¿Cuál es la diferencia entre el termopar tipo K y N?

La precisión y confiabilidad del termopar dependen en gran medida de la uniformidad termoeléctrica y la estabilidad del material del termopar . Para obtener los mejores resultados en la medición de temperatura, no solo se debe prestar atención a la estructura, instalación y calibración del termopar, sino que se debe prestar más atención a la combinación estrecha del sitio de medición de temperatura, las condiciones de trabajo , el rango de temperatura y la precisión de la medición. se puede utilizar para seleccionar un termopar adecuado con termoeléctricos más estables . El termopar tipo K tiene un mejor rendimiento integral entre los termopares de metal base. Sin embargo cuando se usa a alta temperatura durante mucho tiempo, debido al cambio de composición de la aleación o la transformación de elementos en el proceso de radiación de neutrones, la composición es desigual, causando una deriva lenta del potencial térmico . Cuando se calienta en el rango de 250-650 °C , la mala repetibilidad de los termopotenciales (transiciones ordenadas y desordenadas) causada por el ordenamiento desigual de corto alcance de la red atómica de la aleación KP de níquel-cromo afecta su precisión. La transformación magnética del polo de níquel-silicio (KN) en el rango de 150-260 °C también provoca fluctuaciones en el termopotencial.

El termopar tipo N no solopuedeevitar estas debilidades deltipo K, sino que también tiene una mayor resistencia a la oxidación a altas temperaturas y un rango de medición de temperatura más amplio.

1. Composición y propiedades de la aleación de termopar

1.1. Composición química de la aleación de termopar

El positivo del termopar tipo N es el mismo que el positivo del tipo K, que es una aleación de Ni/Cr/Si, pero el contenido de cromo y silicio en el positivo del tipo N aumenta en comparación con el positivo. de tipo K. Debido al aumento del contenido de cromo, se elimina el efecto de envejecimiento del tipo K en el rango de 400 °C y 600 °C. Aleación de níquelcon contenido de Cr de 14%~16% tiene el cambio de resistencia a temperatura ambiente más pequeño, y la transición de orden de corto alcance y el fenómeno de espín en este rango de composición son pequeños. El efecto del contenido de Cr en la estabilidad del potencial termoeléctrico de la aleación de Nicr se muestra en la Figura 1. El propósito de aumentar el contenido de silicio es mejorar la resistencia a la oxidación a alta temperatura, de modo que el modo de oxidación de la aleación de níquel-cromo cambie de oxidación interna a oxidación externa, haciendo que la reacción de oxidación se lleve a cabo únicamente en la superficie. El efecto del contenido de Si sobre el potencial termoeléctrico de la aleación de Nicr se muestra en la Figura 2.

Figura 1

Figura 2

En comparación con el termopar negativo de tipo K (KN) , el negativo de tipo N (NN) aumenta el contenido de silicio y magnesio, pero no contiene manganeso ni aluminio. El efecto de agregar magnesio es evitar que el silicio debajo de la superficie se oxide preferentemente en dióxido de silicio del electrodo caliente. Aumentar el contenido de silicio sin manganeso y aluminio mejora completamente la resistencia a la oxidación a alta temperatura del electrodo negativo del termopar tipo N. El negativo del termopar tipo K (NN) básicamente no contiene Mn, Al, Co y otros elementos, se suprime la transición magnética de la nueva aleación.con un contenido de Si muy aumentado , por lo que la temperatura de transición se reduce por debajo de la temperatura ambiente. El termopar tipo N no tendrá transiciones magnéticas en el rango de 150~260°C, lo que hará que el potencial térmico se desvíe de la tabla de graduación. El efecto del contenido de Si sobre el potencial térmico de la aleación de NiSi se muestra en la Figura 3.

figura 3

1.2. El rendimiento principal de thermode

1.2.1. Propiedades termoeléctricas

Para termopares con buenas características termoeléctricas, los electrodos termoeléctricos deben tener un gran potencial termoeléctrico y un coeficiente de Seebeck después del emparejamiento, lo que puede tener una relación funcional más lineal, y las características termoeléctricas tienen buena estabilidad y uniformidad. La Tabla 1 enumera el coeficiente de Seebeck y el potencial termoeléctrico del termopar tipo K y N. A partir de los datos de la Tabla 1 , podemos ver que aunque el coeficiente de Seebeck del termopar tipo N es ligeramente más bajo que el del tipo K, el coeficiente de Seebeck del tipo K alcanza el máximo a 500 °C y el coeficiente disminuye a medida que aumenta la temperatura. . El coeficiente del tipoN alcanza el máximo a 800 °C, y luego con el aumento de la temperatura, el coeficiente disminuye, pero la tendencia a la baja es obviamente más lenta que la del tipo K. Aunque el potencial termoeléctrico del termopar tipo N es un poco más bajo que el del tipo K , la uniformidad del tipo N es mejor que la del tipo K sin afectar las características termoeléctricas del tipo N , el tipo N es más similar a la función lineal relación y uniformidad que el tipo K.

1.2.2. Propiedades Físicas y Mecánicas

La Tabla 2 enumera las propiedades físicas y mecánicas de los tipos K y N. El coeficiente de temperatura de la resistencia del termopar tipo N es mucho más bajo que el del tipo K , el bajo coeficiente de temperatura permitirá que los electrodos térmicos mantengan buenas propiedades físicas durante largos períodos de funcionamiento. , por lo que el tipo N mantiene la estabilidad y reproducibilidad potencial a largo plazo.

La tabla 3 enumera la relación proporcional entre la relación de resistencia y la temperatura del termopar tipo K y tipo N. En la tabla podemos ver que la relación de resistencia de la aleación de termopar tipo N (NP-NN) cambia significativamente con el aumento de la temperatura. El termopar tipo N tiene una aleación de emparejamiento más pequeña y el efecto magnético del tipo N es mucho menor que el del tipo K.

Tabla 3

1.2.3. Comparación de Reacciones Nucleares

Como el termopar funciona en un campo nuclear, la salida del termopotencial será inestable y cambiará lentamente bajo la irradiación de corrientes térmicas y de neutrones rápidos. Cuando el material del termopar absorbe neutrones, algunos elementos químicos se vuelven isótopos inestables y se transmutan en otros elementos, lo que hace que cambie la composición química del cable del termopar, lo que en última instancia conduce a un rendimiento inestable del termopar en un campo nuclear.

Como el termopar tipo N no contiene elementos susceptibles a la transmutación nuclear, como Mn, Co y Cu, mientras que el polo negativo del tipo K contiene elementos susceptibles a la transmutación nuclear, como Mn y Co, el tipo N tiene una mejor radiación. resistencia que el tipo K.

2. Conclusión

2.1. El tipo N supera la transición ordenada de corto alcance y el fenómeno de espín del tipo K entre 250 °C y 650 °C ;

2.2. El tipo N supera las fluctuaciones de potencial térmico causadas por la transición magnética en el rango de 150-260°C ;

2.3. El tipo N es mejor que el tipo K en cuanto a su función más o menos lineal ;

2.4. El tipo N tiene mejor estabilidad termoeléctrica, uniformidad y reproducibilidad que el tipo K;

2.5. El tipo N es más resistente a la oxidación a alta temperatura que el tipo K;

2.6. El tipo N tiene mejor resistencia a la irradiación que el tipo K.

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