థర్మోకపుల్ అనేది సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీలోని అన్ని శాఖలలో ఉష్ణోగ్రతలను కొలిచే పరికరం. ఈ వ్యాసం పరికరం యొక్క రూపకల్పన మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం యొక్క విశ్లేషణతో థర్మోకపుల్స్ యొక్క సాధారణ అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది. థర్మోకపుల్ల రకాలు వాటి సంక్షిప్త లక్షణాలతో వివరించబడ్డాయి మరియు థర్మోకపుల్ను కొలిచే పరికరంగా అంచనా వేయడం కూడా ఇవ్వబడింది.
విషయము
థర్మోకపుల్ పరికరం
థర్మోకపుల్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం. సీబెక్ ప్రభావం
థర్మోకపుల్ యొక్క ఆపరేషన్ 1821లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త టోమస్ సీబెక్చే కనుగొనబడిన థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం కారణంగా ఏర్పడింది.
ఒక నిర్దిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రతకు గురైనప్పుడు క్లోజ్డ్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లో విద్యుత్తు సంభవించడంపై ఈ దృగ్విషయం ఆధారపడి ఉంటుంది. వేర్వేరు కూర్పు (అసమాన లోహాలు లేదా మిశ్రమాలు) యొక్క రెండు కండక్టర్ల (థర్మోఎలెక్ట్రోడ్లు) మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ఉన్నప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది మరియు వాటి పరిచయాల (జంక్షన్లు) స్థానాన్ని నిర్వహించడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. పరికరం కనెక్ట్ చేయబడిన ద్వితీయ పరికరం యొక్క స్క్రీన్పై కొలిచిన ఉష్ణోగ్రత యొక్క విలువను ప్రదర్శిస్తుంది.
అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత సరళంగా సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. దీని అర్థం కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతలో పెరుగుదల థర్మోకపుల్ యొక్క ఉచిత చివరలలో అధిక మిల్లీవోల్ట్ విలువకు దారి తీస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రత కొలత పాయింట్ వద్ద ఉన్న జంక్షన్ "హాట్" అని పిలుస్తారు, మరియు వైర్లు కన్వర్టర్కు కనెక్ట్ చేయబడిన ప్రదేశం "చల్లని" అని పిలుస్తారు.
కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత పరిహారం (CJC)
కోల్డ్ జంక్షన్ పరిహారం (CJC) అనేది థర్మోకపుల్ లీడ్లు కనెక్ట్ చేయబడిన పాయింట్ వద్ద ఉష్ణోగ్రతను కొలిచేటప్పుడు మొత్తం రీడింగ్కు దిద్దుబాటుగా వర్తించే పరిహారం. ఇది చల్లని చివరల యొక్క వాస్తవ ఉష్ణోగ్రత మరియు 0 ° C వద్ద చల్లని జంక్షన్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత కోసం అమరిక పట్టిక యొక్క లెక్కించిన రీడింగుల మధ్య వ్యత్యాసాల కారణంగా ఉంది.
CCS అనేది ఒక అవకలన పద్ధతి, దీనిలో తెలిసిన కోల్డ్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత (రిఫరెన్స్ జంక్షన్ అని కూడా పిలుస్తారు) నుండి సంపూర్ణ ఉష్ణోగ్రత రీడింగ్లు కనుగొనబడతాయి.
థర్మోకపుల్ డిజైన్
థర్మోకపుల్ను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు, బాహ్య వాతావరణం యొక్క "దూకుడు", పదార్ధం యొక్క అగ్రిగేషన్ స్థితి, కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతల పరిధి మరియు ఇతరులు వంటి కారకాల ప్రభావం పరిగణనలోకి తీసుకోబడుతుంది.
థర్మోకపుల్ డిజైన్ లక్షణాలు:
1) కండక్టర్ల జంక్షన్లు మరింత ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ వెల్డింగ్ (అరుదుగా టంకం ద్వారా) తో మెలితిప్పడం లేదా మెలితిప్పడం ద్వారా పరస్పరం అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.
ముఖ్యమైనది: జంక్షన్ లక్షణాల వేగవంతమైన నష్టం కారణంగా ట్విస్టింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించడానికి ఇది సిఫార్సు చేయబడదు.
2) థర్మోఎలెక్ట్రోడ్లు కాంటాక్ట్ పాయింట్ మినహా, వాటి మొత్తం పొడవుతో పాటు విద్యుత్తుగా వేరుచేయబడాలి.
3) ఎగువ ఉష్ణోగ్రత పరిమితిని పరిగణనలోకి తీసుకొని ఇన్సులేషన్ పద్ధతి ఎంపిక చేయబడింది.
- 100-120 ° C వరకు - ఏదైనా ఇన్సులేషన్;
- 1300 ° C వరకు - పింగాణీ గొట్టాలు లేదా పూసలు;
- 1950 ° C వరకు - అల్ గొట్టాలు2ఓ3;
- 2000°С పైన - MgO, BeO, TOతో చేసిన గొట్టాలు2, ZrO2.
4) రక్షణ కవచం.
పదార్థం మంచి ఉష్ణ వాహకత (మెటల్, సిరామిక్స్) తో, ఉష్ణంగా మరియు రసాయనికంగా నిరోధకతను కలిగి ఉండాలి. బూట్ యొక్క ఉపయోగం నిర్దిష్ట వాతావరణాలలో తుప్పును నిరోధిస్తుంది.
పొడిగింపు (పరిహారం) వైర్లు
థర్మోకపుల్ యొక్క చివరలను ద్వితీయ పరికరం లేదా అడ్డంకికి విస్తరించడానికి ఈ రకమైన వైర్ అవసరం. థర్మోకపుల్లో ఏకీకృత అవుట్పుట్ సిగ్నల్తో అంతర్నిర్మిత కన్వర్టర్ ఉంటే వైర్లు ఉపయోగించబడవు. అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే సాధారణీకరణ కన్వర్టర్, "టాబ్లెట్" అని పిలవబడే ఏకీకృత సిగ్నల్ 4-20mA తో సెన్సార్ యొక్క ప్రామాణిక టెర్మినల్ హెడ్లో ఉంది.
తీగలు యొక్క పదార్థం థర్మోఎలెక్ట్రోడ్ల పదార్థంతో సమానంగా ఉండవచ్చు, కానీ చాలా తరచుగా ఇది చౌకైన దానితో భర్తీ చేయబడుతుంది, పరాన్నజీవి (ప్రేరేపిత) థర్మో-ఎమ్ఎఫ్లు ఏర్పడకుండా నిరోధించే పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. పొడిగింపు వైర్ల ఉపయోగం కూడా ఉత్పత్తిని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
లైఫ్ హ్యాక్! పరిహార వైర్ల యొక్క ధ్రువణతను సరిగ్గా గుర్తించడానికి మరియు వాటిని థర్మోకపుల్కు కనెక్ట్ చేయడానికి, MM - మైనస్ అయస్కాంతీకరించబడిన జ్ఞాపిక నియమాన్ని గుర్తుంచుకోండి. అంటే, మేము ఏదైనా అయస్కాంతాన్ని తీసుకుంటాము మరియు పరిహారం యొక్క మైనస్ ప్లస్ కాకుండా అయస్కాంతీకరించబడుతుంది.
థర్మోకపుల్స్ రకాలు మరియు రకాలు
వివిధ రకాలైన థర్మోకపుల్స్ ఉపయోగించిన లోహ మిశ్రమాల యొక్క వివిధ కలయికల ద్వారా వివరించబడ్డాయి. థర్మోకపుల్ యొక్క ఎంపిక పరిశ్రమ మరియు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత పరిధిని బట్టి నిర్వహించబడుతుంది.
థర్మోకపుల్ క్రోమెల్-అలుమెల్ (TXA)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: క్రోమెల్ మిశ్రమం (90% Ni, 10% Cr).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: అల్యూమెల్ మిశ్రమం (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).
ఇన్సులేషన్ పదార్థం: పింగాణీ, క్వార్ట్జ్, మెటల్ ఆక్సైడ్లు మొదలైనవి.
