Como sensor de temperatura de tipo contacto, los termopares pueden convertir las diferencias de temperatura en señales de tensión y se utilizan ampliamente en la medición de temperatura industrial de -200℃ a 2300℃. Con una estructura simple, alta resistencia a la temperatura, respuesta rápida, y sin necesidad de fuente de alimentación externa, son la opción principal para la medición de temperatura industrial.
1. Conocimientos generales del termopar GWL-B de doble platino-rodio (platino-rodio 30 - platino-rodio 6)
El potencial termoeléctrico de este termopar es extremadamente pequeño a temperatura ambiente (-2mV a 25℃ y 3mV a 50℃). Por lo tanto, generalmente no se necesitan cables de compensación durante la medición, y se puede ignorar el impacto de los cambios de temperatura en el extremo de referencia. Su temperatura de servicio a largo plazo es 1600℃, y la temperatura de servicio a corto plazo es 1800℃. El punto de fusión de la aleación de platino y rodio 6 es de 1820℃, lo que limita el límite superior de su temperatura de servicio. La tasa de fuerza electromotriz del termopar doble de platino-rodio es pequeña, por lo que es necesario equiparlo con un instrumento de visualización de alta sensibilidad.
Los termopares tipo B son adecuados para su uso en atmósferas oxidantes o neutras, y también pueden utilizarse en entornos de vacío durante un breve periodo de tiempo. Incluso cuando se utilizan en atmósferas reductoras, su vida útil es de 10 a 20 veces superior a la de los termopares de tipo R y S. Debido a que los termopares tipo R y S tendrán el fenómeno de difusión del electrodo positivo de platino-rodio al electrodo negativo a altas temperaturas, causando la degradación del termopar. Para evitar este fenómeno, se añade rodio al platino para hacer aleaciones de platino y rodio, que no sólo mejoran la resistencia al calor, sino que también aumentan la tasa de potencial termoeléctrico de la aleación al platino. Cuando el contenido de rodio es inferior al 20%, el potencial termoeléctrico de la aleación de platino y rodio con respecto al platino aumenta considerablemente, pero más allá de este valor, con el aumento del contenido de rodio, el cambio es pequeño, y la aleación se endurece considerablemente, lo que dificulta su procesamiento. Por lo tanto, el contenido de rodio en dichas aleaciones no puede superar el 40% (en peso).
Las aleaciones de platino y rodio tienen una menor tendencia al crecimiento de grano que el platino puro, y esta tendencia disminuye con el aumento del contenido de rodio, lo que puede hacer que el rendimiento termoeléctrico sea más estable y la resistencia mecánica mayor.
Por lo tanto, los termopares dobles de platino y rodio se utilizan ampliamente en la medición de alta temperatura a 1800℃. El número del termopar doble de platino-rodio era anteriormente LL-2, y ahora es B.
2. Conocimientos generales del termopar GWL-S de platino-rodio simple (platino-rodio 10 - platino)
Este tipo de termopar se caracteriza por un rendimiento termoeléctrico estable y una fuerte resistencia a la oxidación, y es adecuado para el uso continuo en atmósferas oxidantes e inertes. La temperatura de servicio a largo plazo es de 1400℃. Cuando se supera esta temperatura, incluso en el aire, el alambre de platino puro tendrá granos gruesos debido a la recristalización. Por lo tanto, la temperatura de servicio a largo plazo se limita a menos de 1400℃, y la temperatura de servicio a corto plazo es de 1600℃. Entre todos los termopares, tiene el más alto grado de precisión y se utiliza generalmente como un estándar o como un termopar para medir altas temperaturas. Tiene un amplio rango de temperatura, buena homogeneidad e intercambiabilidad.
3. Conocimientos generales del termopar GWL-K de níquel-cromo-níquel-silicio (níquel-aluminio)
El electrodo positivo de este termopar es una aleación de níquel-cromo que contiene un 10% de cromo (KP), y el electrodo negativo es una aleación de níquel-silicio que contiene un 3% de silicio (KN). Su electrodo negativo es magnetofílico, y basándose en esta característica, se puede utilizar un imán para identificar fácilmente los electrodos positivo y negativo del termopar. Se caracteriza por un amplio rango de temperaturas, un rendimiento estable a altas temperaturas, una relación aproximadamente lineal entre el potencial termoeléctrico y la temperatura, y un bajo precio. Por lo tanto, actualmente es el termopar más utilizado.
Los termopares tipo K son adecuados para uso continuo en atmósferas oxidantes e inertes. La temperatura de servicio a corto plazo es de 1200℃, y la temperatura de servicio a largo plazo es de 1000℃.
En China, los termopares de níquel-cromo-níquel-silicio han sustituido básicamente a los termopares de níquel-cromo-níquel-aluminio. Los termopares de níquel-cromo-níquel-aluminio se siguen utilizando en el extranjero. Aunque las composiciones químicas de los dos termopares son diferentes, sus características termoeléctricas son las mismas, y se utiliza la misma tabla.
Los termopares tipo K son termopares de metal base con una fuerte resistencia a la oxidación. No son adecuados para su uso con hilo desnudo en vacío, atmósferas que contengan carbono, atmósferas que contengan azufre o atmósferas alternantes oxidantes y reductoras. Cuando la presión parcial de oxígeno es baja, el cromo del electrodo de níquel-cromo se oxidará preferentemente (también llamada corrosión verde), provocando grandes cambios en el potencial termoeléctrico. Sin embargo, los gases metálicos influyen poco en él. Por lo tanto, se utilizan sobre todo tubos de protección de termopares metálicos.
Los termopares tipo K tienen las siguientes desventajas:
La estabilidad a altas temperaturas del potencial termoeléctrico es peor que la de los termopares de metales preciosos. A temperaturas más altas, suelen dañarse debido a la oxidación. En una atmósfera oxidante, un termopar de tipo K con un diámetro de 3,2 mm superará el error permitido de clase 0,75 después de unas 650 horas a 1100℃ y 1200℃.
La estabilidad del ciclo térmico a corto plazo en el rango de 250-550℃ es deficiente. Incluso en el mismo punto de temperatura, los valores de potencial termoeléctrico durante el calentamiento y el enfriamiento son diferentes, y la diferencia puede alcanzar los 2-5℃.
El electrodo negativo del termopar de tipo K sufrirá una transformación magnética en el intervalo de 150-200℃, lo que provocará que el valor 分度 se desvíe a menudo de la tabla 分度 en el intervalo de temperatura ambiente a 230℃, especialmente cuando se utiliza en un campo magnético, suele haber interferencias de potencial termoeléctrico independientes del tiempo.
Cuando se utiliza a largo plazo en un entorno de irradiación de alto flujo de neutrones, debido a la desintegración de elementos como el Mn y el Co en el electrodo negativo, su estabilidad es deficiente, lo que provoca grandes cambios en el potencial termoeléctrico.
Tablas de referencia de temperatura-EMF del termopar estándar
