థర్మోకపుల్ అనేది సైన్స్ మరియు టెక్నాలజీలోని అన్ని శాఖలలో ఉష్ణోగ్రతలను కొలిచే పరికరం. ఈ వ్యాసం పరికరం యొక్క రూపకల్పన మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం యొక్క విచ్ఛిన్నంతో థర్మోకపుల్స్ యొక్క సాధారణ అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది. థర్మోకపుల్‌ల రకాలు వాటి సంక్షిప్త లక్షణాలతో వివరించబడ్డాయి మరియు థర్మోకపుల్‌ను కొలిచే పరికరంగా అంచనా వేయబడుతుంది.
కంటెంట్‌లు
థర్మోకపుల్ డిజైన్
థర్మోకపుల్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం. సీబెక్ ప్రభావం
థర్మోకపుల్ 1821లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త టోమస్ సీబెక్ కనుగొన్న థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావంపై ఆధారపడింది.
ఒక నిర్దిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రతకు గురైనప్పుడు క్లోజ్డ్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో విద్యుత్ ఆవిర్భావంపై ఈ దృగ్విషయం ఆధారపడి ఉంటుంది. వేర్వేరు కూర్పు (అసమాన లోహాలు లేదా మిశ్రమాలు) యొక్క రెండు కండక్టర్ల (థర్మోఎలక్ట్రోడ్లు) మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ఉన్నప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం ఉత్పత్తి అవుతుంది మరియు వాటి పరిచయాలను (జంక్షన్లు) ఉంచడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. పరికరం కనెక్ట్ చేయబడిన ద్వితీయ పరికరం యొక్క స్క్రీన్‌పై కొలిచిన ఉష్ణోగ్రత విలువను ప్రదర్శిస్తుంది.
అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత సరళ సంబంధంలో ఉంటాయి. దీని అర్థం కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతలో పెరుగుదల థర్మోకపుల్ యొక్క ఉచిత చివరలలో అధిక మిల్లీవోల్ట్ విలువకు దారి తీస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రత కొలత పాయింట్ వద్ద ఉన్న జంక్షన్‌ను "హాట్ జంక్షన్" అని పిలుస్తారు మరియు తీగలు ట్రాన్స్‌మిటర్‌కు కనెక్ట్ చేయబడిన బిందువును "కోల్డ్ జంక్షన్" అని పిలుస్తారు.
కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత పరిహారం (CJC)
కోల్డ్ జంక్షన్ పరిహారం (CJC) అనేది థర్మోకపుల్ యొక్క ఉచిత చివరల కనెక్షన్ పాయింట్ వద్ద ఉష్ణోగ్రతను కొలిచేటప్పుడు తుది పఠనానికి దిద్దుబాటు రూపంలో చేసిన దిద్దుబాటు. ఇది వాస్తవ కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత మరియు 0 ° C వద్ద కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత కోసం అమరిక చార్ట్ నుండి లెక్కించిన రీడింగ్‌ల మధ్య వ్యత్యాసాల కారణంగా ఉంది.
CHS అనేది ఒక అవకలన పద్ధతి, దీనిలో సంపూర్ణ ఉష్ణోగ్రత పఠనం కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత యొక్క తెలిసిన విలువ నుండి తీసుకోబడింది (రిఫరెన్స్ జంక్షన్‌కు మరొక పేరు).
థర్మోకపుల్ డిజైన్
థర్మోకపుల్ రూపకల్పన బాహ్య వాతావరణం యొక్క "దూకుడు", పదార్ధం యొక్క మొత్తం స్థితి, కొలవవలసిన ఉష్ణోగ్రతల పరిధి మరియు ఇతర కారకాల ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.
థర్మోకపుల్ డిజైన్ యొక్క లక్షణాలు:
1) కండక్టర్ జంటలు మరింత ఆర్క్ వెల్డింగ్ (అరుదుగా టంకం) తో మెలితిప్పినట్లు లేదా స్ట్రాండ్ చేయడం ద్వారా ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ చేయబడతాయి.
ముఖ్యమైనది: జంక్షన్ లక్షణాల వేగవంతమైన నష్టం కారణంగా ట్విస్టింగ్ పద్ధతి సిఫార్సు చేయబడదు.
