28. Объяснить влияние колебаний температуры свободных концов термопары на ее показания по градуировочной кривой.

Так как градуировка свободных концов термопары ведется как правило при 0 °С, то отклонение температуры свободного конца приведет к изменению термо-ЭДС, что в свою очередь увеличит погрешность измерения. Если свободный конец термопары имеет температуру большую чем 0 °С, то тогда значение ТЭДС будет меньше, следовательно прибор покажет температуру меньшую чем действительная. Поэтому стоит избегать изменения температуры свободного конца термопары от градурировочного значения.

28. Классификация термоэлектрических термометров.

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

платинородий-платиновые - ТПП13 - Тип R

платинородий-платиновые - ТПП10 - Тип S

платинородий-платинородий - ТПР - Тип B

железо-константановые (железо-медьникелевые) ТЖК - Тип J

медь-константановые (медь-медьникелевые) ТМКн - Тип Т

нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые) ТНН - Тип N.

хромель-алюмелевые - ТХА - Тип K

хромель-константановые ТХКн - Тип E

хромель-копелевые - ТХК - Тип L

медь-копелевые - ТМК - Тип М

сильх-силиновые - ТСС - Тип I

вольфрам и рений - вольфрамрениевые - ТВР - Тип А-1, А-2, А-3

Точный состав сплава термоэлектродов для термопар из неблагородных металлов в МЭК 60584-1 не приводится. НСХ для хромель-копелевых термопар ТХК и вольфрам-рениевых термопар определены только в ГОСТ Р 8.585-2001. В стандарте МЭК данные термопары отсутствуют. Тип L установлен только в немецком стандарте DIN и стандартные таблицы отличаются от таблиц для термопар ТХК.

В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ [2].

В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

28. Современные типы термоэлектрических преобразователей.

Большое распространение в последнее время получают термоэлектрические преобразователи кабельного типа [3]. Они представляют собой два термоэлектрода, помещенные в гибкую тонкостенную защитную трубку оболочку (рис. 3.7). Пространство между термоэлектродами и оболочкой заполняется специальной изолирующей засыпкой (порошок MgO или Аl₂О₃). Оболочка изготавливается из нержавеющей или жаропрочной стали. Выпускаются хромель-алюмелевые и хромель-копелевые термопреобразователи с изолированным (рис. 3.7,а) и неизолированным (рис. 3.7,6) спаями. Длина таких термопар составляет до 25 м. Они применяются в интервале температур от – 50 до 900 ^оС (в оболочке из жаропрочной стали –

Рис. 3.7 − Устройство ТП кабельного типа:

а) - с изолированным; б) – с неизолированным спаями

до 1100°С) при давлении до 40 МПа в технологических процессах различных отраслей промышленности. Достоинство кабельных термопар состоит в том, что в процессе монтажа их можно изгибать (радиус гиба равен 5 диаметрам), а малый диаметр позволяет укладывать их в труднодоступные каналы. Основные параметры и размеры кабельных термопреобразователей приведены в таблице 3.2.

Кроме того, кабельные термопары защищены от воды, пара, пыли, имеют высокую вибропрочность, работают в условиях агрессивных сред и мощных радиационных полей, позволяющие им работать в энергетических реакторах АЭС, имеют повышенную стойкость к тепловым ударам, вибрации, и механическим нагрузкам, малый показатель тепловой инерции и повышенный в 2…3 раза рабочий ресурс.

На рис. 3.8 изображена тонкопленочная термопара, q-тепловой поток, вызываемый разностью температур T₁ и T₂ между горячим и холодным источниками тепла. Длина ветвей l термопары уменьшена до длин порядка 0,01…1,0 микрона. Соединив термопары в последовательные электрические цепочки, получается термопарная поверхность у которой ветви термопар превращаются в тонкие пленки, формируемые на основе пленоных технологий микроэлектроники (напыление, электролиз и т.д.). Пленки из железа и никеля формируются на медной подложке, образующей спай. Внутреннее сопротивление такой термопарной поверхности как источника ЭДС будет на много порядков меньше (в миллионы раз), чем существующих термопар. А через большие, ничем не ограниченные поверхности таких термопар можно даже при малых перепадах температур пропускать большие тепловые потоки. Для придания термопарной поверхности необходимых прочностных свойств ее можно изготавливать многослойной. Получается она методом последовательного напыления слоев. На рисунке 3.9 изображена многослойная термопарная поверхность. Такая конструкция позволяет также получать достигнутые значения КПД термопар уже при очень малых перепадах температур. Многослойная же термопара позволяет дополнительно увеличить КПД. Методами нанотехнологий на толщине термопарной поверхности в 1 мм можно нанести более 10 ты-

Рис. 3.8 − Схема тонкопленочной термопарной поверхности

Рис. 3.9 − Вид многослойной термопарной поверхности

сяч слоев отдельных термопар, что дает значительное увеличение КПД. Большие поверхности позволят получить значительные мощности экологически чистой энергии.

Заслуживает также внимание графит-вольфрамовая термопара (рисунок 3.10), которая может быть изготовлена с относительно небольшим наружным диаметром и работать в очень агрессивных средах.

Рис. 3.10 − Графито-вольфрамовый термоэлектрический термометр, где1-графитовый наконечник; 2- вольфрамовый стержень; 3-окись алюминня; 4-графитовая

трубка; 5 - холодильник; 6 - изолятор; 7 - контактная гильза; 8, 9 - прижимные пружинаы, 10 - нажимной винт