Las razones de los errores de medición del termopar
(1) . Profundidad de inserción
Cuando el termopar se inserta en el objeto medido, el flujo de calor se generará a lo largo del cuerpo del sensor . Cuando la temperatura ambiente es baja, habrá pérdida de calor, lo que hará que la temperatura del termopar y el objeto medido sean inconsistentes, lo que provocará errores de medición. El error causado por la conducción de calor está relacionado con la profundidad de inserción y la profundidad de inserción está relacionada con el material del tubo protector. La profundidad de inserción del tubo de protección de metal debe ser mayor (alrededor de 15 a 20 veces el diámetro) debido a su buena conductividad térmica; la profundidad de inserción del material cerámico puede ser menor(alrededor de 10-15 veces el diámetro). Para la medición de temperatura de ingeniería, la profundidad de inserción también está relacionada con si el objeto de medición es estático o fluido. Por ejemplo, la medición de la temperatura del líquido que fluye o el flujo de aire a alta velocidad no estará sujeta a las restricciones anteriores , la profundidad de inserción puede ser menor.
(2) .Tiempo de respuesta
El principio básico de la medición de temperatura por contacto es que el elemento de medición de temperatura debe alcanzar el equilibrio térmico con el objeto medido. Por lo tanto, es necesario mantener un cierto período de tiempo para que los dos alcancen el equilibrio térmico al medir la temperatura. El tiempo de retención está relacionado con el tiempo de respuesta térmica del elemento de medición de temperatura, y el tiempo de respuesta térmica depende principalmente de la estructura del sensor y las condiciones de medición. Para gases gaseosos, especialmente gases estáticos, debe mantenerse durante al menos 30 minutos para alcanzar el equilibrio; para líquidos, el tiempo más rápido debe ser de más de 5 minutos.
Para el campo de temperatura medido con temperatura en constante cambio, especialmente el proceso de cambio instantáneo, se requiere que el tiempo de respuesta del sensor esté en el nivel de milisegundos . De lo contrario, el sensor de temperatura ordinario no solo se retrasará porque no puede seguir el ritmo del cambio de velocidad del objeto medido, sino que también se producirán errores de medición debido a que no se alcanza el equilibrio térmico. Por lo tanto, es mejor elegir un sensor con una velocidad de respuesta rápida. Para el termopar, además de la influencia del tubo protector, el diámetro del extremo de medición del termopar también es el factor principal, cuanto menor sea el diámetro del extremo de medición y el cable conductor , menor será el tiempo de respuesta térmica.
(3) .Radiación de calor
El termopar insertado en el horno se calienta por la radiación de calor emitida por el objeto de alta temperatura. Si el gas en el horno es transparente y la diferencia de temperatura entre el termopar y la pared del horno es grande, habrá un error de medición de temperatura debido a la radiación térmica entre el termopar y la pared del horno. Por lo tanto, para reducir el error de radiación térmica, la temperatura de la pared del horno debe estar lo más cerca posible de la temperatura del termopar. Además, se debe prestar atención a la posición de instalación del termopar.
(4) Impedancia térmica aumentada
Para termopares utilizados a altas temperaturas, si el medio medido es gaseoso, el polvo depositado en la superficie del tubo protector se derretirá en la superficie, aumentando la resistencia térmica del tubo protector; si el medio medido es un fundido , la presencia de depósitos de escoria no solo aumenta el tiempo de respuesta del termopar , sino que también reduce la temperatura medida. Por ejemplo, en el horno de fundición a alta temperatura, no solo se instala el termopar para la medición continua de la temperatura, sino que también se utiliza el dispositivo de medición de la temperatura del termopar consumible para calibrar la precisión del termopar a tiempo.
