что такое термо пики
термический пик
Смотреть что такое «термический пик» в других словарях:
Позднепалеоценовый термический максимум — Изменения климата за последние 65 млн лет. Виден резкий пик температур на границе палео и эоцена, 55 млн лет, он называется палеоцен эоценовым термальным максимумом (PETM) Позднепалеоценовый терми … Википедия
ВЬЕТНАМ — Социалистическая Республика Вьетнам (СРВ), государство в восточной части полуострова Индокитай, в Юго Восточной Азии. Граничит на севере с Китаем, на западе с Лаосом и Камбоджей, на востоке омывается водами Южно Китайского моря, включающими залив … Энциклопедия Кольера
Сибзавод — ГП «Сибзавод» Тип Открытое акционерное общество Год основания 1909 Расположение … Википедия
БАНГЛАДЕШ — Народная Республика Бангладеш, государство в Южной Азии. Образовано на месте бывшей пакистанской провинции Восточный Пакистан. Ее политические лидеры 20 марта 1971 объявили о создании независимого государства под названием Бангладеш, что означает … Энциклопедия Кольера
ИНДИЯ — Республика Индия (на языке хинди Бхарат), государство в Южной Азии. Территория Индии на севере простирается в широтном направлении на 2750 км, а протяженность страны в меридиональном направлении 3220 км. Индия омывается водами Аравийского моря на … Энциклопедия Кольера
Основные стадии технологии переработки нефти — Нефтеперерабатывающий завод компании Shell в Калифорнии Цель переработки нефти (нефтепереработки) производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных, авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химической… … Википедия
Бурение — Общая схема буровой установки: 1 буровое долото; 2 УБТ; 3 бурильные трубы; 4 кондуктор; 5 устьевая шахта; 6 противовыбросовое устройства; 7 пол буровой установки; 8 буровой ротор; 9 … Википедия
Переработка нефти — Нефтеперерабатывающий завод компании Shell в Калифорнии Цель переработки нефти (нефтепереработки) производство нефтепродуктов … Википедия
Нефтепереработка — Нефтеперерабатывающий завод компании Shell в Калифорнии Цель переработки нефти (нефтепереработки) производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных, авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химической… … Википедия
О термопарах: что это такое, принцип действия, подключение, применение
В автоматизации технологических процессов очень часто приходится снимать показатели о температурных изменениях, для их загрузки в системы управления, с целью дальнейшей обработки. Для этого требуются высокоточные, малоинерционные датчики, способные выдерживать большие температурные нагрузки в определённом диапазоне измерений. В качестве термоэлектрического преобразователя широко используются термопары – дифференциальные устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую.
Устройства также являются простым и удобным датчиком температуры для термоэлектрического термометра, предназначенного для осуществления точных измерений в пределах довольно широких температурных диапазонов. В частности, управляющая автоматика газовых котлов и других отопительных систем срабатывает от электрического сигнала, поступающего от сенсора на базе термопары. Конструкции датчика обеспечивают необходимую точность измерений в выбранном диапазоне температур.
Устройство и принцип действия
Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык. Свободные концы термопары замыкаются с помощью компенсационных проводов на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай. Схематически устройство изображено на рисунке 1.
Рис. 1. Схема строения термопары
Красным цветом выделено зону горячего спая, синим – холодный спай.
Электроды состоят из разных металлов (металл А и металл В), которые на схеме окрашены в разные цвета. С целью защиты термоэлектродов от агрессивной горячей среды их помещают в герметичную капсулу, заполненную инертным газом или жидкостью. Иногда на электроды надевают керамические бусы, как показано на рис. 2).
Рис. 2. Термопара с керамическими бусами
Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте. При замыкании цепи, например милливольтметром (см. рис. 3) в точках спаек возникает термо-ЭДС. Но если контакты электродов находятся при одинаковой температуре, то эти ЭДС компенсируют друг друга и ток не возникает. Однако, стоит нагреть место горячей спайки горелкой, то согласно эффекту Зеебека возникнет разница потенциалов, поддерживающая существование электрического тока в цепи.
