थर्माकोपल्ससह पृष्ठभागाच्या तापमानाचे मोजमाप

अस्तित्वात नाही एका प्रकारचे थर्मोकूपलघन शरीराच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले (पृष्ठभाग थर्मोकूपल्स). विद्यमान पृष्ठभागाच्या थर्मोकूपल डिझाईन्सची विपुलता प्रामुख्याने विविध मापन परिस्थिती आणि पृष्ठभागांच्या गुणधर्मांमुळे आहे ज्यांचे तापमान मोजले जाणार आहे.

औद्योगिक प्रॅक्टिसमध्ये, वेगवेगळ्या भौमितिक आकार, स्थिर आणि फिरणारी बॉडी, इलेक्ट्रिकली कंडक्टिव बॉडी आणि इन्सुलेटर, उच्च आणि कमी थर्मल कंडक्टिविटी, गुळगुळीत आणि खडबडीत शरीरे असलेल्या पृष्ठभागांचे तापमान मोजणे आवश्यक आहे. म्हणून, काही परिस्थितींमध्ये वापरण्यासाठी योग्य असलेल्या पृष्ठभागावरील थर्मोकपल्स इतरांमध्ये अयोग्य आहेत.

थर्मोकूपल वेल्डिंग करून धातूच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजणे

बर्‍याचदा, तापलेल्या पातळ मेटल प्लेट्स किंवा सॉलिड बॉडीचे तापमान मोजण्यासाठी, थर्मोकूपल जंक्शन थेट सोल्डर केले जाते किंवा चाचणी अंतर्गत पृष्ठभागावर वेल्डेड केले जाते.तापमान मोजण्याची ही पद्धत केवळ काही सावधगिरी बाळगल्यासच स्वीकार्य मानली जाऊ शकते.

प्लेटची पृष्ठभाग आणि थर्मोकूपल्सच्या कनेक्टिंग बॉलमधील उष्णता विनिमय मुख्यतः त्यांच्या संपर्क पृष्ठभागातून जाणाऱ्या उष्ण प्रवाहाद्वारे चालते, जो जंक्शनच्या पृष्ठभागाचा भाग आहे आणि जंक्शनला लागून असलेल्या थर्मोइलेक्ट्रोड्स. काही प्रमाणात, उष्णता विनिमय प्लेट आणि थर्मोइलेक्ट्रोड जंक्शन पृष्ठभागाचा भाग यांच्यातील किरणोत्सर्गामुळे होतो जो त्याच्या संपर्कात नाही.

दुसरीकडे, प्लेट आणि थर्मोकूपल थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या संपर्कात असलेल्या जंक्शन पृष्ठभागाचा भाग प्लेटच्या सभोवतालच्या थंड शरीरात किरणोत्सर्गामुळे थर्मल ऊर्जा गमावतो आणि जंक्शन धुतलेल्या हवेच्या प्रवाहात संवहनी उष्णता हस्तांतरण होते.

अशाप्रकारे, जंक्शन आणि समीप थर्मोकूपल थर्मोइलेक्ट्रोड थर्मल एनर्जीचा महत्त्वपूर्ण भाग नष्ट करतात जो प्लेट संपर्क पृष्ठभागाद्वारे जंक्शनला सतत पुरवला जातो.

समतोलपणाच्या परिणामी, जंक्शनचे तापमान आणि प्लेटच्या पृष्ठभागाच्या लगतच्या भागाचे तापमान जंक्शनपासून दूर असलेल्या प्लेटच्या भागांच्या तापमानापेक्षा खूपच कमी होते (पातळ प्लेट्सचे उच्च तापमान मोजताना, ही पद्धतशीर मापन त्रुटी शेकडो अंशांपर्यंत पोहोचू शकते) .

जंक्शन इलेक्ट्रोड्स आणि थर्मोकूपलद्वारे उष्मा प्रवाहाचे प्रमाण कमी करून ही त्रुटी कमी केली जाते. यासाठी, शक्य तितक्या पातळ थर्मोइलेक्ट्रोड्सपासून बनविलेले थर्मोकूपल्स वापरणे उपयुक्त आहे.

