ترموکوپل در واقع نوعی سنسوری است که برای اندازه‌گیری دما به کار می‌رود. ترموکوپل‌ها شامل دو نوع مختلف از فلزات هستند که از یک طرف به یکدیگر متصل می‌گردند؛ هنگام سرد یا گرم شدن نقطه اتصال دو فلز، ولتاژ ایجاد شده قادر به نشان دادن میزان دما می باشد. ترموکوپل، یک نشانگر دمای مقرون به صرفه، قوی و ساده می باشد که در بازه‌ای گسترده از پروسه‌های اندازه گیری دما استفاده می‌شود.
ترموکوپل‌ها، عموماً در حوزه های گوناگونی استفاده می‌شوند. با توجه به انواع زیاد ترموکوپل‌ها با مشخصات فنی و مدل‌های متنوع، درک چارچوب اصلی، رفتار، محدوده دمایی آنها برای گزینش بهتر جنس و نوع ترموکوپل در هر حوزه‌ای، بسیار مهم است.
طرز کار ترموکوپل چگونه است؟
طرز کار ترموکوپل به این شکل است که زمانی که دو سیم تشکیل‌یافته از فلزهای غیرمشابه، که از یک سمت به یکدیگر اتصال یافته‌اند، گرم می‌گردند، چگالی الکترون در هر سیم فلزی دچار تغییر می‌شود. چگالی متغیر الکترونی مذکور، سبب ایجاد جریان اندکی می‌شود که ولتاژی را در دو طرف به وجود می‌آورد، دما در واقع حاصل از ولتاژ اندازه‌گیری شده در محل اتصال می‌باشد.
توجه کنید که در واقع طرز کار ترموکوپل‌ها، به این شکل است که آنها بجای اندازه‌گیری نمودن دمای مطلق، دمای تفاضل میان نقطه اتصال و نقطه اندازه گیری را اندازه می‌گیرند و از این طریق دما را محاسبه می‌کنند.
تفاوت ترموکوپل ساده با مدل صنعتی آن چیست؟
طرز کار ترموکوپل صنعتی با مدل ساده آن، دارای اختلاف زیادی نمی‌باشد بلکه اصلی‌ترین تفاوت در نوع مواد بکار رفته و شرایط استفاده آنهاست؛ ترموکوپل‌های صنعتی باید از موادی تولید گردند که قادر باشند در مقابل محیط‌های جریان سریع و خورنده و یا محیط های دارای پروسه‌های بسیار داغ مقاومت داشته باشند. بیشتر ترموکوپل‌های صنعتی را از فولاد ضد زنگ می‌سازند. ترموکوپل‌هایی که در محیط‌های با دمای بالا بکار می روند، سرامیک‌های خاص جهت عایق‌کاری نمودن سیم‌های فلزی آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سرعت، دقت و محدوده‌ی قابل اندازه‌گیری ترموکوپل‌های صنعتی در مقایسه با مدل‌های ساده، بیشتر است؛ ترموکوپل‌های ساده عموما در محدوده دمایی 180- تا 180+ درجه‌ی سانتیگراد قابلیت کار دارند، در حالی‌که نمونه‌های صنعتی محدوده‌های بیشتری را پوشش می‌دهند و مواردی وجود دارند که حتی تا دمای 2500+ درجه را نیز بدون مشکل اندازه‌گیری می‌کنند!
🔶🔶🔶🔶🔶🔶🔶🔶
جهت خرید المنت تسمه ای با ما تماس بگیرید :
🔶🔶🔶🔶🔶🔶🔶🔶
آشنایی با انواع ترموکوپل
ترموکوپل‌های موجود در بازار دارای انواع مختلفی هستند، البته تنوع ترموکوپل‌ها، بر طرز کار ترموکوپل موثر نبوده و اساس عملکرد همه آنها به یک صورت است.
نوع E
این نوع ترموکوپل برای کاربرد در دماهایی تا هزار و ششصد و پنجاه درجه فارنهایت (نهصد درجه سلسیوس) در خلاء، اتمسفر کاهنده یا محیط بی اثر مناسب است. این ترموکوپل در مقایسه با تمام ترموکوپل های مرسوم دارای خروجی بالای EMF است.
