ترموکوپل چیست؟ ترموکوپل یکی از تجهیزات صنعتی پراستفاده و از جمله وسایل سنسور ترموالکتریکی است که در موارد بسیار مختلفی کاربرد دارند. از ترموکوپل‌ها در دستگاه‌هایی که با سنجش دما یا درجه حرارت سر و کار دارند، به وفور استفاده می‌شود. کاربرد ترموکوپل ترموکوپل‌ها ابزارهای مهمی در علوم و صنایع مختلف به خصوص در اندازه‌گیری […]
ترموکوپل چیست؟
ترموکوپل یکی از تجهیزات صنعتی پراستفاده و از جمله وسایل سنسور ترموالکتریکی است که در موارد بسیار مختلفی کاربرد دارند. از ترموکوپل‌ها در دستگاه‌هایی که با سنجش دما یا درجه حرارت سر و کار دارند، به وفور استفاده می‌شود.
کاربرد ترموکوپل
ترموکوپل‌ها ابزارهای مهمی در علوم و صنایع مختلف به خصوص در اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیند ها هستند. کاربردهای ترموکوپل‌ها در موارد گوناگون به شرح زیر میباشد:
- ۱. صنایع پتروشیمی و نفت: ترموکوپل‌ها به عنوان سنسورهای دما در تجهیزات نفتی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات برای اندازه‌گیری دما در مخازن نفت، کلیدهای گاز و واحدهای پتروشیمی به منظور کنترل فرآیندهای حیاتی به کار می‌روند.
- ۳. صنایع پخت و آشپزی: در صنایع مختلف پخت و آشپزی، ترموکوپل‌ها به عنوان سنسورهای دما در اجزای مختلف مانند فرها و دستگاه‌های پخت و پز به کار می‌روند.
- ۵. صنایع فضا و هواپیما: در مأموریت های فضایی و هواپیما ها، ترموکوپل‌ها به عنوان سنسورهای دما در تجهیزات و سیستم های فضایی برای ایجاد و نظارت بر شرایط گرمایی و دمایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- ۶. صنایع الکترونیک و کامپیوتر: ترموکوپل‌ها در تجهیزات الکترونیکی و کامپیوتر به عنوان ابزارهای خنک‌کننده به کار می‌روند.
ترموکوپل‌ها به دلیل دقت در اندازه‌گیری دما، قدرت تحمل دما های بالا و پایین و قابلیت اتصال به تجهیزات الکترونیکی در انواع صنایع به عنوان ابزار مهمی به شمار می‌آیند و در کنترل فرآیندها و اندازه‌گیری دما بسیار مؤثر هستند.
مقایسه ترموکوپل با سایر ابزارهای اندازه‌گیری دما
مقایسه ترموکوپل با دیگر ابزارهای اندازه‌گیری دما، از ترمومترها تا رزیستانس ترمومترها، می‌تواند به افراد کمک کند تا انتخاب مناسبی برای نیازهای خود در اندازه‌گیری دما داشته باشند. در ادامه به مقایسه ترموکوپل با این دو نوع ابزار اندازه‌گیری دما پرداخته می‌شود:
ترموکوپل
– دقت: ترموکوپل‌ها دارای دقت بالایی در اندازه‌گیری دما هستند و معمولاً برای اندازه‌گیری دما در دماهای بسیار بالا و پایین مناسب هستند.
– سرعت پاسخگویی: ترموکوپل‌ها سریع و پاسخگو در اندازه‌گیری تغییرات دما هستند.
– مقاومت در برابر شرایط محیطی: ترموکوپل‌ها می‌توانند در شرایط محیطی مختلف از جمله فشار، رطوبت، و مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.
– قابلیت اتصال به تجهیزات الکترونیکی: ترموکوپل‌ها به راحتی به تجهیزات کنترلی الکترونیکی متصل می‌شوند و امکان انتقال داده‌های دما را فراهم می‌کنند.
– قابلیت اندازه‌گیری دما در نقاط مختلف: ترموکوپل‌ها از طریق تعدادی از نقاط در فرآیندها و تجهیزات دما را اندازه‌گیری می‌کنند.
ترمومترها
– دقت: ترمومترها دارای دقت مناسبی در اندازه‌گیری دما هستند و برای کاربردهای معمولی مناسب‌اند.
– سرعت پاسخگویی: ترمومترها معمولاً سریعتر از ترموکوپل‌ها در اندازه‌گیری تغییرات دما هستند.
– محدودیت در دامنه دما: ترمومترها معمولاً در محدوده دمایی خاص عملیاتی هستند و در دماهای بسیار بالا و پایین کارایی مناسبی ندارند.
– قابلیت اتصال به تجهیزات الکترونیکی: ترمومترها به راحتی به تجهیزات کنترلی الکترونیکی متصل می‌شوند و امکان انتقال داده‌های دما را فراهم می‌کنند.
در مجموع، انتخاب بین ترموکوپل‌ها، ترمومترها و رزیستانس ترمومترها وابسته به نیازهای خاص هر فرآیند و شرایط محیطی میباشد. هر یک از این ابزارها دارای مزایا و محدودیت‌های خود هستند و باید با دقت انتخاب شوند تا اندازه‌گیری دما به درستی انجام شود.