स्वत: थर्मोइलेक्ट्रोड्स ताबडतोब प्लेटमधून काढू नयेत, परंतु प्रथम त्यांना थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या कमीतकमी 50 व्यासाच्या अंतरावर प्लेटच्या थर्मल संपर्कात ठेवणे चांगले आहे.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की जर प्लेट आणि थर्मोइलेक्ट्रोड्सची पृष्ठभाग ऑक्सिडाइझ केलेली नसेल तर ते प्लेटद्वारे बंद केले जाऊ शकतात आणि मोजलेली थर्मोइलेक्ट्रिक पॉवर. इ. v. थर्मोकपल थर्मोकूपल जंक्शनच्या तापमानाशी नाही तर थर्माकोपलच्या पृष्ठभागाच्या संपर्काच्या बिंदूच्या तापमानाशी संबंधित असेल.

या प्रकरणात, इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशनचा पातळ थर, उदाहरणार्थ अभ्रकाची पातळ शीट, थर्मोइलेक्ट्रोड्स आणि प्लेट दरम्यान ठेवली पाहिजे. रेडिएशन आणि संवहनी उष्णता हस्तांतरणामुळे होणारे नुकसान कमी करण्यासाठी जंक्शनची संपूर्ण पृष्ठभाग आणि थर्मोइलेक्ट्रोड क्षेत्र थर्मल इन्सुलेशनच्या थराने झाकण्याची देखील शिफारस केली जाते, उदाहरणार्थ रेफ्रेक्ट्री कोटिंग.

या सावधगिरींचे निरीक्षण करून, हे सुनिश्चित करणे शक्य आहे की धातूच्या भागांच्या पृष्ठभागाचे तापमान काही अंशांमध्ये मोजले जाते.

कधीकधी हे मेटल प्लेटच्या पृष्ठभागावर वेल्डेड केलेल्या थर्मोकूपलचे कनेक्शन नसते, परंतु त्याचे थर्मोकूप एकमेकांपासून काही अंतरावर असतात.

थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या वेल्डिंगच्या दोन बिंदूंवर प्लेट्सच्या तापमानाच्या समानतेवर विश्वास असल्यासच धातूच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्याची ही पद्धत स्वीकार्य मानली जाऊ शकते. अन्यथा, थर्मोकूपल सर्किटमध्ये परजीवी थर्मोइलेक्ट्रिक पॉवर दिसून येईल. d s प्लेट मटेरियलसह थर्मोइलेक्ट्रोड मटेरिअलपासून विकसित केले आहे.

खाली धनुष्य, पॅच आणि संगीन यांसारख्या थर्मोकूपल्सचे वर्णन आहे.ते स्थिर शरीराच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्यासाठी वापरले जातात.

धनुष्यासह थर्मोकूपल (रिबन)

नाक थर्मोकूपल 300 मिमी लांबी, 10 - 15 मिमी रुंदीसह दोन धातू किंवा मिश्र धातुंनी बनवलेल्या पट्टीच्या स्वरूपात बनवलेल्या संवेदनशील घटकाने सुसज्ज आहे, सोल्डर किंवा वेल्डेड आहे. कपाळ आणि 0.1 - 0.2 मिमी जाडीवर आणले ...

मध्यभागी जॉइंट असलेल्या बँडचे टोक धनुष्याच्या आकाराच्या स्प्रिंग हँडलच्या टोकाला इन्सुलेटरवर निश्चित केले जातात जेणेकरून बँड नेहमी कडक असेल. मापन यंत्राच्या (मिलीव्होल्टमीटर) त्याच्या टोकापासून टर्मिनल्सपर्यंत टेपच्या दोन भागांसारख्याच सामग्रीपासून बनवलेल्या तारा असतात.

बहिर्वक्र पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्यासाठी, बीम थर्मोकूपलला त्या पृष्ठभागावर मधल्या भागातून दाबले जाते जेणेकरून पृष्ठभाग टेपने झाकलेला असेल, जंक्शनच्या दोन्ही बाजूला किमान 30 मिमी विभागांसाठी.

डुक्कर थर्मोकूपल

थर्मोकल तयार करणारे थर्मोइलेक्ट्रोड्स लाल-तांब्याच्या डिस्कच्या छिद्रांमध्ये सोल्डर केले जातात. संरचनेची यांत्रिक शक्ती सुनिश्चित करण्यासाठी, 2 - 3 मिमी व्यासासह थर्मोइलेक्ट्रोड वापरले जातात. डिस्कची खालची पृष्ठभाग ("पॅच") ज्या पृष्ठभागासाठी थर्मोकूपल तापमान मोजण्यासाठी आहे त्या पृष्ठभागावर मोल्ड केले जाते.

