Материалы, применяемые для термопар

Зависимость ЭДС от разности температур является функцией только состава материалов электродов и может быть определена для каждой пары материалов с высокой точностью в лабораторных условиях. Важно, чтобы данные материалы обладали высокой сте­пенью воспроизводимости. Градуировочные характеристики различ­ных пар термоэлектродов в виде таблиц приводятся во всех спра­вочниках и пособиях по измерению температур. Они даны при тем­пературе свободного спая =0°С = 273 К.

Выбор материалов для термопары определяется величиной развиваемой ими ЭДС и диапазона измеряемых температур. До 1100 ºС используют в основном термопары из неблагородных метал­лов, а для измерения температур выше 1100 до 1600°С - термопа­ры из благородных металлов платиновой группы. И, наконец, для измерения температур более +1600°С - различные термопары, из­готовленные из жаропрочных материалов.

В таблице приведены основные характеристики стандартных термопар из неблагородных металлов.

Основной термопарой из благородных металлов является тер­мопара платинородий-платина, один термоэлектрод которой пред­ставляет собой чистую платину, а второй - сплав (90% Pt +I0% Rh). Эта термопара может применяться для измерения температур до 1600°С - кратковременно и до 1400ºC - длительно и развива­ет при +1600°С термоЭДС, равную 17 мВ (при температуре нерабочих спаев, равной 0°С).

Для измерения температур до 1800°С применяют термопары из платинородиевых сплавов с различным содержанием родия. В них положительным термоэлектродом (положительным называют тот термоэлектрод, по направлению к которому протекает ток через рабочий спай) является сплав, состоящий из 70% Pt и 30% Rh, а отрицательным термоэлектродом - сплав из 94% Pt и 6% Rh. Для более высоких температур используются термопары из более тугоплавких металлов, чаще всего вольфрам-молибден. К достоин­ствам такой термопары относятся: высокая температура плавления обоих термоэлектродов, доступность получения этих материалов и их сравнительно небольшая стоимость. Недостатком этих тер­моэлектродов являются их быстрое окисление и хрупкость при высоких температурах, а также невоспроизводимость характерис­тики термоЭДС, что требует индивидуальной градуировки каждой такой термопары. Перспективной термопарой для измерения высо­ких температур в условиях воздействия различных агрессивных сред является термопара из борида и карбида циркония (ZrB₂ и ZrC) - твердых тугоплавких соединений. Эта термопара имеет практически линейную термоэлектрическую характеристику и раз­вивает термоЭДС около 16 мВ при 1800°С.

Таблица

Материал	Е при Т=273ºК (мB)	Верхний предел tºС
Длительное измерение	Кратковременное измерение
Хромель – копель Хромель – алюмель Железо – копель Медь - копель	6,90 4,10 5,75 4,75

 

Методика выполнения работы и описание экспериментальной установки

Работа выполняется с двумя идентичными хромель-копелевыми термопарами, одна из которых играет роль холодного спая. Экспериментальная установка {рис.7) состоит из нагревателя, холодильника и цифрового вольтметра.

Рис. 7. Блок-схема экспериментальной установки

 

Порядок выполнения работы

1. Снятие градуировочных характеристик термопар ХК при температуре свободного конца (холодного спая) =0°С:

1) согласно схеме, находящейся на рабочем месте, собрать изме­рительную установку, поместив рабочий конец термопары в со­суд с водой со льдом, а свободный конец в тающий лед;

2) зарегистрировать показание прибора при температуре рабочего конца термопары =0°С;

3) включить нагреватель и провести градуировку термопары, регистрируя показания вольтметра при изменении температуры среды (воды в сосуде с термопарой) в диапазоне температур 0÷100°С;

4) построить градуировочную характеристику термопары и оценить ее нелинейность;

5) проградуировать вторую термопару, повторив пункты 1-1,1-2,1-3 методики работы.

 

2. Оценка погрешности измерения температуры, возникающей за счет нестабильности температуры свободного конца термопары:

1) установить температуру свободного конца термопары, равной температуре окружающей среды (вынуть свободный спай из сосуда со льдом), провести градуировку термопары, как в первом случае, согласно пунктам 1-1,1-2,1-3 методики работы;

2) построить градуировочную характеристику термопары и оценить относительную погрешность в 4-х точках характеристики, которая возникает из-за нестабильности температуры свободного конца термопары.

;

 

Содержание отчета

В отчет по работе должны быть включены таблицы с результатами эксперимента и графики градуировочных характеристик.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №25

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: