熱電偶分為兩大類,一類是標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,另一類為非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。其中國(guó)際電工委員會(huì)(ICE)對(duì)熱電偶公認(rèn)性能比較好的材料制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),ICE推薦的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶7種。
1. 鉑銠10-鉑熱電偶(分度號(hào)為S,也稱為單鉑銠熱電偶)
該熱電偶的正極成份為含銠10%的鉑銠合金,負(fù)極為純鉑;它的特點(diǎn)是:
(1)熱電性能穩(wěn)定、抗氧化性強(qiáng)、宜在氧化性氣氛中連續(xù)使用、長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1300℃,超1400℃時(shí),即使在空氣中、純鉑絲也將會(huì)再結(jié)晶,使晶粒粗大而斷裂;
(2)精度高,它是在所有熱電偶中,準(zhǔn)確度等級(jí)最高的,通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量較高的溫度;
(3)使用范圍較廣,均勻性及互換性好;
(4)主要缺點(diǎn)有:微分熱電勢(shì)較小,因而靈敏度較低;價(jià)格較貴,機(jī)械強(qiáng)度低,不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。
2.鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號(hào)為B,也稱為雙鉑銠熱電偶)
該熱電偶的正極是含銠30%的鉑銠合金,負(fù)極為含銠6%的鉑銠合金,在室溫下,其熱電勢(shì)很小,故在測(cè)量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線,可忽略冷端溫度變化的影響;長(zhǎng)期使用溫度為1600℃,短期為1800℃,因熱電勢(shì)較小,故需配用靈敏度較高的顯示儀表。
B型熱電偶適宜在氧化性或中性氣氛中使用,也可以在真空氣氛中的短期使用;即使在還原氣氛下,其壽命也是R或S型的10~20倍;由于其電極均由鉑銠合金制成,故不存在鉑銠-鉑熱電偶負(fù)極上所有的缺點(diǎn)、在高溫時(shí)很少有大結(jié)晶化的趨勢(shì),且具有較大的機(jī)械強(qiáng)度;同時(shí)由于它對(duì)于雜質(zhì)的吸收或銠的遷移的影響較少,因此經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后其熱電勢(shì)變化并不嚴(yán)重、缺點(diǎn)價(jià)格昂貴(相對(duì)于單鉑銠而言)。
3.鉑銠13-鉑熱電偶(分度號(hào)為R,也稱為單鉑銠熱電偶)
該熱電偶的正極為含13%的鉑銠合金,負(fù)極為純鉑,同S型相比,它的電勢(shì)率大,大概15%左右,其它性能幾乎相同,該種熱電偶在日本產(chǎn)業(yè)界,作為高溫?zé)犭娕加玫米疃啵谥袊?guó)則用得較少;
4.銅-銅鎳(康銅)熱電偶(分度號(hào)為T)
T型熱電偶,該熱電偶的正極為純銅,負(fù)極為銅鎳合金(也稱康銅),其主要特點(diǎn)是:在廉金屬熱電偶中,它的準(zhǔn)確度最高、熱電極的均勻性好;它的使用 溫度是-200~350℃,因銅熱電極易氧化,并且氧化膜易脫落,故在氧化性氣氛中使用時(shí),一般不能超過(guò)300℃,在-200~300℃范圍內(nèi),靈敏度比較高,銅-康銅熱電偶還有一個(gè)特點(diǎn)是價(jià)格便宜,是常用幾種定型產(chǎn)品中最便宜的一種。
5.鎳鉻-銅鎳(康銅)熱電偶(分度號(hào)為E)
E型熱電偶是一種較新的產(chǎn)品,它的正極是鎳鉻合金,負(fù)極是銅鎳合金(康銅),其最大特點(diǎn)是在常用的熱電偶中,其熱電勢(shì)最大,即靈敏度最高;它的應(yīng)用范圍雖不及K型偶廣泛,但在要求靈敏度高、熱導(dǎo)率低、可容許大電阻的條件下,常常被選用;使用中的限制條件與K型相同,但對(duì)于含有較高濕度氣氛的腐蝕不很敏感。
6.鐵-康銅熱電偶(分度號(hào)為J)
J型熱電偶,該熱電偶的正極為純鐵,負(fù)極為康銅(銅鎳合金),特點(diǎn)是價(jià)格便宜,適用于真空氧化的還原或惰性氣氛中,溫度范圍從 -200~800℃,但常用溫度只是500℃以下,因?yàn)槌^(guò)這個(gè)溫度后,鐵熱電極的氧化速率加快,如采用粗線徑的絲材,尚可在高溫中使用且有較長(zhǎng)的壽命; 該熱電偶能耐氫氣(H2)及一氧化碳(CO)氣體腐蝕,但不能在高溫(例如500℃)含硫(S)的氣氛中使用。
7.鎳鉻-鎳硅(鎳鋁)熱電偶(分度號(hào)為K)
該熱電偶的正極為含鉻10%的鎳鉻合金,負(fù)極為含硅3%的鎳硅合金(有些國(guó)家的產(chǎn)品負(fù)極為純鎳)??蓽y(cè)量0~1300℃的介質(zhì)溫度,適宜在氧化性及 惰性氣體中連續(xù)使用,短期使用溫度為1200℃,長(zhǎng)期使用溫度為1000℃,其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系近似線性,價(jià)格便宜,是目前用量最大的熱電偶。
K型熱電偶是抗氧化性較強(qiáng)的廉金屬熱電偶,不適宜在真空、含硫、含碳?xì)夥占把趸€原交替的氣氛下裸絲使用;當(dāng)氧分壓較低時(shí),鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化,使熱電勢(shì)發(fā)生很大變化,但金屬氣體對(duì)其影響較小,因此,多采用金屬制保護(hù)管。
K型熱電偶的缺點(diǎn):
(1)熱電勢(shì)的高溫穩(wěn)定性較N型熱電偶及貴重金屬熱電偶差,在較高溫度下(例如超過(guò)1000℃)往往因氧化而損壞;
(2)在250~500℃范圍內(nèi)短期熱循環(huán)穩(wěn)定性不好,即在同一溫度點(diǎn),在升溫降溫過(guò)程中,其熱電勢(shì)示值不一樣,其差值可達(dá)2~3℃;
(3)其負(fù)極在150~200℃范圍內(nèi)要發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變,致使在室溫至230℃范圍內(nèi)分度值往往偏離分度表,尤其是在磁場(chǎng)中使用時(shí)往往出現(xiàn)與時(shí)間無(wú)關(guān)的熱電勢(shì)干擾;
(4)長(zhǎng)期處于高通量中系統(tǒng)輻照環(huán)境下,由于負(fù)極中的錳(Mn)、鈷(Co)等元素發(fā)生蛻變,使其穩(wěn)定性欠佳,致使熱電勢(shì)發(fā)生較大變化。
非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶:
1. 鎢-錸系熱電偶
2. 鎢-銥系熱電偶
3.其他非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶:鎳鉻-金鐵熱電偶、鎳鈷-鎳鋁熱電偶、非金屬熱電偶
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