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热电偶基本知识

热电偶基本知识
热电偶基本知识

镍铬—镍硅(镍铝)热电偶(分度号为K)

该种热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金(KP),负极为含硅3%的镍硅合金(KN)。它的负极亲磁,依据此特性,用磁铁可以很方便地鉴别出热电偶的正负极。它的特点是,使用温度范围宽,高温下性能稳定,热电动势与温度的关系近似线性,价格便宜,因此,它是目前用量最大的一种热电偶。

K型热电偶适于在氧化性及惰性气氛中连续使用。短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃。经过选择后优质K型热电偶可以作为标准,用以分度工作用镍铬-镍硅等贱金属热电偶。在这种热电偶的两极添加金属钇及镁等元素,抗氧化性能可进一步提高,最高使用温度可达到1300℃。为了充分发挥贱金属价格便宜的优点,在同一测温场所中,可多安装几支热电偶,利用其灵敏度高和热电特性近似线性的特点,达到准确测量的目的。

我国已经基本上用镍铬—镍硅热电偶取代了镍铬—镍铝热电偶。国外仍然使用镍铬—镍铝热电偶。两种热电偶的化学成分虽然不同,但其热电特性相同,使用同一分度表。

K型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶。不适宜在真空、含碳、含硫气氛及氧化与还原交替的气氛下裸丝使用。当氧分压较低时,镍铬极中的铬将则优氧化(也称绿蚀),使热电动势发生很大变化。但金属气体对其影响较小。因此,多采用金属制热电偶保护管。

K型热电偶有以下缺点:

1、热电动势的高温稳定性较N型热电偶及贵金属热电偶差。在较高温度下,往往因氧化而损坏。在氧化性气氛中,直径3.2mm的K型热电偶,在1100℃,1200℃下经650h左右,均超过0.75级允许误差;但N型热电偶在相同条件下,经过1000h,其热电动势的最大变化为96.6μV(2.6℃)。在1250℃下经过1000h后仍未超差。

2、在250~550℃范围内短期热循环稳定性不好,即使在同一温度点上,在升降温过程中其热电动势值也不一样,其差值可达2~5℃。

3、K型热电偶的负极,在150~200℃范围内要发生磁性转变,致使在室温至230℃范围内,分度值往往偏离分度表,尤其在磁场中使用时,常出现与时间无关的热电动势干扰。

4、长期处于高通量中子流辐照的环境下,由于负极中的Mn,Co等元素发生蜕变,使其稳定性欠佳,导致热电动势发生较大变化。

K型热电偶的分度号以前为EU-2,现为K。

K型热电偶丝推荐使用温度范围:

0.3700

800

0.5800900

0.8 1.0

9001000

1.2 1.510001100

2.0 2.511001200

3.212001300

进口插件热电偶(K,E,

PT100)

耐磨热电偶(N,K,E,

PT100)

航插式热电偶(K,E,

PT100)

压簧式热电偶(K,PT100)隔爆型热电偶(K,PT100)

活动法兰热电偶(K,

PT100)

B,S,R,N,E,J,T,W-Re

铂銠30-铂铑6热电偶(分度号为B)

该种热电偶是60年代发展起来的一种典型的高温热电偶。它的正极为含铑30%的铂铑合金(BP)负极为含铑6%的铂铑合金(BN)。因两极均为铂铑合金,故简称为双铂铑热电偶。

该种热电偶的特点是,在室温下热电动势极小(25℃时为-2μV,50℃时为3μV),故在测量时一般不用补偿导线,可以忽略参考端温度变化的影响。它的长期使用温度为1600℃,短期使用温度为1800℃。铂铑6合金的熔点为

1820℃,限制其使用温度上限。双铂铑热电偶的电动势率较小,因此,需配备灵敏度较高的显示仪表。

B型热电偶适宜在氧化性或中性气氛中使用,也可以在真空环境下短期使用,即使在还原性气氛下使用,其寿命也是R、S型热电偶的10~20倍。因R 及S型热电偶在高温下,将发生铂铑正极向负极扩散的现象,引起热电偶劣化,为了防止上述现象的发生,在铂中添加铑制成铂铑合金,不仅可以改善耐热性能,而且还可以提高合金对铂的热电动势率。当铑含量在20%以下时,铂铑合金对铂的热电动势急增,但超过此值,随铑含量的增加,变化不大,且显著硬化,加工困难。故此类合金中铑含量不能超过40%(重量比)。

铂铑合金比纯铂的晶粒长度倾向小,而且,随铑含量的增多而减少,并可使热电性能更稳定,机械强度更高。因此,双铂铑热电偶在1800℃的高温测量中得到广泛应用。双铂铑热电偶的分度号以前为LL-2,现为B。

铂銠10-铂铑热电偶(分度号为S)

自1885年Le-chatelier发明铂铑10-铂铑热电偶以来,已有100多年的历史,对其性能及制造工艺曾作过详细研究。该种热电偶正极的明义成分为含铑10%的铂铑合金(代号为SP),负为纯铂(代号为SN)。

该种热电偶的特点是热电性能稳定、抗氧化性强,宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃,超过此温度时,即使在空气中,纯铂丝也将因再结晶致使晶粒粗大。故长期使用温度限定在1400℃以下,短期使用温度为1600℃。在所有的热电偶中,它的准确度等级最高,通常用作标准或作为测量高温的热电偶,它的使用温度范围广、均质性及互换性好。

S型热电偶的缺点是价格昂贵,电极丝直径很细(0.35~0.5mm),机械强度较低;与其它热电偶相比,它的热电势比较小,热电动势率平均为9μV/℃,因此需配用灵敏度高的显示仪表;该种热电偶不适合于在还原性气氛或含金属蒸

及CO等等。在真空下只气的条件下使用,尤其应避免接触有机物、铁、硅、H

2

能短期使用。铂在不太高温度下易发生再结晶及晶粒长大现象,不仅使高温强度降低,而且容易引起污染,致使热电偶性能不稳定。铂铑10-铂热电偶的分度以前为LB-3,现为S。

铂銠13-铂铑热电偶(分度号为R)

该种热电偶的正极为含铑的铂铑合金(RP),负极为纯铂(RN)。同S型热电偶相比,它的热电动势率大15%左右,其它性能几乎完全相同。该种热电偶在日本产业界,作为高温热电偶用得最多,但在1981年以前的日本工业技术标准(JIS)中铂铑合金的铑含量为12.8%,同现行的R型热电偶相比,在1550℃下,其热电动势约低100μV,这点请注意。在真空、还原或含金属蒸气的条件下使

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