थर्माकोपल्स के साथ सतह के तापमान का मापन

मौजूद नहीं एक प्रकार का थर्मोकपलठोस निकायों (सतह थर्मोक्यूल्स) की सतह के तापमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया। मौजूदा सतह थर्मोकपल डिजाइनों की प्रचुरता मुख्य रूप से विभिन्न प्रकार की माप स्थितियों और सतहों के गुणों के कारण होती है जिनके तापमान को मापा जाना है।

औद्योगिक अभ्यास में, विभिन्न ज्यामितीय आकृतियों, स्थिर और घूर्णन निकायों, विद्युत प्रवाहकीय निकायों और इन्सुलेटरों, उच्च और निम्न तापीय चालकता वाले निकायों, चिकनी और खुरदरी सतहों के तापमान को मापना आवश्यक है। इसलिए, कुछ स्थितियों में उपयोग के लिए उपयुक्त सतह थर्मोक्यूल्स दूसरों में अनुपयुक्त हैं।

थर्मोकपल को वेल्डिंग करके धातु की सतह का तापमान मापना

अक्सर, गर्म पतली धातु की प्लेटों या ठोस पिंडों के तापमान को मापने के लिए, एक थर्मोकपल जंक्शन को परीक्षण के तहत सतह पर सीधे टांका या वेल्ड किया जाता है।तापमान माप की इस पद्धति को केवल तभी स्वीकार्य माना जा सकता है जब कुछ सावधानियां बरती जाएं।

प्लेट की सतह और थर्मोक्यूल्स की कनेक्टिंग बॉल के बीच हीट एक्सचेंज मुख्य रूप से उनकी संपर्क सतह से गुजरने वाले हीट फ्लो द्वारा किया जाता है, जो जंक्शन की सतह और जंक्शन से सटे थर्मोइलेक्ट्रोड का हिस्सा होता है। कुछ हद तक, ताप विनिमय प्लेट और थर्मोइलेक्ट्रोड जंक्शन सतह के उस हिस्से के बीच विकिरण द्वारा होता है जो इसके संपर्क में नहीं है।

दूसरी ओर, प्लेट के संपर्क में जंक्शन सतह का हिस्सा और थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड प्लेट के आसपास के ठंडे पिंडों को विकिरण के कारण थर्मल ऊर्जा खो देते हैं और जंक्शन को धोने वाले वायु प्रवाह में संवहन गर्मी हस्तांतरण होता है।

इस प्रकार, जंक्शन और आसन्न थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड तापीय ऊर्जा के एक महत्वपूर्ण हिस्से को नष्ट कर देते हैं जो प्लेट संपर्क सतह के माध्यम से जंक्शन को लगातार आपूर्ति की जाती है।

संतुलन के परिणामस्वरूप, जंक्शन का तापमान और प्लेट की सतह के आस-पास का हिस्सा प्लेट के उन हिस्सों के तापमान से बहुत कम हो जाता है जो जंक्शन से दूर होते हैं (जब पतली प्लेटों के उच्च तापमान को मापते हैं, यह व्यवस्थित माप त्रुटि सैकड़ों डिग्री तक पहुंच सकती है)।

इस त्रुटि को जंक्शन इलेक्ट्रोड और थर्मोकपल द्वारा प्रसारित गर्मी प्रवाह की मात्रा को कम करके कम किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, सबसे पतले थर्मोइलेक्ट्रोड से बने थर्मोक्यूल्स का उपयोग करना उपयोगी होता है।

थर्मोइलेक्ट्रोड को तुरंत प्लेट से नहीं हटाया जाना चाहिए, लेकिन पहले उन्हें थर्मोइलेक्ट्रोड के कम से कम 50 व्यास के बराबर दूरी पर प्लेट के साथ थर्मल संपर्क में रखना बेहतर होता है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यदि थर्मोइलेक्ट्रोड की प्लेट और सतह का ऑक्सीकरण नहीं किया जाता है, तो उन्हें प्लेट द्वारा बंद किया जा सकता है और मापा थर्मोइलेक्ट्रिक पावर। वगैरह। वी। थर्मोकपल थर्मोकपल जंक्शन के तापमान के अनुरूप नहीं बल्कि सतह के साथ थर्मोकपल के संपर्क के बिंदु के तापमान के अनुरूप होगा।