2) టచ్ పాయింట్ మినహా థర్మోకపుల్ ఎలక్ట్రోడ్లు వాటి మొత్తం పొడవుతో పాటు విద్యుత్ ఇన్సులేట్ చేయబడాలి.
3) ఎగువ ఉష్ణోగ్రత పరిమితిని పరిగణనలోకి తీసుకొని ఐసోలేషన్ పద్ధతి ఎంపిక చేయబడింది.
- 100-120 ° C వరకు - ఏదైనా ఇన్సులేషన్;
- 1300 ° C వరకు - పింగాణీ గొట్టాలు లేదా పూసలు;
- 1950°C వరకు - అల్2ఓ3;
- 2000°С పైన - MgO, BeO, TO నుండి గొట్టాలు2TO, ZrO2.
4) రక్షణ కవచం.
మంచి ఉష్ణ వాహకతతో (మెటల్, సిరామిక్స్) మెటీరియల్ తప్పనిసరిగా ఉష్ణంగా మరియు రసాయనికంగా నిరోధకతను కలిగి ఉండాలి. షీత్‌ను ఉపయోగించడం వలన నిర్దిష్ట మాధ్యమాలలో తుప్పు పట్టకుండా నిరోధిస్తుంది.
పొడిగింపు (విస్తరణ) వైర్లు
థర్మోకపుల్ యొక్క చివరలను ద్వితీయ పరికరం లేదా అడ్డంకికి విస్తరించడానికి ఈ రకమైన వైర్ అవసరం. థర్మోకపుల్‌లో ఏకీకృత అవుట్పుట్ సిగ్నల్‌తో అంతర్నిర్మిత ట్రాన్స్‌మిటర్ ఉంటే వైర్లు ఉపయోగించబడవు. అత్యంత విస్తృతమైన అప్లికేషన్ "టాబ్లెట్" అని పిలవబడే ఏకీకృత 4-20mA సిగ్నల్‌తో ప్రామాణిక సెన్సార్ టెర్మినల్ హెడ్‌లో ఉంచబడిన సాధారణీకరణ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్.
తీగలు యొక్క పదార్థం థర్మోఎలెక్ట్రోడ్ల పదార్థంతో సమానంగా ఉంటుంది, కానీ చాలా తరచుగా ఇది చౌకైన దానితో భర్తీ చేయబడుతుంది, పరాన్నజీవి (ప్రేరిత) థర్మో-ఎలక్ట్రోడ్లు ఏర్పడకుండా నిరోధించే పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. పొడిగించే వైర్లను ఉపయోగించడం కూడా ఉత్పత్తిని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి సహాయపడుతుంది.
చిట్కాలు మరియు ఉపాయాలు! పరిహారం వైర్ల ధ్రువణత మరియు థర్మోకపుల్‌కు వాటి కనెక్షన్‌ను సరిగ్గా నిర్ణయించడానికి, MM జ్ఞాపకశక్తి నియమాన్ని గుర్తుంచుకోండి - మైనస్ అయస్కాంతం. అంటే, ఏదైనా అయస్కాంతాన్ని తీసుకోండి మరియు పరిహారం యొక్క మైనస్ ప్లస్ కాకుండా అయస్కాంతంగా ఉంటుంది.
థర్మోకపుల్స్ రకాలు మరియు రకాలు
వివిధ రకాలైన థర్మోకపుల్స్ ఉపయోగించిన లోహ మిశ్రమాల వివిధ కలయికల కారణంగా ఉన్నాయి. థర్మోకపుల్ ఎంపిక పరిశ్రమ మరియు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత పరిధిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
క్రోమ్-అలుమెల్ థర్మోకపుల్ (TXA)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: క్రోమెల్ మిశ్రమం (90% Ni, 10% Cr).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: అల్యూమెల్ మిశ్రమం (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).
ఇన్సులేటింగ్ పదార్థం: పింగాణీ, క్వార్ట్జ్, మెటల్ ఆక్సైడ్లు మొదలైనవి.
ఉష్ణోగ్రత పరిధి -200 ° C నుండి 1300 ° C వరకు స్వల్పకాలిక మరియు 1100 ° C దీర్ఘకాలిక తాపన.
