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K型热电偶

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K型热电偶是一种温度传感器,K型热电偶通常和显示仪表,记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。
 
 
介绍
K型热电偶作为一种温度传感器,K型热电偶通常和显示仪表,记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。
K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶,其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2mm~4.0mm。
正极(KP)的名义化学成分为:Ni:Cr=90:10,负极(KN)的名义化学成分为:Ni:Si=97:3,其使用温度为-200℃~1300℃。
K型热电偶具有线性度好,热电动势较大,灵敏度高,稳定性和均匀性较好,抗氧化性能强,价格便宜等优点,能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。
K型热电偶不能直接在高温下用于硫,还原性或还原,氧化交替的气氛中和真空中,也不推荐用于弱氧化气氛。
 
 
测温原理
热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。
热电偶蕊及测温电偶丝1 ,如果将热电偶的热端加热,使得冷、热两端的温度不同,则在该热电偶回路中就会产生热电势,这种物理现象就称为热电现象(即热电效应)。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和接触电势两部分组成。接触电势:它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生的一种热电势。当两种不同的导体A和B相接触时,假设导体A和B的电子密度分别为Na和Nb并且Na>Nb,则在两导体的接触面上,电子在两个方向的扩散率就不相同,由导体A扩散到导体B的电子数比从B扩散到A的电子数要多。导体A失去电子而显正电,导体B获得电子而显负电。因此,在A、B两导体的接触面上便形成一个由A到B的静电场,这个电场将阻碍扩散运动的继续进行,同时加速电子向相反方向运动,使从B到A的电子数增多,最后达到动态平衡状态。此时A、B之间也形成一电位差,这个电位差称为接触电势。此电势只与两种导体的性质相接触点的温度有关,当两种导体的材料一定,接触电势仅与其接点温度有关。温度越高,导体中的电子就越活跃,由A导体扩散到B导体的电子就越多,接触面处所产生的电动势就越大,即接触电势越大。
 
 
响应时间测量
测量K型热电偶的热响应时间实际上是比较复杂的,不同的试验条件会产生不同的测量结果,这是由于受周围介质的换热率影响,换热率高,则热响应时间就短。
为了使热电偶的热响应时间具有可比性,国家标准规定:热响应时间应在专用水流试验装置上进行。该装置的水流速度应保持0.4±0.05m/s,初始温度在5-45℃的范围内,温度阶 跃值为40-50℃。在试验过程中,水的温度变化应不大于温度阶跃值的±1%。被试热电偶的置入深度为150mm或设计的置入深度。
由于热电偶在室温附近热电势很小,热响应时间不容易测出,因此国家标准规定可采用同规格的K型热电偶的热电极组件替换其自身的热电极组件,然后进行试验。
试验时应记录热电偶的输出变化至相当于温度阶跃变化50%的时间T0.5,必要时可记录变化10%的热响应时间T0.1和变化90%的热响应时间T0.9。所记录的热响应时间,应是同一试验 至少三次测试结果的平均值,每次测量结果对于平均值的偏离应在±10%以内。此外,形成温度阶跃变化所需的时间不应超过被测试热电偶的T0.5的十分之一。记录仪器或仪表的响 应时间不应超过被试热电偶的T0.5的十分之一。
 
 
四大定律
均质导体定律
热电偶丝由同一种均质材料(导体或半导体)两端焊接组成闭合回路,无论导体截面如何以及温度如何分布,将不产生接触电势,温差电势相抵消,回路中总电势为零。
可见,热电偶必须由两种不同的均质导体或半导体构成。若热电极材料不均匀,由于温度梯存在,将会产生附加热电势。
中间导体定律
在热电偶回路中接入中间导体(第三导体),只要中间导体两端温度相同,中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响,这就是中间导体定律。
应用:依据中间导体定律,在热电偶实际测温应用中,常采用热端焊接、冷端开路的形式,冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。
有人担心用铜导线连接热电偶冷端到仪表读取mV值,在导线与热电偶连接处产生的接触电势会使测量产生附加误差。根据这个定律,是没有这个误差的!
中间温度定律
热电偶回路两接点(温度为T、T0)间的热电势,等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。Tn称中间温度。
应用:由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系,当冷端温度不为0摄氏度时,不能利用已知回路实际热电势E(t,t0)直接查表求取热端温度值;也不能利用已知回路实际热电势E(t,t0)直接查表求取的温度值,再加上冷端温度确定热端被测温度值,需按中间温度定律进行修正。初学者经常不按中间温度定律来修正!
参考电极定律
这个定律是专业人士才研究、关注的,一般生产、使用环节的人士不太了解,简单说明就是:用高纯度铂丝做标准电极,假设镍铬-镍铬热电偶的正负极分别和标准电极配对,他们的值相加是等于这支镍铬-镍铬的值。


产品资料

K型热电偶选型资料
W
R
     
规格
 
内容
   
N
       
镍铬-镍硅 K
   
K
       
镍铬-铜镍 (镍铬-康铜)E
       
1
   
无固定式装置式
       
2
   
固定螺纹式
     
-
3
   
活动式法兰
       
4
   
固定法兰式
       
5
   
活动法兰角尺形式
       
6
   
固定螺纹锥形保护管式
         
2
 
防溅式
         
3
 
防水式
         
4
 
隔爆式
           
0
16mm金属保护管
           
1
20mm金属保护管
       
安装固定形式
接线盒形式
2
16mm瓷保护管
           
3
20mm瓷保护管
           
4
25mm瓷保护管
W
R
-
 
ITS-90国际温度标准(JIS C 1602-1995,ASTM E230-1996,IEC 584-1-1995)
 
热电偶安装注意点
(1)热电偶应尽量垂直装在水平或垂直管道上,安装时应有保护套管,以方便检修和更换。
(2)热电偶的冷端应处在同一环境温度下,应使用同型号的补偿导线,且正负要接对。
(3)测量管道内温度时,元件长度应在管道中心线上(即保护管插入深度应为管径的一半)。
(4)温度动圈表安装时,开孔尺寸要合适,安装要美观大方。
(5)高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。
(6)要根据不同的温度选择不同的测量元件。一般测量温度大于100℃时,应选择热电偶,小于100℃时选择热电阻。
(7)接线要合理美观,表针指示要正确。


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