Примечательно, что напряжение на холодных концах электродов пропорционально зависит от температуры в области горячей спайки. Другими словами, в определённом диапазоне температур мы наблюдаем линейную термоэлектрическую характеристику, отображающую зависимость напряжения от величины разности температур между точками горячей и холодной спайки. Строго говоря, о линейности показателей можно говорить лишь в том случае, когда температура в области холодной спайки постоянна. Это следует учитывать при выполнении градуировок термопар. Если на холодных концах электродов температура будет изменяться, то погрешность измерения может оказаться довольно значительной.
В тех случаях, когда необходимо добиться высокой точности показателей, холодные спайки измерительных преобразователей помещают даже в специальные камеры, в которых температурная среда поддерживается на одном уровне специальными электронными устройствами, использующими данные термометра сопротивления (схема показана на рис. 4). При таком подходе можно добиться точности измерений с погрешностью до ± 0,01 °С. Правда, такая высокая точность нужна лишь в немногих технологических процессах. В ряде случаев требования не такие жёсткие и погрешность может быть на порядок ниже.
Рис. 4. Решение вопроса точности показаний термопар
На погрешность влияют не только перепады температуры в среде, окружающей холодную спайку. Точность показаний зависит от типа конструкции, схемы подключения проводников, и некоторых других параметров.
Типы термопар и их характеристики
Различные сплавы, используемые для изготовления термопар, обладают разными коэффициентами термо-ЭДС. В зависимости от того, из каких металлов изготовлены термоэлектроды, различают следующие основные типы термопар:
Технические требования к термопарам задаются параметрами определёнными ГОСТ 6616-94, а их НСХ (номинальные статические характеристики преобразования), оптимальные диапазоны измерений, установленные классы допуска регулируются стандартами МЭК 62460, и определены ГОСТ Р 8.585-2001. Заметим, также, что НСХ в вольфрам-рениевых термопарах отсутствовали в таблицах МЭК до 2008 г. На сегодняшний день указанными стандартами не определены характеристики термопары хромель-копель, но их параметры по прежнему регулируются ГОСТ Р 8.585-2001. Поэтому импортные термопары типа L не являются полным аналогом отечественного изделия ТХК.
Классификацию термодатчиков можно провести и по другим признакам: по типу спаев, количеству чувствительных элементов.
Типы спаев
В зависимости от назначения термодатчика спаи термопар могут иметь различную конфигурацию. Существуют одноэлементные и двухэлементные спаи. Они могут быть как заземлёнными на корпус колбы, так и незаземленными. Понять схемы таких конструкций можно из рисунка 5.
Буквами обозначено:
Заземление на корпус снижает инерционность термопары, что, в свою очередь, повышает быстродействие датчика и увеличивает точность измерений в режиме реального времени.
С целью уменьшения инерционности в некоторых моделях термоэлектрических преобразователей оставляют горячий спай снаружи защитной колбы.
Многоточечные термопары
Часто требуется измерение температуры в различных точках одновременно. Многоточечные термопары решают эту проблему: они фиксируют данные о температуре вдоль оси преобразователя. Такая необходимость возникает в химических и нефтехимических отраслях, где требуется получать информацию о распределении температуры в реакторах, колоннах фракционирования и в других ёмкостях, предназначенных для переработки жидкостей химическим способом.
Многоточечные измерительные преобразователи температуры повышают экономичность, не требуют сложного обслуживания. Количество точек сбора данных может достигать до 60. При этом используется только одна колба и одна точка ввода в установку.
Таблица сравнения термопар
Выше мы рассмотрели типы термоэлектрических преобразователей. У читателя, скорее всего, резонно возник вопрос: Почему так много типов термопар существует?