ఆపరేటింగ్ వాతావరణం: జడ, ఆక్సీకరణ (O2=2-3% లేదా పూర్తిగా మినహాయించబడింది), పొడి హైడ్రోజన్, స్వల్పకాలిక వాక్యూమ్. రక్షిత కోశం సమక్షంలో తగ్గించే లేదా రెడాక్స్ వాతావరణంలో.
ప్రతికూలతలు: వైకల్యం సులభం, థర్మల్ EMF యొక్క రివర్సిబుల్ అస్థిరత.
బలహీనమైన ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో ("గ్రీన్ క్లే") వాతావరణంలో మరియు క్రోమెల్‌లోని సల్ఫర్ జాడల సమక్షంలో అల్యూమెల్ యొక్క తుప్పు మరియు పెళుసుదనం యొక్క సంభావ్య కేసులు.
క్రోమ్-కాపర్ థర్మోకపుల్ (TCC)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: క్రోమెల్ మిశ్రమం (90% Ni, 10% Cr).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: కోపెల్ మిశ్రమం (54.5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0.5% Mn).
ఉష్ణోగ్రత పరిధి -253°C నుండి 800°C వరకు దీర్ఘకాలికంగా మరియు 1100°C స్వల్పకాలిక తాపనంగా ఉంటుంది.
ఆపరేటింగ్ పర్యావరణం: జడ మరియు ఆక్సీకరణం, స్వల్పకాలిక వాక్యూమ్.
ప్రతికూలతలు: థర్మోకపుల్ యొక్క వైకల్పము.
బహుశా దీర్ఘ శూన్యంలో క్రోమియం ఆవిరి; సల్ఫర్, క్రోమియం, ఫ్లోరిన్ కలిగిన వాతావరణంతో ప్రతిచర్య.
ఐరన్-కాన్స్టాంటన్ థర్మోకపుల్ (PCT).
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: సాంకేతికంగా స్వచ్ఛమైన ఇనుము (మైల్డ్ స్టీల్).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: స్థిరమైన మిశ్రమం (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).
తగ్గించడం, జడ మీడియా మరియు వాక్యూమ్‌లో కొలతల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. -203 ° C నుండి 750 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రతలు పొడవు మరియు 1100 ° C స్వల్పకాలిక వేడి.
అనుకూల మరియు ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల ఉమ్మడి కొలతపై అప్లికేషన్ మడవబడుతుంది. ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల కోసం మాత్రమే ఉపయోగించడం ప్రయోజనకరం కాదు.
ప్రతికూలతలు: థర్మోకపుల్ యొక్క వైకల్పము, తక్కువ తుప్పు నిరోధకత.
700 ° C మరియు 900 ° C చుట్టూ ఇనుము యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల మార్పు. తుప్పు ఏర్పడటంతో సల్ఫర్ మరియు నీటి ఆవిరితో సంకర్షణ చెందుతుంది.
టంగ్స్టన్-రీనియం థర్మోకపుల్ (TVR)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: మిశ్రమాలు BP5 (95% W, 5% Rh)/BP5 (సిలికా మరియు అల్యూమినియం సంకలితంతో BP5)/BP10 (90% W, 10% Rh).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: మిశ్రమాలు BP20 (80% W, 20% Rh).
ఇన్సులేషన్: రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన మెటల్ ఆక్సైడ్ల సిరామిక్.
మెకానికల్ బలం, ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత, కాలుష్యానికి తక్కువ సున్నితత్వం మరియు కల్పన సౌలభ్యం వంటి ఫీచర్లు ఉన్నాయి.
1800 ° C నుండి 3000 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడం, తక్కువ పరిమితి - 1300 ° C. కొలతలు జడ వాయువు, పొడి హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ వాతావరణంలో తీసుకోబడతాయి. వేగంగా ప్రవహించే ప్రక్రియలలో కొలతల కోసం మాత్రమే ఆక్సీకరణ మాధ్యమంలో.
ప్రతికూలతలు: థర్మల్ EMF యొక్క పేలవమైన పునరుత్పత్తి, రేడియేషన్ సమయంలో దాని అస్థిరత, ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో అస్థిర సున్నితత్వం.