पॅचच्या धातूने थर्मोइलेक्ट्रोड्स बंद केल्यामुळे पॅच थर्मोकूपलची थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स तयार होते. चांगल्या सोल्डरिंगमध्ये, पॅचच्या आत परतलेल्या थर्मोइलेक्ट्रोड विभागांच्या संपूर्ण पृष्ठभागावर हे बंद होते.परंतु सर्वात कमी प्रतिकार असलेले इलेक्ट्रिकल सर्किट प्रामुख्याने पॅचच्या वरच्या पृष्ठभागाच्या थराने तयार होते आणि या थराचे तापमान प्रामुख्याने थर्मोइलेक्ट्रिक पॉवर निर्धारित करते. इ. v. थर्मोकपल्स.

पॅच थर्मोकूपलचे उष्मा संतुलन समीकरण स्ट्रिप थर्मोकूपलसाठी वर केले होते त्याप्रमाणेच आहे, फरक आहे की पॅचच्या बाह्य पृष्ठभागावरून संवहनी आणि रेडिएटिव्ह उष्णता हस्तांतरणाच्या परिणामी उष्णतेच्या प्रवाहाव्यतिरिक्त, खूप मोठे थर्मोइलेक्ट्रोड पॅचने त्यांच्या थर्मल चालकतेमुळे शोषलेल्या उष्णतेच्या प्रवाहाचा भाग विचारात घेणे महत्त्वाचे आहे.

खालील परिस्थिती लक्षात घेणे आवश्यक आहे. थर्मोइलेक्ट्रोड विविध धातू किंवा मिश्र धातुंनी बनलेले असतात ज्यामध्ये थर्मल चालकता गुणांकाची भिन्न मूल्ये असतात. अशाप्रकारे, उदाहरणार्थ, पीपी प्रकारातील प्लॅटिनम-रोडियम थर्मोकूपल थर्मोकूपल थर्मल चालकतेच्या गुणांकाने दर्शविले जाते जे दुसऱ्या थर्मोकूपल - प्लॅटिनमच्या निम्मे असते.

थर्मोइलेक्ट्रोड्सचे व्यास समान असल्यास, थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या थर्मल चालकता गुणांकांच्या मूल्यांमधील फरक हे वस्तुस्थितीकडे नेईल की थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या विद्युतीय संपर्काच्या ठिकाणी तापमानाचा फरक तयार होतो. पॅच, ज्यामुळे थर्मोकूपल सर्किटमध्ये परजीवी थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा दिसून येईल. इ. सह

थर्मोकूपल पिन करा

या प्रकारच्या थर्मोकपल्सचा वापर प्रामुख्याने तुलनेने मऊ धातू आणि मिश्र धातुंच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्यासाठी केला जातो. संगीन थर्मोकूपलसाठी, पुरेशा कठोर मिश्रधातूपासून बनविलेले थर्मोइलेक्ट्रोड्स, उदाहरणार्थ क्रोमेल आणि 3-5 मिमी व्यासाचे अॅल्युमेल वापरले जातात.

थर्मोकूपल थर्मोइलेक्ट्रोडपैकी एक डोक्यावर निश्चितपणे निश्चित केला जातो आणि दुसरा त्याच्या अक्षावर जाऊ शकतो आणि नॉन-वर्किंग अवस्थेत, त्याचा शेवट पहिल्या थर्मोइलेक्ट्रोडच्या शेवटी स्प्रिंगद्वारे खेचला जातो. दोन थर्मोइलेक्ट्रोड्सचे टोक टोकदार आहेत.

जेव्हा थर्मोकूपला मोठ्या आकाराच्या वस्तूवर आणले जाते, तेव्हा वस्तूचा पृष्ठभाग प्रथम जंगम थर्मोइलेक्ट्रोडच्या टोकाला स्पर्श करतो. डोक्यावर अतिरिक्त दबाव टाकून, थर्मोइलेक्ट्रोडची टीप वस्तूच्या पृष्ठभागावर येईपर्यंत थर्मोइलेक्ट्रोड त्यात प्रवेश करतो. दोन्ही बिंदू नंतर वस्तूच्या पृष्ठभागावरील पृष्ठभागावरील ऑक्साईड फिल्मला छेद देतात आणि हे धातू थर्मोकूपलचे विद्युत सर्किट बंद करते.

थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या टोकांना चांगली तीक्ष्ण केल्याने, थर्मोकूपल नॉन-फेरस धातूंच्या पृष्ठभागाचे तापमान मऊ, सहजपणे छेदलेल्या ऑक्साईड फिल्मसह मोजण्यासाठी विश्वसनीय परिणाम देते.

