается. Удобная особенность [c.289]

При температурах вплоть до 1200 °С, но с существенно меньшими дрейфами термо-э.д.с., чем для термопары типа К- Сравнительно недавно такие сплавы были созданы, и характеристики новых термопар оказались гораздо лучше, чем у традиционных термопар типа К [19, 21]. [c.291]

Рис. 6.12. Влияние магнитного поля Н на дифференциальную термо-э. д. с 5 термопар Ап—Ре для разных концентраций железа и температур. 1 — 0,001 %, 0,44 К 2 — 0,011%, 0,40 К 5 — 0,03%, 1,1 4 — 0,03%, 3,43 5 — 0,19%, 0,85 [9].

Для температурного интервала от 1 до 280 К опубликованы таблицы термо-э.д.с. термопар N1—Сг/Аи—0,02 ат.% Ре и N1— Сг/Ап—0,07 ат.% Ре [50]. В очень сильных магнитных полях, -больше 8 Тл, рекомендуется использовать термопару типа Е. При температурах ниже 1 К различие между термо-э.д.с. сплавов N1—Сг и Аи—Ре становится очень малым. Если, однако, заменить электрод из сплава N1—Сг сверхпроводником, например ниобием, для которого термо-э.д.с. точно равна нулю, то можно получить термопару для измерения температур до 0,05 К. [c.295]

Поэтому в МПТШ-68 были введены специальные критерии для отбора термопар. Термо-э.д.с. термопары в реперных точках должны лежать в пределах [c.280]

Горячий спай термопары, измеряющей температуру воздуха на входе в канал К , находится во входной камере смешения. Электрический сигнал термопар (термо-ЭДС) измеряется цифровым вольтметром Щ1413, который последовательно подключается к измерительным цепям термопар механическим переключателем ПМ-8. [c.173]

Устройство радиометров связано со способами измерения предельнол избыточной температуры приемника, которые довольно разнообразны. Их описание не входит в нашу задачу. Остановимся лишь на одном из них - термоэлектрическом способе, хорошо известном, простом, не требующим источников электропитания. Термоэлектрические радиометры с пластинчатыми приемникшли излучения снабжаются термопарой или термобатареей, служащими в качестве датчиков при измерении предельной избыточной температуры приемника. Горячие спаи электродов термопары (термо-батареи) плотно прикрепляются (при помощи пайки, сварки, [c.617]

Значения температур определялись с помощью хро-мель-алюмелевых термопар, термо-э. д. с. которых измерялись потенциометром марки ПМС-48. Погрешность измерений температуры лежит в пределах А = 0,3°С. Расстояние между термопарами измерялось микроскопом с точностью 0,05 мм. Графическая экстраполяция при наличии четырех термопар на каждом образце (на расстоянии 5 мм одна от другой) вносит погрешность, равную 20% отклонения температуры за счет погрешности эксперимента, т. е. 0,06° С. [c.111]

При измерении умеренных (до 300°С) или низких (от —80 до 180°С) -температур из числа нестандартных термопар широко используются медь-константановые (МК), железо-копелевые (ЖК) и железо-константановые (Ж). Следует учитывать, что медь при температуре выше 250°С сравнительно быстро окисляется, железо в присутствии влаги может корродировать, а их термоэлектрические свойства в связи с этим изменяются. Разброс развиваемой этими термопарами термо-э. д. с. нри разных сортах железного и константано-вого проводов составляет 7%. [c.122]

В этой схеме термопара посредством компенсационного провода включается последовательно с электроизмерительным прибором в диагональ неуравновешенного измерительного моста ком пеисациоиной коробки. К другой диагонали моста присоединяются источник постоянного тока иапряжением 4 В и добавочный резистор Яр,- При температуре окружающего воздуха 20°С мост находится в состоянии равновесия и разность потенциалов между его вершинами а и Ь отсутствует. С изменением температуры окружающей среды равновесие моста нарушается и между вершинами а Ь появляется разность потенциалов. Одновременно с этим изменяется, н развиваемая термопарой термо-э. д. с., так как свободные концы термопары находятся на зажимах. компенсационной коробки. Сопротивления плеч моста подбираются таким образом, чтобы возникающая в его диагонали разность потенциалов была [c.125]