టంగ్స్టన్-మాలిబ్డినం (TM) థర్మోకపుల్
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: టంగ్స్టన్ (సాంకేతికంగా స్వచ్ఛమైనది).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: మాలిబ్డినం (సాంకేతికంగా స్వచ్ఛమైనది).
ఇన్సులేషన్: అల్యూమినా సిరామిక్, క్వార్ట్జ్ చిట్కాలతో రక్షణ.
జడ, హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ వాతావరణం. ఇన్సులేషన్ సమక్షంలో ఆక్సిడైజింగ్ పరిసరాలలో స్వల్పకాలిక కొలతలు సాధ్యమవుతాయి. కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతల పరిధి 1400-1800 ° C, పరిమితి ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 2400 ° C.
ప్రతికూలతలు: థర్మో-EDC యొక్క పేలవమైన పునరుత్పత్తి మరియు సున్నితత్వం, ధ్రువణత విలోమం, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పెళుసుదనం.
థర్మోకపుల్స్ ప్లాటినం-రోడియం-ప్లాటినం (TPP)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: ప్లాటినం-రోడియం (10% లేదా 13% Rhతో Pt).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: ప్లాటినం.
ఇన్సులేషన్: క్వార్ట్జ్, పింగాణీ (సాధారణ మరియు వక్రీభవన). 1400 ° С వరకు - అల్ యొక్క అధిక కంటెంట్తో సెరామిక్స్2ఓ3O, 1400 °С పైన - రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన అల్2ఓ3.
గరిష్ట ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత చాలా కాలం పాటు 1400 ° C, స్వల్ప కాలానికి 1600 ° C. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కొలత సాధారణంగా నిర్వహించబడదు.
ఆపరేటింగ్ వాతావరణం: ఆక్సీకరణం మరియు జడత్వం, రక్షణ సమక్షంలో పర్యావరణాన్ని తగ్గించడం.
ప్రతికూలతలు: అధిక ధర, వికిరణం కింద అస్థిరత, కాలుష్యం (ముఖ్యంగా ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్), అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెటల్ ధాన్యం పెరుగుదలకు అధిక సున్నితత్వం.
ప్లాటినం-రోడియం-ప్లాటినం-రోడియం థర్మోకపుల్స్ (PRT)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: 30% Rhతో Pt మిశ్రమం.
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: 6% Rhతో Pt మిశ్రమం.
మధ్యస్థం: ఆక్సీకరణం, తటస్థ మరియు వాక్యూమ్. రక్షణ సమక్షంలో తగ్గించడం మరియు మెటల్ లేదా నాన్-మెటల్ ఆవిరి-కలిగిన పరిసరాలలో ఉపయోగించండి.
గరిష్ట పని ఉష్ణోగ్రత: 1600°C దీర్ఘకాలిక, 1800°C స్వల్పకాలిక.
ఇన్సులేషన్: అల్తో చేసిన సిరామిక్స్2ఓ3 అధిక స్వచ్ఛత.
ప్లాటినం-రోడియం థర్మోకపుల్ కంటే రసాయన కాలుష్యం మరియు ధాన్యం పెరుగుదలకు తక్కువ అవకాశం ఉంది.
థర్మోకపుల్ కనెక్షన్ రేఖాచిత్రం
- కండక్టర్లకు నేరుగా పొటెన్షియోమీటర్ లేదా గాల్వనోమీటర్ యొక్క కనెక్షన్.
- పరిహారం వైర్లతో కనెక్షన్;
- ఏకీకృత ఉత్పత్తిని కలిగి ఉన్న థర్మోకపుల్‌కు సంప్రదాయ రాగి తీగల ద్వారా కనెక్షన్.
థర్మోకపుల్ కండక్టర్ రంగు ప్రమాణాలు
టెర్మినల్‌లకు సరైన కనెక్షన్ కోసం థర్మోకపుల్ ఎలక్ట్రోడ్‌లను ఒకదానికొకటి వేరు చేయడానికి రంగు-కోడెడ్ కండక్టర్ ఇన్సులేషన్ సహాయపడుతుంది. ప్రమాణాలు దేశాన్ని బట్టి మారుతూ ఉంటాయి; కండక్టర్లకు నిర్దిష్ట రంగు హోదాలు లేవు.