نوع J
نوع J ، هنگام وجودکمبود اکسیژن آزاد ، استفاده می شود. لوله‌ای محافظ نیز ، برای افزایش طول عمر و تمیزی آن تعبیه می‌شود. ماکزیمم دمای توصیه شده کاری 1400 درجه فارنهایت (760 درجه سلسیوس) است.
نوع K
به علت دقت و قابلیت اطمینان بالا، نوع K به شکل گسترده‌ای در بازه دمایی تا 1260 درجه سلسیوس (2300 درجه فارنهایت) استفاده می‌شود. حفاظت از این مدل ترموکوپل توسط یک لوله سرامیکی یا فلزی محافظ مناسب، بخصوص در افت اتمسفر، صورت می‌پذیرد. نوع K عموماً بادوامتر از نوع J می باشد زیرا سیم JP (آهن) به ویژه در دمای بالا سریعاً اکسید می‌شود،.
نوع N
این ترموکوپل از آلیاژ مبتنی بر نیکل ساخته شده و عمدتاً در دماهای بالا تا 1260 درجه سلسیوس (2300 درجه فارنهایت) استفاده می‌شود. نوع N دارای مقاومتی بهتر در مقابل اکسیداسیون در دمای بالا و عمر طولانی‌تر می باشد
نوع T
می‌توان از این ترموکوپل، در اتمسفرهای کاهش دهنده یا اکسید کننده استفاده نمود، البته برای طولانی‌تر شدن عمر آن، لوله محافظی تعبیه می‌شود. این ترموکوپل بعلت پایداری در دمای پایین‌تر، دارای کاربردهای گوناگونی در دماهای برودتی و پایین می‌باشد. محدوده عملیاتی آن 200- الی 350 درجه سانتیگراد (330- الی 660 درجه فارنهایت) می‌باشد، ولی می‌توان تا 269- درجه سانتیگراد (452- درجه فارنهایت) (هلیوم در وضعیت جوش) نیز از آن استفاده کرد.
انواع S، R و B
حداکثر دمای توصیه شده کاری برای نوع R یا S ، 1450 درجه سلسیوس (2640 درجه فارنهایت) می‌باشد. نوع B جهت استفاده تا دمای 3100 درجه فارنهایت (1700 درجه سلسیوس) بکار می‌رود. این ترموکوپل ها بسهولت آلوده گردیده و افت اتمسفر، موجب آسیب رسیدن به کالیبراسیون آنها می‌شود. ترموکوپل‌های فلزی مذکور همیشه بایستی با لوله ای سرامیکی و ضد گاز، یک سیلیکون کاربید و لوله ثانویه‌ای از جنس آلومینا یا لوله فلزی بیرونی محافظت شوند.
کاربردهای اثر سیبک
اثر Seebeck رخدادی می باشد که اختلاف دمایی میان دو نیمه‌هادی یا رسانای الکتریکی غیرمشابه در آن موجب بوجود آمدن اختلاف ولتاژ میان دو ماده می‌گردد. اثر سیبک همان فرآیندی است که ترموکوپل بر اساس آن ساخته شده و کار می‌کند. طبق این اثر، زمانی‌که دو هادی یا نیمه‌هادی غیر همسان، در دمای متفاوت قرار گیرند، الکترون‌ها از قسمت گرم‌تر به سمت سردتر حرکت می‌کنند و این موضوع موجب تجمع بار منفی در یک سمت و در نتیجه پتانسیل الکتریکی می‌شود. این اختلاف پتانسیل با وصل شدن به مدار قابل اندازه‌گیری است و از همین خاصیت در ترموکوپل‌ها استفاده می‌شود؛ اما این تنها کاربرد اثر سیبک نیست و از این اثر در موارد زیر نیز استفاده می‌شود:
- معمولاً این اثر، در مولدهای ترموالکتریک صنایع و نیروگاه‌ها استفاده می‌گردد به این دلیل که مانع هدر‌رفت گرمای باقیمانده می‌شود.
- از اثر مذکور در ترموکوپل‌ها، جهت محاسبه اختلافات دمایی یا به کار‌اندازی سوئیچ‌های الکترونیکی کنترل‌کننده قدرت سیستم استفاده می‌شود.
- اثر Seebeck در صنایع خودروسازی هم، می‌تواند دارای کاربردهای زیادی باشد. می‌توان از آن جهت استفاده در مولد ترموالکتریک استفاده کرد که باعث اتلاف سوخت کمتری می‌گردد.