इस मामले में, विद्युत इन्सुलेशन की एक पतली परत, उदाहरण के लिए अभ्रक की एक पतली शीट, थर्मोइलेक्ट्रोड और प्लेट के बीच रखी जानी चाहिए। जंक्शन की पूरी सतह और थर्मोइलेक्ट्रोड क्षेत्र को थर्मल इन्सुलेशन की एक परत के साथ कवर करने की भी सिफारिश की जाती है, उदाहरण के लिए एक आग रोक कोटिंग, विकिरण और संवहन गर्मी हस्तांतरण के कारण होने वाले नुकसान को कम करने के लिए।

इन सावधानियों को ध्यान में रखते हुए, यह सुनिश्चित करना संभव है कि धातु के पुर्जों की सतह का तापमान कुछ डिग्री के भीतर मापा जाता है।

कभी-कभी यह थर्मोकपल का कनेक्शन नहीं होता है जिसे धातु की प्लेट की सतह पर वेल्डेड किया जाता है, लेकिन इसके थर्मोकपल एक दूसरे से कुछ दूरी पर होते हैं।

धातु की सतह के तापमान को मापने की इस पद्धति को तभी स्वीकार्य माना जा सकता है जब थर्मोइलेक्ट्रोड वेल्डिंग के दो बिंदुओं पर प्लेटों के तापमान की समानता में विश्वास हो। अन्यथा, थर्मोकपल सर्किट में परजीवी थर्मोइलेक्ट्रिक पावर दिखाई देगी। डी। प्लेट सामग्री के साथ थर्मोइलेक्ट्रोड सामग्री से विकसित किया गया है।

नीचे धनुष, पैच और संगीन जैसे तापयुग्मों का वर्णन है।उनका उपयोग स्थिर निकायों की सतहों के तापमान को मापने के लिए किया जाता है।

धनुष (रिबन) के साथ थर्मोकपल

नाक थर्मोकपल 300 मिमी की लंबाई, 10 - 15 मिमी की चौड़ाई, मिलाप या वेल्डेड के साथ दो धातुओं या मिश्र धातुओं (उदाहरण के लिए, क्रोमेल और एल्यूमेल) से बनी पट्टी के रूप में बने एक संवेदनशील तत्व से सुसज्जित है। माथा और 0.1 - 0.2 मिमी की मोटाई में लुढ़का ...

बीच में एक जोड़ के साथ बैंड के सिरों को धनुष के आकार के स्प्रिंग हैंडल के सिरों पर इंसुलेटर पर तय किया जाता है ताकि बैंड हर समय तना हुआ रहे। इसके सिरों से मापने वाले उपकरण (मिलीवोल्टमीटर) के टर्मिनलों तक टेप के दो हिस्सों के समान सामग्री से बने तार होते हैं।

एक उत्तल सतह के तापमान को मापने के लिए, बीम थर्मोकपल को मध्य भाग से उस सतह के खिलाफ दबाया जाता है ताकि सतह को टेप से ढक दिया जाए, जंक्शन के दोनों ओर कम से कम 30 मिमी खंड।

सुअर थर्मोकपल

थर्मोकपल बनाने वाले थर्मोइलेक्ट्रोड को लाल-तांबे डिस्क के छिद्रों के माध्यम से टांका लगाया जाता है। संरचना की यांत्रिक शक्ति सुनिश्चित करने के लिए, 2 - 3 मिमी के व्यास वाले थर्मोइलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। डिस्क की निचली सतह ("पैच") को उस सतह में ढाला जाता है जिसके लिए थर्मोकपल का उद्देश्य तापमान को मापना है।