ఉష్ణోగ్రత పరిధి -200 ° С నుండి 1300 ° С వరకు స్వల్పకాలిక మరియు 1100 ° С దీర్ఘకాల తాపన.
పని వాతావరణం: జడ, ఆక్సీకరణ (O2=2-3% లేదా పూర్తిగా మినహాయించబడింది), పొడి హైడ్రోజన్, స్వల్పకాలిక వాక్యూమ్. రక్షిత కవర్ సమక్షంలో తగ్గించే లేదా రెడాక్స్ వాతావరణంలో.
ప్రతికూలతలు: వైకల్యం యొక్క సౌలభ్యం, థర్మో-EMF యొక్క రివర్సిబుల్ అస్థిరత.
వాతావరణంలో సల్ఫర్ మరియు బలహీనమైన ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో ("ఆకుపచ్చ మట్టి") క్రోమెల్ యొక్క జాడల సమక్షంలో అల్యూమెల్ యొక్క తుప్పు మరియు పెళుసుదనం కేసులు ఉండవచ్చు.
థర్మోకపుల్ క్రోమెల్-కోపెల్ (TKhK)
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 ° С నుండి 800 ° С వరకు దీర్ఘకాలిక మరియు 1100 ° С స్వల్పకాలిక తాపన.
పని వాతావరణం: జడ మరియు ఆక్సీకరణం, స్వల్పకాలిక వాక్యూమ్.
ప్రతికూలతలు: థర్మోఎలెక్ట్రోడ్ వైకల్యం.
సుదీర్ఘ వాక్యూమ్ కింద క్రోమియం బాష్పీభవన అవకాశం; సల్ఫర్, క్రోమియం, ఫ్లోరిన్ కలిగిన వాతావరణంతో ప్రతిచర్య.
థర్మోకపుల్ ఐరన్-కాన్స్టాన్టన్ (TGK)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: వాణిజ్యపరంగా 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 ° С నుండి 750 ° С వరకు ఉష్ణోగ్రత దీర్ఘకాలిక మరియు 1100 ° С స్వల్పకాలిక తాపన.
అనుకూల మరియు ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల ఉమ్మడి కొలతపై అప్లికేషన్ అభివృద్ధి చెందుతుంది. ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల కోసం మాత్రమే ఉపయోగించడం లాభదాయకం కాదు.
ప్రతికూలతలు: థర్మోఎలెక్ట్రోడ్ వైకల్పము, తక్కువ తుప్పు నిరోధకత.
దాదాపు 700°C మరియు 900°C వద్ద ఇనుము యొక్క భౌతిక రసాయన లక్షణాలలో మార్పులు. తుప్పు ఏర్పడటానికి సల్ఫర్ మరియు నీటి ఆవిరితో చర్య జరుపుతుంది.
టంగ్స్టన్-రీనియం థర్మోకపుల్ (TVR)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: మిశ్రమాలు BP5 (95% W, 5% Rh) / BAP5 (సిలికా మరియు అల్యూమినియం సంకలితంతో BP5) / BP10 (90% W, 10% Rh).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: BP20 మిశ్రమాలు (80% W, 20% Rh).
ఇన్సులేషన్: రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన మెటల్ ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్.
యాంత్రిక బలం, వేడి నిరోధకత, కాలుష్యానికి తక్కువ సున్నితత్వం, తయారీ సౌలభ్యం గుర్తించబడ్డాయి.
1800 ° С నుండి 3000 ° С వరకు ఉష్ణోగ్రతల కొలత, తక్కువ పరిమితి 1300 ° С. జడ వాయువు, పొడి హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ వాతావరణంలో కొలతలు నిర్వహించబడతాయి. వేగవంతమైన ప్రక్రియలలో కొలత కోసం మాత్రమే ఆక్సిడైజింగ్ పరిసరాలలో.
ప్రతికూలతలు: థర్మో-EMF యొక్క పేలవమైన పునరుత్పత్తి, రేడియేషన్ సమయంలో దాని అస్థిరత, ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో అస్థిర సున్నితత్వం.
థర్మోకపుల్ టంగ్స్టన్-మాలిబ్డినం (VM)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: టంగ్స్టన్ (వాణిజ్యపరంగా స్వచ్ఛమైనది).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: మాలిబ్డినం (వాణిజ్యపరంగా స్వచ్ఛమైనది).