Дело в том, что заявленная производителем точность измерений возможна только в определённом интервале температур. Именно в этом диапазоне производитель гарантирует линейную характеристику своего изделия. В других диапазонах зависимость напряжения от температуры может быть нелинейной, а это обязательно отобразится на точности. Следует учитывать, что материалы обладают разной степенью плавкости, поэтому для них существует предельное значение рабочих температур.
Для сравнения термопар составлены таблицы, в которых отображены основные параметры измерительных преобразователей. В качестве примера приводим один из вариантов таблицы для сравнения распространённых термопар.
| Тип термопары | K | J | N | R | S | B | T | E |
| Материал положительного электрода | Cr—Ni | Fe | Ni—Cr—Si | Pt—Rh (13 % Rh) | Pt—Rh (10 % Rh) | Pt—Rh (30 % Rh) | Cu | Cr—Ni |
| Материал отрицательного электрода | Ni—Al | Cu—Ni | Ni—Si—Mg | Pt | Pt | Pt—Rh (6 % Rh | Cu—Ni | Cu—Ni |
| Температурный коэффициент | 40…41 | 55.2 | 68 | |||||
| Рабочий температурный диапазон, ºC | 0 до +1100 | 0 до +700 | 0 до +1100 | 0 до +1600 | 0 до 1600 | +200 до +1700 | −185 до +300 | 0 до +800 |
| Значения предельных температур, ºС | −180; +1300 | −180; +800 | −270; +1300 | – 50; +1600 | −50; +1750 | 0; +1820 | −250; +400 | −40; +900 |
| Класс точности 1, в соответствующем диапазоне температур, (°C) | ±1,5 от −40 °C до 375 °C | ±1,5 от −40 °C до 375 °C | ±1,5 от −40 °C до 375 °C | ±1,0 от 0 °C до 1100 °C | ±1,0 от 0 °C до 1100 °C | ±0,5 от −40 °C до 125 °C | ±1,5 от −40 °C до 375 °C | |
| ±0,004×T от 375 °C до 1000 °C | ±0,004×T от 375 °C до 750 °C | ±0,004×T от 375 °C до 1000 °C | ±[1 + 0,003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 °C | ±[1 + 0,003×(T − 1100)] от 1100 °C до 1600 ° | ±0,004×T от 125 °C до 350 °C | ±0,004×T от 375 °C до 800 °C | ||
| Класс точности 2 в соответствующем диапазоне температур, (°C) | ±2,5 от −40 °C до 333 °C | ±2,5 от −40 °C до 333 °C | ±2,5 от −40 °C до 333 °C | ±1,5 от 0 °C до 600 °C | ±1,5 от 0 °C до 600 °C | ±0,0025×T от 600 °C до 1700 °C | ±1,0 от −40 °C до 133 °C | ±2,5 от −40 °C до 333 °C |
| ±0,0075×T от 333 °C до 1200 °C | ±0, T от 333 °C до 750 °C | ±0,0075×T от 333 °C до 1200 °C | ±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C | ±0,0025×T от 600 °C до 1600 °C | ±0,0075×T от 133 °C до 350 °C | ±0,0075×T от 333 °C до 900 °C | ||
| Цветовая маркировка выводов по МЭК | Зелёный — белый | Чёрный — белый | Сиреневый — белый | Оранжевый — белый | Оранжевый — белый | Отсутствует | Коричневый — белый | Фиолетовый — белый |
Способы подключения
Каждая новая точка соединения проводов из разнородных металлов образует холодный спай, что может повлиять на точность показаний. Поэтому подключения термопары выполняют, по возможности, проводами из того же материала, что и электроды. Обычно производители поставляют изделия с подсоединёнными компенсационными проводами.
Некоторые измерительные приборы содержат схемы корректировки показаний на основе встроенного термистора. К таким приборам просто подключаются провода, соблюдая их полярность (см. рис. 6).