पैच के धातु द्वारा थर्मोइलेक्ट्रोड के बंद होने के परिणामस्वरूप पैच थर्मोकपल का थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल बनता है। अच्छे सोल्डरिंग में, यह क्लोजर पैच के अंदर धंसे हुए थर्मोइलेक्ट्रोड सेगमेंट की पूरी सतह पर होता है।लेकिन सबसे कम प्रतिरोध वाला विद्युत सर्किट मुख्य रूप से पैच की ऊपरी सतह परत द्वारा बनता है, और इस परत का तापमान मुख्य रूप से थर्मोइलेक्ट्रिक पावर को निर्धारित करता है। वगैरह। वी। थर्मोक्यूल्स।

पैच थर्मोकपल के ताप संतुलन समीकरण वही हैं जो स्ट्रिप थर्मोकपल के लिए ऊपर किए गए थे, इस अंतर के साथ कि पैच की बाहरी सतह से संवहन और विकिरण गर्मी हस्तांतरण के परिणामस्वरूप ऊष्मा प्रवाह के अलावा, बहुत अधिक महत्व उनकी तापीय चालकता के कारण थर्मोइलेक्ट्रोड पैच द्वारा अवशोषित गर्मी प्रवाह के हिस्से को ध्यान में रखना है।

निम्नलिखित परिस्थिति को ध्यान में रखना आवश्यक है। तापीय चालकता के गुणांक के विभिन्न मूल्यों के साथ थर्मोइलेक्ट्रोड विभिन्न धातुओं या मिश्र धातुओं से बने होते हैं। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, पीपी प्रकार के प्लैटिनम-रोडियम थर्मोकपल थर्मोकपल को तापीय चालकता के गुणांक की विशेषता होती है जो कि दूसरे थर्मोकपल - प्लैटिनम के आधे के बराबर होता है।

यदि थर्मोइलेक्ट्रोड के व्यास समान हैं, तो थर्मोइलेक्ट्रोड के तापीय चालकता गुणांक के मूल्यों में अंतर इस तथ्य को जन्म देगा कि थर्मोइलेक्ट्रोड के विद्युत संपर्क के स्थानों में एक तापमान अंतर बनता है पैच, जो थर्मोकपल सर्किट में परजीवी थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा की उपस्थिति को जन्म देगा। वगैरह। साथ

पिन थर्मोकपल

इस प्रकार के थर्माकोउल्स मुख्य रूप से अपेक्षाकृत नरम धातुओं और मिश्र धातुओं की सतह के तापमान को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं। संगीन थर्मोकपल के लिए, पर्याप्त कठोर मिश्र धातुओं से बने थर्मोइलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए 3-5 मिमी के व्यास वाले क्रोमेल और एल्यूमेल।

थर्मोकपल थर्मोइलेक्ट्रोड में से एक को निश्चित रूप से सिर पर तय किया जाता है, और दूसरा अपनी धुरी पर आगे बढ़ सकता है, और गैर-कार्यशील अवस्था में, इसके सिरे को पहले थर्मोइलेक्ट्रोड के अंत में एक स्प्रिंग द्वारा खींचा जाता है। दो थर्मोइलेक्ट्रोड के सिरे नुकीले होते हैं।

जब एक थर्मोकपल को काफी आकार की वस्तु के पास लाया जाता है, तो वस्तु की सतह पहले जंगम थर्मोइलेक्ट्रोड की नोक को छूती है। सिर पर अतिरिक्त दबाव के साथ, थर्मोइलेक्ट्रोड तब तक इसमें प्रवेश करता है जब तक कि थर्मोइलेक्ट्रोड की नोक वस्तु की सतह से न मिल जाए। दोनों बिंदु तब वस्तु की सतह पर सतह ऑक्साइड फिल्म को छेदते हैं और यह धातु थर्मोकपल के विद्युत सर्किट को बंद कर देती है।

थर्मोइलेक्ट्रोड के सिरों को अच्छी तरह से तेज करने के साथ, थर्मोकपल एक नरम, आसानी से छिद्रित ऑक्साइड फिल्म के साथ अलौह धातुओं की सतहों के तापमान को मापने के लिए विश्वसनीय परिणाम देता है।