ఇన్సులేషన్: అల్యూమినా సిరామిక్, క్వార్ట్జ్ చిట్కాలతో రక్షించబడింది.
జడ, హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ వాతావరణం. ఇన్సులేషన్ సమక్షంలో ఆక్సిడైజింగ్ పరిసరాలలో స్వల్పకాలిక కొలతలను నిర్వహించడం సాధ్యపడుతుంది.కొలిచిన ఉష్ణోగ్రతల పరిధి 1400-1800 ° C, గరిష్ట ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 2400 ° C.
ప్రతికూలతలు: థర్మల్ EMF యొక్క పేలవమైన పునరుత్పత్తి మరియు సున్నితత్వం, ధ్రువణత రివర్సల్, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పెళుసుదనం.
థర్మోకపుల్స్ ప్లాటినం-రోడియం-ప్లాటినం (TPP)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: ప్లాటినం-రోడియం (Pt c 10% లేదా 13% Rh).
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: ప్లాటినం.
ఇన్సులేషన్: క్వార్ట్జ్, పింగాణీ (సాదా మరియు వక్రీభవన). 1400 ° C వరకు - అల్ యొక్క అధిక కంటెంట్తో సెరామిక్స్2ఓ3, 1400°C కంటే ఎక్కువ - రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన అల్ నుండి సిరామిక్స్2ఓ3.
గరిష్ట నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత 1400°C దీర్ఘకాలిక, 1600°C స్వల్పకాలిక. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల కొలత సాధారణంగా నిర్వహించబడదు.
పని వాతావరణం: ఆక్సీకరణం మరియు జడత్వం, రక్షణ సమక్షంలో తగ్గించడం.
ప్రతికూలతలు: అధిక ధర, రేడియేషన్ సమయంలో అస్థిరత, కాలుష్యానికి అధిక సున్నితత్వం (ముఖ్యంగా ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్), అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెటల్ ధాన్యం పెరుగుదల.
థర్మోకపుల్స్ ప్లాటినం-రోడియం-ప్లాటినం-రోడియం (TPR)
సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్: 30% Rhతో Pt మిశ్రమం.
ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్: 6% Rhతో Pt మిశ్రమం.
మీడియం: ఆక్సిడైజింగ్, న్యూట్రల్ మరియు వాక్యూమ్. రక్షణ సమక్షంలో లోహాలు లేదా నాన్-లోహాల ఆవిరిని తగ్గించడం మరియు కలిగి ఉండటంలో ఉపయోగించండి.
గరిష్ట నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత 1600°C దీర్ఘకాలిక, 1800°C స్వల్పకాలిక.
ఇన్సులేషన్: అల్ సిరామిక్2ఓ3 అధిక స్వచ్ఛత.
ప్లాటినం-రోడియం-ప్లాటినం థర్మోకపుల్ కంటే రసాయన కాలుష్యం మరియు ధాన్యం పెరుగుదలకు తక్కువ అవకాశం ఉంది.
థర్మోకపుల్ వైరింగ్ రేఖాచిత్రం
- కండక్టర్లకు నేరుగా పొటెన్షియోమీటర్ లేదా గాల్వనోమీటర్ను కనెక్ట్ చేయడం.
- పరిహార వైర్లతో కనెక్షన్;
- ఏకీకృత అవుట్పుట్తో థర్మోకపుల్కు సంప్రదాయ రాగి తీగలతో కనెక్షన్.
థర్మోకపుల్ కండక్టర్ రంగు ప్రమాణాలు
టెర్మినల్లకు సరైన కనెక్షన్ కోసం థర్మోఎలెక్ట్రోడ్లను ఒకదానికొకటి వేరు చేయడానికి రంగు కండక్టర్ ఇన్సులేషన్ సహాయపడుతుంది. ప్రమాణాలు దేశానికి భిన్నంగా ఉంటాయి, కండక్టర్లకు నిర్దిష్ట రంగు సంకేతాలు లేవు.