Рис. 6. Компенсационные провода
Часто используют схему подключения «на разрыв». Измерительный прибор, подключают через проводник того же типа что и клеммы (чаще всего медь). Таким образом, в местах соединения отсутствует холодный спай. Он образуется лишь в одном месте: в точке присоединения провода к электроду термопары. На рисунке 7 показана схема такого подключения.
Рис. 7. Схема подключения на разрыв
При подключении термопары следует как можно ближе размещать измерительные системы, чтобы избежать использования слишком длинных проводов. Во всяком проводе возможны помехи, которые усиливаются с увеличением длины проволоки. Если от радиопомех можно избавиться путём экранирования проводки, то бороться с токами наводки гораздо сложнее.
В некоторых схемах используют компенсирующий терморезистор между контактом измерительного прибора и точкой холодного спая. Поскольку внешняя температура одинаково влияет на резистор и на свободный спай, то данный элемент будет корректировать такие воздействия.
И напоследок: подключив термопару к измерительному прибору, необходимо, пользуясь градуировочными таблицами, выполнить процедуру калибровки.
Применение
Термопары используются везде, где требуется измерение температуры в технологической среде. Они применяются в автоматизированных системах управления в качестве датчиков температуры. Термопары типа ТВР, у которых внушительный диаметр термоэлектрода, незаменимы там, где требуется получать данные о слишком высокой температуре, в частности в металлургии.
Газовые котлы, конвекторы, водонагревательные колонки также оборудованы термоэлектрическими преобразователями.
Преимущества
Недостатки
Недостатками изделий являются факторы:
Благодаря тому, что проблемы связанные с недостатками решаемы, применение термопар более чем оправдано.
Типы термопар
Хромель-алюмель тип К
Минусами является высокая деформация электродов и нестабильная ЭДС.
Хромель-алюмель или термопара типа К не применяется в среде с содержанием О2 более чем 3%. При большем содержании кислорода хром окисляется и снижается термическая ЭДС. Тип К с защитным чехлом можно использовать в переменной окислительно-восстановительной атмосфере.
Для защиты термопары ХА применяется оболочка из фарфорового, асбестового, стекловолоконного, кварцевого, эмалевого материала или высокоогнеупорных окислов.
Чаще всего хромель-алюмель выходит из строя из-за разрушения алюмелевого электрода. Происходит это после нагревания электрода до 650 градусов в серной среде. Предотвратить коррозию алюмели можно лишь исключив попадание серы в рабочую среду термопары.
Хром портится из-за внутреннего окисления, когда в атмосфере содержится водяной пар или повышенная кислотность. Защитой является применение вентилируемой защиты.
Хромель-копель тип L
Положительным электродом у термопары типа L является хромель, а отрицательным – копель. Рабочая среда – окислительная или с инертно газовой составляющей. Возможно применение в вакууме при повышенной температуре короткое время. Используя хорошую газоплотную защиту ТХК можно использовать в серосодержащей и окислительной среде. В хлорной или фторсодержащей атмосфере возможна эксплуатация, но только до 200 градусов.
Железо-константан тип J
Положительным электродом у термопары типа J есть технически чистое железо, а отрицательным – медно-никелевый сплав константан.
ТЖК устойчива к окислительной и восстановительной среде. Железо при температурах от 770 0С поддается магнитным и ↔- превращениям, влияющим на термоэлектрические свойства. Нахождение термопары в условиях больше 760 0С не способно далее в точности измерять показатели температуры нижеуказанных цифр. В данном случае ее показания не соответствуют градуировочной таблице.
Скоки эксплуатации зависят от поперечного сечения электродов. Диаметр должен соответствовать измеряемым показателям.
В условиях температур выше 500С с содержанием серы в атмосфере рекомендуется применять защитный газоплотный чехол.
Вольфрам-рений тип А-1, А-2, А-3
Отлично измеряет температуры до 1800 градусов. В промышленности используется для измерения показателей около 3000 0 С. Нижний предел ограничивается – 1300 0 С. Можно эксплуатировать в аргоновой, азотной, гелиевой, сухой водородной и вакуумной средах.