कुंद युक्तियों के साथ एक संगीन थर्मोकपल का उपयोग इस तथ्य की ओर जाता है कि वस्तु के साथ दो थर्मोइलेक्ट्रोड की संपर्क सतहें अपेक्षाकृत बड़ी हो जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप वस्तुओं की सतह उन जगहों पर ठंडी हो जाती है जहां थर्मोक्यूल्स के सिरे स्पर्श करते हैं और थर्मोकपल स्पष्ट रूप से कम करके आंका गया तापमान रीडिंग देता है। हालाँकि, पहले से ही 20 - 30 सेकंड के बाद, वस्तु के आसपास के क्षेत्रों से आने वाली गर्मी ठंडा खंड को गर्म करती है, और इसके साथ थर्मोइलेक्ट्रोड के छोर।

इस प्रकार, संपर्क के क्षण में कुंद छोर के साथ एक संगीन थर्मोकपल वस्तु के तापमान की कम रीडिंग देता है, जिसके बाद, कुछ दसियों सेकंड के भीतर, इसकी रीडिंग बढ़ जाती है, स्पर्शोन्मुख रूप से एक स्थिर मूल्य के करीब पहुंच जाती है।यह स्थिर मूल्य वस्तु की सतह के तापमान के वास्तविक मूल्य से अधिक भिन्न होता है, वस्तु के साथ थर्मोइलेक्ट्रोड के कुंद सिरों की संपर्क सतह अधिक होती है।

सतह थर्मोक्यूल्स का अंशांकन

सतह थर्मोकपल का स्थिर तापमान उस सतह के मापा तापमान से कम होता है जिसके साथ थर्मोकपल संपर्क में होता है। इस तापमान के अंतर को बड़े पैमाने पर सतह थर्मोकपल के अंशांकन के कारण इसकी बाहरी सतह से गर्मी हस्तांतरण की स्थिति के तहत ऑपरेटिंग परिस्थितियों के करीब आने के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

इस स्थिति से, यह इस प्रकार है कि थर्मोकपल सतहों की अंशांकन विशेषता समान थर्मोइलेक्ट्रोड द्वारा गठित थर्मोकपल की विशेषता से काफी भिन्न हो सकती है, लेकिन एक उदाहरण के साथ तुलना की विधि द्वारा कैलिब्रेट किया जाता है, जब वे एक साथ थर्मोस्टैटेड स्थान में डूब जाते हैं।

इसलिए, थर्मोक्यूल्स को थर्मोस्टैट्स (थर्मोकॉउंस को कैलिब्रेट करने के लिए तरल प्रयोगशाला हीटिंग थर्मोस्टैट्स) में विसर्जन द्वारा कैलिब्रेट नहीं किया जा सकता है। उन पर एक अलग अंशांकन तकनीक लागू की जानी चाहिए।

पतली दीवार वाले तरल थर्मोस्टैट की बाहरी धातु की सतह पर आवश्यक दबाव डालकर सतह के थर्मोक्यूल्स को कैलिब्रेट किया जाता है। थर्मोस्टैट के अंदर गर्म तरल को अच्छी तरह से मिलाया जाता है और इसका तापमान कुछ नमूना उपकरण से मापा जाता है।

थर्मोस्टैट की बाहरी सतह थर्मल इन्सुलेशन की एक परत से ढकी होती है। थर्मल इन्सुलेशन केवल बाहरी सतह के एक छोटे से क्षेत्र को कवर नहीं करता है, जो थर्मोकपल की ऊंचाई का लगभग आधा है, जिस पर थर्मोकपल लगाया जाता है।

इस डिजाइन में, थर्मोकपल की सतह के नीचे थर्मोस्टेट की धातु की सतह का तापमान, एक डिग्री के कुछ दसवें हिस्से से अधिक नहीं होने की त्रुटि के साथ, थर्मोस्टैट में तरल के तापमान के बराबर माना जा सकता है।