ముఖ్యమైనది: లోపాలను నివారించడానికి ఎంటర్ప్రైజ్లో ఉపయోగించే ప్రమాణాన్ని తెలుసుకోవడం అవసరం.
కొలత ఖచ్చితత్వం
ఖచ్చితత్వం థర్మోకపుల్ రకం, ఉష్ణోగ్రత పరిధి, పదార్థం యొక్క స్వచ్ఛత, విద్యుత్ శబ్దం, తుప్పు, జంక్షన్ లక్షణాలు మరియు తయారీ ప్రక్రియపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
థర్మోకపుల్స్కు టోలరెన్స్ క్లాస్ (ప్రామాణికం లేదా ప్రత్యేకం) కేటాయించబడుతుంది, ఇది కొలత విశ్వాస విరామాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది.
ముఖ్యమైనది: ఆపరేషన్ సమయంలో తయారీ మార్పు సమయంలో లక్షణాలు.
కొలత వేగం
ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులకు త్వరగా స్పందించే ప్రాధమిక కన్వర్టర్ యొక్క సామర్థ్యం మరియు వాటిని అనుసరించే కొలిచే పరికరం యొక్క ఇన్పుట్ సిగ్నల్ల ప్రవాహం ద్వారా వేగం నిర్ణయించబడుతుంది.
పనితీరును పెంచే అంశాలు:
- ప్రాధమిక కన్వర్టర్ యొక్క పొడవు యొక్క సరైన సంస్థాపన మరియు గణన;
- రక్షిత స్లీవ్తో ట్రాన్స్డ్యూసర్ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, స్లీవ్ల యొక్క చిన్న వ్యాసాన్ని ఎంచుకోవడం ద్వారా యూనిట్ యొక్క ద్రవ్యరాశిని తగ్గించడం అవసరం;
- ప్రైమరీ కన్వర్టర్ మరియు ప్రొటెక్టివ్ స్లీవ్ మధ్య గాలి అంతరాన్ని తగ్గించడం;
- స్ప్రింగ్-లోడెడ్ ప్రైమరీ కన్వర్టర్ యొక్క ఉపయోగం మరియు స్లీవ్లోని శూన్యాలను వేడి-వాహక పూరకంతో నింపడం;
- వేగంగా కదిలే లేదా దట్టమైన మాధ్యమం (ద్రవ).
థర్మోకపుల్ పనితీరు తనిఖీ
పనితీరును తనిఖీ చేయడానికి, ప్రత్యేక కొలిచే పరికరాన్ని (టెస్టర్, గాల్వనోమీటర్ లేదా పొటెన్షియోమీటర్) కనెక్ట్ చేయండి లేదా మిల్లీవోల్టమీటర్తో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను కొలవండి. బాణం లేదా డిజిటల్ సూచిక యొక్క హెచ్చుతగ్గులు ఉంటే, థర్మోకపుల్ సేవ చేయగలదు, లేకుంటే పరికరాన్ని భర్తీ చేయాలి.
థర్మోకపుల్ వైఫల్యానికి కారణాలు:
- రక్షిత షీల్డింగ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించడంలో వైఫల్యం;
- ఎలక్ట్రోడ్ల రసాయన కూర్పులో మార్పు;
- అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అభివృద్ధి చెందుతున్న ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలు;
- నియంత్రణ మరియు కొలిచే పరికరం యొక్క విచ్ఛిన్నం మొదలైనవి.
థర్మోకపుల్స్ ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు
ఈ పరికరాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు:
- పెద్ద ఉష్ణోగ్రత కొలత పరిధి;
- అధిక ఖచ్చితత్వం;
- సరళత మరియు విశ్వసనీయత.
ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి:
- చల్లని జంక్షన్ యొక్క నిరంతర పర్యవేక్షణ యొక్క అమలు, నియంత్రణ పరికరాల ధృవీకరణ మరియు క్రమాంకనం;
- పరికరం తయారీ సమయంలో లోహాలలో నిర్మాణ మార్పులు;
- వాతావరణం యొక్క కూర్పుపై ఆధారపడటం, సీలింగ్ ఖర్చు;
- విద్యుదయస్కాంత తరంగాల కారణంగా కొలత లోపం.