ТВР характеризуется механической устойчивостью даже в условиях высокой температуры, справляется со знакопеременными нагрузками и резкими тепловыми сменами. Удобна в установке и практически не теряет свойств при загрязнении.
Минусы: низкая производимость термо-ЭДС; при облучениях нестабильная термо-ЭДС ; падение чувствительности при 2400 0 С и более.
Более точные результаты у сплавов ВАР5/ВР20 наблюдаются при длительном измерении, что не так характерно для сплавов ВР5/20.
В ТВР электроды изготавливаются из сплавов ВР5 – положительный и ВР20 – отрицательный; ВАР5 – положительный и ВР20 – отрицательный или ВР10 – положительный и ВР20 – отрицательный электрод.
Незначительное наличие О2 способно вывести термопару вольфрам-рений из строя. В окислительной среде используются лишь в быстротекущем процессе. В условиях сильного окисления моментально выходит из строя.
Иногда эта термопара может использоваться в работе высокотемпературной печи совместно с графитовым нагревательным элементом.
В качестве электродных изоляторов применяют керамику. Оксид бериллия можно применять, как изолятор в том случае, когда воздействующая на него температура не превышает температур плавления. При измерении значений меньше 1600 0С электроды защищают чистым оксидом алюминия или магния. Керамический изолятор должен быть прокален для возможности очистки разных примесей. В условиях повышенного окисления используются чехлы из металла и сплавов Mo- Re, W-Re с покрытиями. Измерительный прибор с защитой из иридия можно кратковременно использовать на воздухе.
Вольфрам-молибден
Минусы: низкая термо-ЭДС; инверсия полярности, повышение хрупкости при повышенных температурах.
Рекомендуется применять в водородной, инертногазовой и вакуумной среде. Окисление на воздухе происходит при 400 градусах. При повышении термической подачи окисление ускоряется. ТВМ не вступает в реакцию с Н и инертным газом до температур плавления. Данный тип термопары лучше не использовать без изоляторов, так как она при повышении температуры может вступать в реакцию с окислами. При наличии керамического изолятора возможно кратковременное применение в окислительной среде.
Для измерения термической составляющей жидкого металла изолируется обычно глиноземистой керамикой с применением кварцевого наконечника.
Платинородий-платина типы R, S
Минусы: нестабильность в облучаемой среде, повышенная чувствительность к загрязнениям.
ТПП с хорошим изолятором может применяться в восстановительной среде, и в условиях содержащих мышьяковые пары, серу, свинец, цинк и фосфор.
Изоляторами в условиях температуры до 1200 0 С применяются кварцевые и фарфоровые материалы или муллит и силлиманит. Образцовые термопары изолируют плавленым кварцем.
При использовании с вырабатываемой температурой в 1400 0 С в качестве изолятора лучше применять керамику с окислю Al2O3. При слабоокислительной и восстановительной среде около 1200 0 С.
В слабоокислительных и восстановительных условиях с температурой выше 1200 и независимо от условий с температурами выше 1400 0С необходимо в качестве изолятора использовать керамический высокочистый оксид алюминия. В восстановительной среде возможно применение оксида магния.
Обычно внутренний чехол для термопары состоит из того же материала из которого выполнен изолятор. Данные материалы должны быть газоплотными. В условиях разового измерения температур жидкой стали, чтобы защитить рабочий спай измерителя используются кварцевые наконечники.
Вся рабочая длина электродов должна быть заизолирована трубкой из керамики двухканального типа. Места стыка трубки и чехла, электрода и трубки должны иметь зазоры для вентиляции. Электроды должны тщательно очищаться от смазки перед установкой в изолятор. В свою очередь металлический чехол тоже должен быть сухим и чистым. Перед установкой на объект все компоненты термопары должны пройти отжиг. Термоэлектроды не должны выполнять опорную функцию для изолятора. Особенно это важно для вертикальных термопар.
