Конструкция термопар
При конструировании термопар большое внимание уделяется выбору материала защитной арматуры и изоляции. Арматура термопары должна быть газонепроницаемой, хорошо проводящей тепло, механически стойкой и жароупорной. Кроме того, она не должна при нагревании выделять газов или паров, разрушающих электроды.
Для защиты термопар из неблагородных металлов при температурах измерения до 600С применяют стальные трубы без шва. При измерении температуры до 1100С применяются трубы из нержавеющей стали.
Неметаллические трубы (кварцевые, фарфоровые и т. п.) применяются главным образом для защиты термопар из благородных металлов. Основным недостатком неметаллической арматуры является их механическая непрочность и сравнительно высокая стоимость.
При измерении высоких температур в топках и других подобных объектах применяются металлические трубы с водяным охлаждением.
Для изоляции термоэлектродов друг от друга применяется асбест — до 300С, кварцевые трубки или бусы — до 1000С, фарфоровые трубки или бусы — до 1300 — 1400 С.
Большое внимание при конструировании термопары обращается на конструкцию головки, которая во многом определяет эксплуатационные качества термопары. На рис.6 приведена хромель-копелевая термопара общепромышленного назначения с водозащищенной головкой и с передвижным фланцем. Защитная труба выполнена из стали 20, либо из стали 1Х18Н9Т.
В конструкции предусмотрены выводы соединительных проводов с гибким металлическим шлангом (тип ТХК-040) и без него (тип ТХК-050). Корпус головки 2 термопары выполнен. из модифицированного чугуна. Резьбовая крышка 8 головки обеспечивает полную водозащищенность при наличии смазки резьбы. Колодка 4 выполнена из фарфора. Зажимы 5 имеют возможность перемещаться в колодке вверх и вниз (плавающие). На рис. 7 изображена конструкция термопары с неподвижным резьбовым штуцером, т. е. имеющая одну определенную глубину погружения, в отличие от предыдущей, в которой глубина погружения определяется установкой передвижного фланца.
Материалом электродов служит хромель-копель (тип ТХК-150 с гибким шлангом и тип ТХК-160 без него) и хромель-алюмель (тип ТХА-150 с гибким шлангом и тип ТХА-160 без него). Защитные оболочки первых выполняются из стали 20 и стали 1Х18Н9Т, вторых — стали Х28. Рассмотренные термопары предназначены для работы при внешнем давлении до 50 ат. Время установления описанных термопар при перепаде температуры от 20 до 100С при недоходе до установившегося показания на 5% составляет около 6 — 8,5 мин.
В ряде случаев такая инерционность не удовлетворяет требованиям эксплуатации, а поэтому выпускаются малоинерционные термопары (типа ТХК-ЗОО, ТХК-310, ТХК-470, ТХК-480, ТХА-ЗО, ТХА-470, ТХА-480).
Для трубопроводов и аппаратов высокого давления (до 250 am) выпускаются малоинерционные термопары (рис. 8) с защитной арматурой, выполненной в виде бруса равного сопротивления, что повышает динамическую прочность оболочки, изготавливаемую из стали 2Х13 (типа ТХК-200, ТХА-200, ТХК 210, ТХА-210).
На рис. 9 показана термопара с платинородий - платиновыми термоэлектродами типа ТПП-320 с гибким шлангом и типа ТПП-330 без него. Термопара имеет фарфоровую защитную трубу, в. свою очередь защищенную металлической трубой.
Эта термопара пригодна . Для работы при температурах до 1300С (длительно).
Для измерения температуры поверхности тела выпускаются так называемые поверхностные термопары. На рис. 10 изображена поверхностная термопара (типа ТХК-540), служащая для измерения температуры поверхностей труб в вертикальных трубчатых печах (колоннах).
Рис. 6. Термопара общепромышленная с водозащитной головкой.
Рис. 7. Термопара общепромышленная с неподвижным резьбовым штуцером.
Рис. 8. Малоинерционная Рис. 9. Термопара с платинородий -
термопара для высокого платиновыми термоэлектродами с фарфоровым
давления. наконечником.
Вывод: в ходе выполнения этой лабораторной работы я ознакомился с методами измерения температуры и принципами действия датчиков, построенных на основе этих методов. Изучил недостатки и достоинства каждого из методов.