Принцип действия термоэлектрических пирометров основан на свойстве металлов и сплавов создавать термоэлектродвижугиую силу (термо-эдс) при нагревании спая двух разнородных проводников, образующих так называемую термопару или первичный прибор пирометра. В качестве вторичного прибора, измеряющего развиваемую термопарой термо-эдс, служит чувствительный электроизмерительный прибор. [c.202]

В интервале в МПТШ-68 определяется термопарой из платины и сплава 10 % родия с платиной, градуированной при 630,74 °С, а также в точках затвердевания серебра и золота с использованием квадратичной интерполяционной формулы. Разработаны требования к величинам термо-э. д. с. термопары в реперных точках, которым этот прибор должен удовлетворять при воспроизведении шкалы. В гл. 6 будет показано, однако, что эти требования часто неоправданно строги. Было найдено, что если один из электродов термопары изготовлен из чистой платины, а другой содержит родий в пределах от 10 до 13%, то шкала воспроизводится удовлетворительно. Главная проблема при использовании термопар состоит в их недостаточной воспроизводимости. Причины этого рассматриваются в гл. 6 и хотя они понятны, их воспроизводимость очень трудно улучшить. Проблема в том, что измеряемая термо-э. д. с. возникшая вследствие разности температур спаев термопары, зависит не только от этой разности температур, но и от однородности проволоки электродов термопары. Если электроды не вполне однородны, то измеренная термо-э. д. с. начинает зависеть от конкретного распределения температуры вдоль проволок от горячего до холодного спаев. Найдено, что по этой причине для термопар из Р1 —10% НМ/Р в интервале 630—1064 °С достижимая точность не превышает 0,2 °С. Современные требования к точности измере- [c.55]

Как отмечалось в гл. 2, ККТ давно рассматривает планы замены платинородиевой термопары платиновым терм ометром сопротивления в качестве интерполяционного прибора в МПТШ-68 вплоть до точки затвердевания золота. Нет сомнений, что платина сама по себе является прекрасным материалом для изготовления термометров сопротивления, работающих по крайней мере до 1100°С. Сложность создания практической конструкции термометра заключается лишь в том, чтобы найти способ закрепить проволоку таким образом, чтобы она не испытывала механических напряжений при нагревании и охлаждении, и обеспечить высокое сопротивление изоляции. Удельное электрическое сопротивление, как и термо-э. д. с., является характеристикой самого металла, однако электрическое сопротивление термометра в отличие от термо-э. д. с. является макроскопической характеристикой проволоки, из которой изготовлен термометр, и поэтому зависит от изменения ее размеров и даже от царапин на ней. При высоких температурах [c.214]

Эти ограничения станут яснее, если кратко рассмотреть теорию термоэлектричества. Легко показать качественно, каким образом примеси, фазовый состав или дефекты решетки изменяют термо-э.д.с. термопары, а затем сделать выводы, касающиеся отжига термопары и обращения с ней, с тем чтобы получить хо-рощую воспроизводимость. Природа термоэлектричества хорошо известна, однако теория не может предсказать с нужной для практики точностью термоэлектрические свойства конкретного металла или сплава. Ниже будет показано, что термоэлектричество определяется особенностями рассеяния электронов про- [c.265]

Количество разнообразных сплавов и их комбинаций, применяемых на практике, огромно, однако широко используются сравнительно немногие, которым и будет уделено основное внимание, Для интервала температур от 20 до 2000 К существует семь различных комбинаций сплавов, для которых разработаны международные таблицы зависимости термо-э.д.с. от температуры. Кроме термопар этих типов, нашедших широкое применение в науке и технике, отметим еще ряд других, которые либо разработаны для важных, но весьма специфических областей применения, таких, как измерения в ядерных реакторах, либо созданы недавно и еще не стандартизованы. К последней категории относятся, в частности, весьма перспективные термопары нихросил/нисил. [c.274]

При установлении МПТШ не имелось достаточной информации о том, насколько точно выдерживалась концентрация сплава для термопар. Считалось, что изменения состава сплавов в будущем смогут привести к изменению зависимости термо-э. д. р. рт температуры, достаточно большому, чтобы шкала тем- [c.279]

Позже было показано, что ограничение термо-э.д.с. в точке золота величиной 30 мкВ, эквивалентное требованию к точности концентрации родия 0,07%, неоправданно строго. На рис. 6.3 показаны расхождения температур, найденных по показаниям ряда термопар типов S и R, градуированных с использованием квадратичного уравнения, температуры 630,74 °С и точек затвердевания серебра и золота [6]. Видно, что расхождения шкал, воспроизводившихся разными термопарами, не превышают 0,1 °С, хотя концентрация родия различается на 3%, а разница термо-э.д.с. в точке золота доходит до 1000 мкВ. Точность термопары типа S была указана выше и поэтому можно считать, что при воспроизведении шкалы нет разницы, какой тип термопары R или S будет использован Ограничения для состава сплавов электродов термопар, без сомнения, должны быть изменены [7], однако ККТ считает необходимым заменить термопару как интерполяционный прибор для воспроизведения МПТШ платиновым термометром сопротивления. [c.280]

Если при градуировке термопары не ставится цель воспроизвести МПТШ-68 согласно положению, то для термопар типов S и R очень удобно использовать новые международные справочные таблицы [38]. Детально эти таблицы будут рассмотрены ниже и частично даны в приложении IV. Пока достаточно отметить, что изготавливаемый сегодня промышленностью материал имеет зависимость термо-э.д.с. от температуры, очень близкую к указанной в таблицах, и число точек для градуировки уменьшено. [c.280]

Для температур, лежащих выше области применения термопары типа В, в специальных случаях применяются другие сплавы. Термопара Pt — 40% Rh/Pt —20% Rh может быть использована до 1850 °С в окислительной атмосфере, однако ее чувствительность составляет всего 4,5 мкВ/°С между 1700 и 1850 °С. Ее дополнительное преимущество по сравнению с типом В, помимо расширения интервала температур, состоит в большей механической прочности и лучшей устойчивости к окислению. Эта термопара не относится к числу стандартных. Таблица зависимости термо-э.д.с. от температуры для нее была предложена Бедфордом [4]. [c.282]

Термопары вольфрам-рений успешно используются в инертном газе высокой чистоты, в водороде, а также в вакууме с ограничениями, указанными выше. Для стабилизации размеров зерна рекомендуется предвари тельный отжиг новой термопарной проволоки. Это делается в инертной атмосфере при температуре 2100 °С в течение от одного часа для и — 3 % Не до нескольких минут для У — 25% Не. Такая процедура отжига снижает также скорость образования интерметаллической о-фазы в сплаве Ш — 25% Не, которая в противном случае выпадает в части проволоки, находящейся длительное время при температурах от 800 до 1300 °С. Градуировочная таблица зависимости термо-э.д.с. от температуры была предложена [2], но пока формально не утверждена. Одно из важных применений термопар водвф-рам-рений будет рассмотрено ниже и состоит в измерении температур в ядерной энергетике в присутствии потока нейтронов. [c.292]

На рис. 6.11 показано, как ведут себя сплавы, дифференциальная термо-э.д.с. которых не падает до столь малых величин. В этих сплавах присутствует эффект Кондо, проявляющийся при рассеянии электронов проводимости магнитными моментами примеси, такой, как железо или кобальт (см. гл. 5, разд. 5.6). В интервале температур от 1 до 300 К можно получить довольно больщие отрицательные термо-э.д.с. Положительным электродом для такой термопары часто служит сплав с низкой теплопроводностью и малой термо-э.д.с., например N1—Сг, или Ад—0,3 % Ап. В настоящее время считается, что наилучшей примесью для получения хорошей стабильности отрицательного электрода термопары является железо. Сплавы с кобальтом, как оказалось, претерпевают при комнатной температуре структурные превращения, вызывающие изменения термо-э.д.с. Содержание железа обычно выбирают в пределах от 0,02 до [c.293]

Сплав МНМц40-1,5 из медноникелевых сплавов обладает наибольшим р. Температурный коэффициент равен нулю и не изменяется до 500 С. Предел прочности сплава = 500 Мн1м . Сплав весьма пластичен, что позволяет изготовлять холоднотянутую проволоку 0 до 0,02 мм. Применяется этот сплав для изготовления движковых реостатов. В контакте с Си сплав дает высокую термо-э.д.с., что используется при изготовлении термопар для измерения температур до 700° С. [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...