Платинородий-платинородий тип В
Изготавливается из сплава платины и родия ПР30 и ПР6.
В атмосфере восстановительного типа и паров металлического и неметаллического состава необходима надежная защита. В качестве изолятора используется керамическое сырье из чистого Al2O3.
Характеристики эксплуатации и прочностные данные соответствуют термопарам типов R, S. Но, выходят они из строя намного реже по причине низкой подверженности химзагрязнениям и росту зерен.
Статьи
А теперь рассмотрим оба вида самоклеящихся этикеток подробно.
Термоэтикетки
Термоэтикетки идеальны для маркировки продуктов питания, а также изделий с малым сроком годности. Они сильно подвержены истиранию, выцветают под воздействием солнечных лучей, не выдерживают воздействия влаги и перепадов температуры окружающей среды, поэтому их разумно печатать и приклеивать на изделие непосредственно перед продажей. Поскольку термопечать самоклеящихся термоэтикеток экономична, ради чего переплачивать?
Термоэтикетки ТОП или ЭКО — какие лучше?
ЭКО – вариант термоэтикеток без защитного слоя. Их преимуществом по праву считается низкая цена и нанесение информации на максимально возможной скорости. Из-за недолговечности такие этикетки разумно применять, когда товары не нужно долго хранить или подвергать транспортировке.
Термотрансферные этикетки
Термотрансферные этикетки — разновидность самоклеящихся этикеток в рулоне, нанесение информации на них производится с помощью термотрансферной ленты (её еще называют «риббон») на специальном термотрансферном принтере. Они изготавливаются из разных видов материалов: бумаги (матовой, глянцевой, полуглянцевой), пленки (полиэстер, полипропилен).
Термотрансферный метод печати имеет некоторые преимущества в сравнении с термопечатью – изображение, нанесенное при помощи красящей термотрансферной ленты, не выгорает на солнце, имеет высокую степень контрастности и хорошую читаемость даже при использовании очень мелких шрифтов, отлично переносит повышенную влажность, перепады температур и может годами храниться без ухудшения внешнего вида.
Основное преимущество термотрансферной этикетки перед термоэтикеткой заключается в том, что она производится не только из бумаги, но и других различных материалов – полипропиленовых, полиэстеровых, текстильных и прочих. Другое отличие заключается в том, что термотрансферные этикетки более стойкие к внешним воздействиям, поэтому применяются для маркировки продуктов длительного хранения. Разумеется, что данный вид этикеток обходится дороже в сравнении с термоэтикетками.
Глянцевые термотрансферные этикетки – это этикетки на бумажной или синтетической основе с силиконовым клеящим слоем. Они имеют яркую блестящую внешнюю поверхность, что позволяет наиболее эффектно преподнести товар покупателю. Глянцевые этикетки обладают высокой степенью устойчивости к химическим, механическим и атмосферным воздействиям и могут использоваться в любых условиях.
Полуглянцевые термотрансферные этикетки – это бумажные самоклеящиеся этикетки с полуглянцевой поверхностью. Это самая широко использующаяся разновидность термотрансферных этикеток, поскольку они просты в изготовлении и имеют наилучшее соотношение «цена-качество». Полуглянцевые термотрансферные этикетки годами сохраняют свой внешний вид при хранении на складе, не портятся при транспортировке. При этом важно, чтобы условия хранения были стандартными, поскольку данный тип термотрансферных этикеток не выдерживает воздействия влаги и сильных изменений температуры окружающей среды.
Термотрансферные этикетки, в отличие от термоэтикеток, требуют для изготовления дополнительный расходный материал – риббон (термотрансферная красящая лента). Риббон представляет собой пленку, у которой на одной из сторон нанесен специальный краситель. Нагретая термоголовка принтера активизирует этой красящий слой и переносит на термотрансферную этикетку. Естественно, грамотный выбор риббона гарантирует высокое качество нанесённого изображения.