ముఖ్యమైనది: లోపాలను నివారించడానికి ఫ్యాక్టరీలో ఉపయోగించే ప్రమాణాన్ని కనుగొనడం అవసరం.
కొలత యొక్క ఖచ్చితత్వం
ఖచ్చితత్వం థర్మోకపుల్ రకం, కొలిచిన ఉష్ణోగ్రత పరిధి, పదార్థ స్వచ్ఛత, విద్యుత్ శబ్దం, తుప్పు, జంక్షన్ లక్షణాలు మరియు తయారీ ప్రక్రియపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
థర్మోకపుల్స్ ఒక టాలరెన్స్ క్లాస్ (ప్రామాణికం లేదా ప్రత్యేకం) కేటాయించబడతాయి, ఇది కొలత యొక్క విశ్వాస విరామాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది.
ముఖ్యమైనది: ఆపరేషన్ సమయంలో తయారీ మార్పు సమయంలో లక్షణాలు.
కొలత వేగం
ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులకు త్వరగా ప్రతిస్పందించే ప్రాధమిక ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ సామర్థ్యం మరియు కొలిచే పరికరం నుండి ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్స్ యొక్క తదుపరి ప్రవాహం ద్వారా ప్రతిస్పందన నిర్ణయించబడుతుంది.
ప్రతిస్పందనను పెంచే అంశాలు:
- ప్రాధమిక ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క పొడవు యొక్క సరైన సంస్థాపన మరియు గణన;
- రక్షిత థర్మోవెల్తో ట్రాన్స్మిటర్ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, థర్మోవెల్ యొక్క చిన్న వ్యాసాన్ని ఎంచుకోవడం ద్వారా అసెంబ్లీ ద్రవ్యరాశిని తగ్గించండి;
- ప్రాథమిక ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ మరియు థర్మోవెల్ మధ్య గాలి అంతరాన్ని తగ్గించండి;
- స్ప్రింగ్‌లోడెడ్ ప్రైమరీ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ని ఉపయోగించడం మరియు థర్మోవెల్‌లోని కావిటీస్‌ను థర్మల్లీ కండక్టివ్ ఫిల్లర్‌తో నింపడం;
- అధిక సాంద్రత (ద్రవ)తో వేగంగా కదిలే మీడియా లేదా మీడియా.
థర్మోకపుల్ పనితీరును తనిఖీ చేస్తోంది
ఆపరేషన్‌ను ధృవీకరించడానికి, ఒక ప్రత్యేక కొలిచే పరికరాన్ని (టెస్టర్, గాల్వనోమీటర్ లేదా పొటెన్షియోమీటర్) కనెక్ట్ చేయండి లేదా మిల్లీవోల్టమీటర్‌తో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను కొలవండి. బాణం లేదా డిజిటల్ సూచిక హెచ్చుతగ్గులకు గురైనట్లయితే, థర్మోకపుల్ మంచిది, లేకపోతే పరికరాన్ని భర్తీ చేయాలి.
థర్మోకపుల్ వైఫల్యానికి కారణాలు:
- రక్షిత షీల్డింగ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించడంలో వైఫల్యం;
- ఎలక్ట్రోడ్ల రసాయన కూర్పును మార్చడం;
- అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సంభవించే ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలు;
- కొలిచే పరికరం విచ్ఛిన్నం, మొదలైనవి.
థర్మోకపుల్స్ ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు
ఈ పరికరాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలను ఇలా పిలుస్తారు:
- కొలతల యొక్క పెద్ద ఉష్ణోగ్రత పరిధి;
- అధిక ఖచ్చితత్వం;
- సరళత మరియు విశ్వసనీయత.
ప్రతికూలతలు వీటిని కలిగి ఉండాలి:
- చల్లని జంక్షన్ యొక్క నిరంతర నియంత్రణను అమలు చేయడం, నియంత్రణ పరికరాల ధృవీకరణ మరియు క్రమాంకనం;
- పరికరం యొక్క తయారీ సమయంలో లోహాల నిర్మాణ మార్పులు;
- వాతావరణ కూర్పుపై ఆధారపడటం, సీలింగ్ ఖర్చులు;
- విద్యుదయస్కాంత తరంగాలకు గురికావడం వల్ల కొలత లోపం.
