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熱電偶的應用 : 熱電偶是熱工監(jiān)測與測試的計量工具,發(fā)揮著重要的作用。在當前的生產(chǎn)工藝流程中,檢測技術及其用具越來越重要,尤其在對各種產(chǎn)品與構件進行無損擦傷、測量與計量方面,陶瓷熱電偶作用功不可沒,對于提高質量與企業(yè)的經(jīng)濟效益是*的。
熱電偶工作原理是將兩種不同的導體與半導體連接成閉合回路,再將其兩個接點分別置于溫度各為T及TO的熱源中,則在該回路內(nèi)即可產(chǎn)生熱電動勢,這種現(xiàn)象叫做熱電效應。而溫差電勢則是在同一導體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢。由于高溫端(T)的電子能量比低溫端的電子能量大,因而從高溫端跑到低溫端的電子數(shù)比從低溫端跑到高溫端的要多,其結果是高溫端失去電子而帶正電荷,低溫端因得到電子而帶負電荷,從而形成一個靜電場。這樣在導體兩端便產(chǎn)生一個相應的電位差即溫差電勢。這樣在熱電偶回路中接入第三種材料的導線,只要第三種導線兩端溫度相同,則第三種導線引入不會影響熱電偶的電動勢。根據(jù)此性質,在回路中引入各種儀表、連接導線等,不用擔心對熱電偶的影響,所以也可采用焊接法制成熱電偶。目前報紙廣告中數(shù)字顯示熱電偶正在成為主流。
陶瓷熱電偶的種類。有鉑銠—鉑熱電偶、鎳鉻一鎳硅熱電偶、鎳鉻—考銅熱電偶等種類。
1、鉑銠—鉑熱電偶:系采用珍貴稀有金屬材料制成,由直徑0.5MM的純鉑絲和相同直徑的鉑銠絲(鉑90%與銠10%)制成,以符號LB表示。符號WR系指熱電偶。在LB熱電偶中鉑銠絲為正極,純鉑絲為負極。此種熱電偶可在0300℃以下范圍長時間使用,在良好的使用環(huán)境中可短期測量1600℃的高溫。由于化工的發(fā)展,容易得到高純度的鉑和鉑銠材料,因此LB熱電偶的制作精度與測量準確度高,可用于精密溫度測量與作基準熱電偶使用。鉑銠—鉑熱電偶是陶瓷工業(yè)燒成中zui常用的測溫用具,一般可用于建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷及美術陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)。LB熱電偶在氧化性或中性介質中具有較高的物理化學穩(wěn)定性。其主要不足在于熱電勢較弱。在高溫燒成環(huán)境中易受還原氣體所發(fā)出的蒸氣和金屬蒸氣的侵害而變質。近年來采用高鋁瓷套管及碳化硅套管改變熱電偶保護材質,可有效****有害氣體的腐蝕,延長使用壽命。由于LB熱電偶系貴稀金屬材料制作,故產(chǎn)品成本很高,需要使用中給予悉心照護。其售價標準根據(jù)其長度大小而定,隨著新型窯爐大量采用*窯襯材料、窯墻變薄,熱電偶的長度亦有縮短趨勢。通常長度30CM~60CM鉑銠—鉑熱電偶的熱電偶,售價在1200元—5000元之間。價格浮動較大。
2、鎳鉻一鎳硅熱電偶:由鎳鉻與鎳硅制成,采用符號eu表示。熱電偶絲直徑一般為1.2~2.5。鎳鉻為正極,鎳硅為負極。eu熱電偶化學穩(wěn)定性高,可以在氧化性或中性介質中長時間地測量900℃以下的溫度,短期測量可達1200℃。若使用于還原性介質中,則會很快地受到腐蝕,只能用于測量500℃以下的溫度。eu熱電偶具有復制性好,產(chǎn)生熱電勢大、線性好,價格便宜等優(yōu)點。它的測量精度稍偏低些,但也能夠*于陶瓷工業(yè)的測量要求。尤其是在低溫陶瓷彩燒、低溫陶瓷烤花及半成品干燥方面,可成為常用的一種熱電偶。目前,我國已開始以鎳硅材料代替鎳鋁合金材料。采用新材料制成的熱電偶,在抗氧化及熱電勢穩(wěn)定性方面都有很大提高,不過其材質較脆且焊接性能與抗輻射性能差。由于兩種熱電偶的熱電性能幾乎一致。故原先的鎳鉻—鎳鉻熱電偶逐漸為鎳鉻—鎳硅熱電偶所取代。
3、鎳鉻—考銅熱電偶:由鎳鉻材料與鎳、銅合金材料組成,采用符號ea表示。熱電偶絲的直徑一般為1.2mm~2mm,鎳鉻為正極,考銅為負極。適用于還原性或中性介質,長期使用溫度不能超過600℃,短期測量可達800℃。ea熱電偶的特點是熱電靈敏度高,價格便宜,不過其測溫范圍低且狹窄,考銅合金絲容易因受氧化而變質。更由于材料的質地堅硬而不易得到均勻的線徑。此種類型的熱電偶可以使用于陶瓷坯體烘干器、陶瓷換熱器等場所,以便獲得較的溫度參數(shù),提高干燥與節(jié)能等效果。
4、鉑銠30—鉑銠6熱電偶:是以鉑銠30絲(其中鉑70%,銠30%)為正極、鉑銠6絲9(鉑含量94%,銠6%)為負極。它可以長期用于測量高溫達1600℃的溫度,短期可測量1800℃超高溫度。ll熱電偶性能穩(wěn)定、精度高,適用于氧化性及中性介質中使用。但它產(chǎn)生的熱電勢小,且價格昂貴。目前,特種陶瓷尤其是高溫結構陶瓷產(chǎn)品的燒成(如氧化鋯陶瓷、99氧化鋁陶瓷0)溫度均高達1600℃~1800℃范圍,采用ll熱電偶是*可行的。隨著特種陶瓷產(chǎn)品系列的擴展,各種適用于高溫及超高溫窯爐燒成的陶瓷熱電偶會獲得更大的用途。
常規(guī)熱電偶在陶瓷生產(chǎn)中的用途不斷擴大的同時,具有更佳功能的特殊熱電偶產(chǎn)品不斷問世。如鎢錸系熱電偶,它是一種較好的超高溫熱電偶材料,其zui高使用溫度受絕緣材料限制,一般可達到2400℃的使用條件。如在真空中以裸線測量時可用到更高溫度。目前,我國生產(chǎn)的鎢錸熱電偶,它以鎢錸5為正極、鎢錸20作負極。使用范圍為300℃~2000℃,分度精度可達±1%。目前,上某些氮化硅陶瓷燒結溫度已達到1800℃以上,采用鎢錸熱電偶進行測溫是*可行的。此外適用超導陶瓷生產(chǎn)使用的金鐵—鎳鉻低溫熱電偶,快速反應薄膜熱電偶及非金屬熱電偶材料,由于具備各種優(yōu)點和價格低廉、資源豐富,均獲得可喜銷量。
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