बोथट टिपांसह संगीन थर्मोकूपलचा वापर केल्याने वस्तुसह दोन थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या संपर्काची पृष्ठभाग तुलनेने मोठ्या बनतात, परिणामी वस्तूंचे पृष्ठभाग ज्या ठिकाणी थर्मोकूपल्सच्या टोकांना स्पर्श करतात त्या ठिकाणी थंड होतात. थर्मोकूपल स्पष्टपणे कमी लेखलेले तापमान वाचन देते. तथापि, आधीच 20 - 30 सेकंदांनंतर, ऑब्जेक्टच्या आजूबाजूच्या भागातून येणारी उष्णता थंड झालेल्या भागास आणि त्यासह थर्मोइलेक्ट्रोड्सचे टोक गरम करते.

अशा प्रकारे, संपर्काच्या क्षणी बोथट समाप्त असलेले संगीन थर्मोकूपल ऑब्जेक्टच्या तपमानाचे कमी अंदाजित रीडिंग देते, त्यानंतर, काही दहा सेकंदात, त्याचे वाचन वाढते, स्थिर मूल्याजवळ असम्प्टोटिकपणे पोहोचते.हे स्थिर मूल्य ऑब्जेक्टच्या पृष्ठभागाच्या तपमानाच्या वास्तविक मूल्यापेक्षा अधिक भिन्न आहे, ऑब्जेक्टसह थर्मोइलेक्ट्रोड्सच्या ब्लंट टोकांचा संपर्क पृष्ठभाग जितका जास्त असेल.

पृष्ठभाग थर्मोकूपल्सचे कॅलिब्रेशन

पृष्ठभागाच्या थर्मोकूपलचे स्थिर तापमान ज्या पृष्ठभागाच्या संपर्कात आहे त्या पृष्ठभागाच्या मोजलेल्या तापमानापेक्षा कमी असते. हा तापमान फरक मुख्यत्वे त्याच्या बाह्य पृष्ठभागावरून उष्णता हस्तांतरण परिस्थितीत पृष्ठभागाच्या थर्मोकूपच्या कॅलिब्रेशनमुळे, ऑपरेटिंग परिस्थितीच्या जवळ येण्यामुळे मोजला जाऊ शकतो.

या स्थितीवरून, असे दिसून येते की थर्मोकूपल पृष्ठभागांचे कॅलिब्रेशन वैशिष्ट्य समान थर्मोइलेक्ट्रोड्सद्वारे तयार केलेल्या थर्मोकूपलच्या वैशिष्ट्यापेक्षा लक्षणीय भिन्न असू शकते, परंतु उदाहरणासह तुलना करण्याच्या पद्धतीद्वारे कॅलिब्रेट केले जाते, जेव्हा ते एकाच वेळी थर्मोस्टेटेड जागेत विसर्जित केले जातात.

म्हणून, थर्मोकपल्समध्ये बुडवून पृष्ठभागावरील थर्मोकूपल्सचे कॅलिब्रेट केले जाऊ शकत नाही (थर्मोकपल्स कॅलिब्रेट करण्यासाठी द्रव प्रयोगशाळा गरम करणारे थर्मोस्टॅट्स). त्यांना वेगळे कॅलिब्रेशन तंत्र लागू करणे आवश्यक आहे.

पातळ-भिंतीच्या द्रव थर्मोस्टॅटच्या बाह्य धातूच्या पृष्ठभागावर आवश्यक दाब लागू करून पृष्ठभाग थर्मोकूपल्स कॅलिब्रेट केले जातात. थर्मोस्टॅटमध्ये गरम केलेले द्रव चांगले मिसळले जाते आणि त्याचे तापमान काही नमुना उपकरणाने मोजले जाते.

थर्मोस्टॅटची बाह्य पृष्ठभाग थर्मल इन्सुलेशनच्या थराने झाकलेली असते. थर्मल इन्सुलेशन केवळ बाह्य पृष्ठभागाचा एक छोटासा भाग व्यापत नाही, जे थर्मोस्टॅटच्या अंदाजे अर्ध्या उंचीचे आहे, ज्यावर थर्मोकूपल लावले जाते.

या डिझाइनमध्ये, पृष्ठभागाच्या थर्मोकूपलच्या खाली असलेल्या थर्मोस्टॅटच्या धातूच्या पृष्ठभागाचे तापमान, एका अंशाच्या काही दशांशपेक्षा जास्त नसलेल्या त्रुटीसह, थर्मोस्टॅटमधील द्रव तापमानाच्या समान मानले जाऊ शकते.