(5) Ninguno uniforme de cable desnudo de termopar
A. El material del termopar en sí no es uniforme.
El termopar solo se inserta en el horno de verificación a una profundidad de 300 mm de acuerdo con las regulaciones durante la verificación metrológica , los resultados de verificación de cada termopar solo pueden reflejar o reflejan principalmente el efecto termoeléctrico de los 300 mm de largo desde el extremo de medición. Cuando la longitud del termopar es larga, la mayoría de los cables del termopar se encuentran en la zona de alta temperatura. La aleación del termopar no es uniforme , especialmente el alambre del termopar de metal base, que tiene poca homogeneidad y se encuentra en un campo de temperatura con gradiente de temperatura, por lo que su parte local generará fuerza termoelectromotriz, lo que se denomina potencial parásito. Los errores causados por potenciales parásitos se denominan errores de falta de homogeneidad.
B. Ninguno uniforme de cable desnudo de termopar después de su uso
El termopar en uso a menudo se dobla para causar distorsión del termopar, lo que hará que el termopar pierda su homogeneidad. Además, la alta temperatura a largo plazo del termopar en uso también provocará el cambio de la fuerza termoelectromotriz debido al deterioro del cable del par. Por ejemplo: el termopar insertado en un horno industrial se deteriorará a lo largo del cable del termopar , y el deterioro aumentará a medida que aumente la temperatura. Cuando la parte degradada se encuentra en un campo de temperatura con gradiente de temperatura, la fuerza electromotriz parásita también se superpondrá a la fuerza electromotriz térmica total, lo que generará errores de medición.
La tasa de falla del termopar aumenta con el aumento de la longitud, y el error causado por la fuerza electromotriz adicional generada por la falta de homogeneidad del cable desnudo del termopar depende del grado de falta de homogeneidad y del tamaño del gradiente de temperatura .
(6) .Influencia de la atmósfera
A. Para la aleación de termopar de níquel-cromo , si el gas contiene oxígeno, entonces el cromo con una alta afinidad por el oxígeno sufrirá una oxidación selectiva, que es la oxidación única del límite de grano de la aleación de níquel-cromo. Si observa la capa de óxido en la superficie exterior con un microscopio, puede ver precipitados verdes , este fenómeno generalmente se denomina "grabado verde". Especialmente cuando la temperatura está en el rango de 800-1050 °C, el electrodo positivo del termopar tipo K es más propenso a la oxidación selectiva.
La vida útil del termopar puede extenderse si el gas es puro y el sistema no contiene oxígeno. Sin embargo, si hay una capa de óxido en la superficie del cable desnudo del termopar , todavía puede proporcionar suficiente oxígeno para la oxidación selectiva del cromo. Por lo tanto, cuando se usa en una atmósfera no oxidante, se debe usar un cable de termopar limpio y pulido y, al mismo tiempo, se debe evitar el gas inerte de oxígeno tanto como sea posible .
B. Para prevenir o ralentizar el deterioro del termopar tipo K , debemos elegir un metal con una mayor afinidad por el oxígeno que el cromo como absorbente y sellarlo en el tubo protector para evitar la oxidación selectiva del cromo.
La estabilidad del termopar varía con la temperatura de funcionamiento y la atmósfera. La temperatura máxima de funcionamiento del mismo sensor, como un termopar tipo K, también varía debido a los diferentes diámetros. El termopar tipo K con el mismo diámetro también tiene grandes diferencias en la estabilidad debido a las diferentes estructuras.
Deterioro del termopar y vida útil
(1) . Deterioro
La vida útil del termopar está relacionada con su deterioro. El deterioro del termopar significa que después de que se usa el termopar, envejecerá y se deteriorará. Para termopares hechos de metal o aleación, los granos de cristal internos crecerán gradualmente a alta temperatura. Al mismo tiempo, la aleación contiene una pequeña cantidad de impurezas y su posición o forma también cambia. Además, también reacciona a los gases reductores u oxidantes en el entorno circundante.
(2) . Vida de servicio
La vida del tubo de protección también determina la vida del termopar. Dado que el termopar con aislamiento mineral está protegido por una carcasa y aislado del entorno externo, el material de la carcasa tiene una gran influencia en la vida útil del termopar MI . El cable de termopar y el tubo protector deben seleccionarse de acuerdo con la aplicación. Cuando se selecciona el material, su vida aumenta con el aumento del diámetro del termopar.
La vida útil real del termopar debe recopilarse y acumularse en uso real durante mucho tiempo, es posible mostrar resultados más precisos.
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