معرفی انواع ترموکوپل
ترموکوپل‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند. تفاوت بین آن‌ها به بازه دمایی قابل اندازه گیری و جنس فلز و آلیاژی که در ساخت آن‌ها به کاربرده می‌شود، بستگی دارد. انواع آن‌ها را می‌توان در تجهیزات مختلف و کاربردهای متنوعی پیدا کرد که در مقیاس‌های کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترموکوپل تایپ k
دو سیم فلزی به کار برده شده در تولید ترموکوپل نوع K، از نوع فلز نیکل و کروم یا از جنس نیکل و آلومینیوم است. به مداری که از ترکیب سیم نیکل و کروم ساخته شده باشد، اصطلاحا نیکروم نیز گفته شده و ترموکوپل‌های با نام تجاری کرومل (Chromel) شناخته می‌شوند. ترموکوپل‌هایی که با ترکیب سیم نیکلی و آلومینیومی تولید می‌شوند نیز با نام تجاری آلومل (Alumel) مشخص می‌شوند.
ترموکوپل‌های نوع K، نسبتا ارزان قیمت‌تر هستند و استفاده از آن‌ها در تجهیزات مختلف بسیار رایج است. این محصولات می‌توانند بازه دمایی متنوعی را اندازه گیری کنند که به طور معمول بین -۲۵۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد متغیر است. ترموکوپل سیمی نوع K برای سنجش بازه دمایی بین -۴۰ تا ۲۵۰ مورد استفاده است.
اما مدل‌های میله‌ای آن، می‌توانند دماهای بالاتر تا سقف حدودی ۱۳۰۰ درجه را نیز اندازه بگیرند. محدوده دقیق دمای قابل اندازه گیری آن‌ها بسته به نوع طراحی، مدل و شرکت سازنده‌ی آن‌ها متفاوت خواهد بود.
ترموکوپل تایپ J
این دسته از ترموکوپل‌ها سیم‌هایی به کار برده می‌شود که از فلزاتی مثل آهن و آلیاژهای مس و نیکل (که با نام کنستانتان هم شناخته می‌شود) تولید می‌شوند. ترموکوپل نوع J قادر هستند به طور متوسط دماهای بین -۱۸۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد را اندازه گیری کنند. حساسیت آن‌ها نیز حدودا ۵۱ µV/°C دانسته می‌شود.
برخلاف ترموکوپل‌هایی که در ساختشان از مس استفاده می‌شود، این موارد به دلیل استفاده از آهن در برابر اکسیده شدن آسیب‌پذیر هستند. به همین دلیل از آن‌ها در موارد استفاده‌ای که در معرض واکنش‌‌های اکسیداسیونی هستند، متداول نیست. بیشترین کاربرد ترموکوپل نوع J متعلق به صنعت ساخت و قالب ریزی پلاستیک است.
ترموکوپل تایپ E
ترموکوپل‌های نوع E نیز مانند بقیه انواع این محصولات، از دو سیم فلزی غیر هم جنس بهره می‌گیرند. در این مدل‌ها یک سیم از جنس آلیاژ نیکل و کروم (نیکرومی) و یک سیم دیگر از جنس مس و نیکل (کنستانتان) ساخته می‌شود. گستره‌ی دما یا درجه حرارتی که این ترموکوپل‌ها می‌توانند اندازه بگیرند، در بازه بین -۴۰ تا ۹۰۰ درجه‌ی سانتیگراد است.
در بین انواع ترموکوپلی که در این مقاله به آن‌ها اشاره می‌شود، مدل‌های E بیشترین حساسیت سنجش ولتاژ را دارند. حساسیت آن‌ها تقریبا ۶۲ µV/°C براورد شده است. موارد کاربرد ترموکوپل نوع E اغلب برای شرایطی است که سنسور نیاز به پوشش محافظ نداشته باشد یا محیط اطراف آن خلأ باشد.
ترموکوپل تایپ N
در ساختار این ترموکوپل‌ها یکی از سیم‌ها از آلیاژ تولید شده از فلزهای نیکل و کروم به همراه شبه فلز سیلیسیم ساخته شده است. اختلاط سه گانه‌ی آن‌ها (Ni-Cr-Si) را با اسم تجاری نیکروسیل می‌شناسند. سیم دیگر در این مدار، ترکیبی از نیکل، سیلیسیم و منیزیم (Ni-Si-Mg) خواهد بود که با نام تجاری نیسیل هم معروف است.
رنج دمایی که ترموکوپل‌های مدل N می‌توانند تشخیص دهند، در بازه‌ی -۲۷۰ تا ۱۳۰۰ درجه سلسیوس است. به طور میانگین میزان حساسیت این ترموکوپل‌ها ۳۰ µV/°C بوده و برای استفاده جهت سنجش درجه حرارت‌های بالا کاربردی و قابل استفاده است. توان تحمل ترموکوپل‌های نوع N در برابر اکسیداسیون نیز بیشتر از انواع K است که در بالاتر معرفی کردیم.
منابع اصلی این محتوا:
