Электротермический эффект Томсона.
В 1854 У.Томсон (Кельвин) обнаружил, что если металлический проводник нагревать в одной точке и одновременно пропускать по нему электрический ток, то на концах проводника, равноудаленных от точки нагрева (рис. 4), возникает разность температур. На том конце, где ток направлен к месту нагрева, температура понижается, а на другом конце, где ток направлен от точки нагрева, – повышается. Коэффициент Томсона – единственный термоэлектрический коэффициент, который может быть измерен на однородном проводнике. Позднее Томсон показал, что все три явления термоэлектричества связаны между собой уже упоминавшимися выше соотношениями Кельвина.
Точность и скорость измерений
Размер погрешности работы термоэлементов зависит от строения, свойств сплавов, условий эксплуатации и среды задействования.
Причины неточностей:
- неоднородность изоляции (химическая, присутствие включений, наплывов, есть внутренние напряжения);
- деформации электродных элементов при изготовлении и при работе.
По скорости реакции на вольтаж различают виды термопар:
- большой инерционности — 210 секунд;
- средней инерции — до 60 секунд;
- малой —до 40 секунд.
Электротермический эффект Пельтье.
В 1834 французский часовщик Ж.Пельтье заметил, что при прохождении тока через спай двух разных проводников температура спая изменяется. Как и Зеебек, Пельтье сначала не усмотрел в этом электротермического эффекта. Но в 1838 Э.Х.Ленц, член Петербургской академии наук, показал, что при достаточно большой силе тока каплю воды, нанесенную на спай, можно либо заморозить, либо довести до кипения, изменяя направление тока. При одном направлении тока спай нагревается, а при противоположном – охлаждается. В этом и состоит эффект Пельтье (рис. 3), обратный эффекту Зеебека.
Как проверить работоспособность
Используют вольтметр или мультиметр, который выставляют на мВ. На соединении убирают гайку, прижимающую термопару к гнезду электромагнитного клапана, снимают рабочее устройство преобразователя. Рабочий участок пары нагревают, чтобы в нем возникло напряжение. При нагреве пламя обволакивает проводники, для этого подойдет свеча или огонь газовой горелки.
Держат в пламени 30 – 50 сек, затем первый щуп тестера прикладывают к коробке термопары, второй — к контакту на выходе. Измеряют по времени 40 – 60 сек, не переставая подогревать рабочую спайку. Работоспособный элемент выдает напряжение выше 20 мВ или 0,02 В, отдельные образцы показывают 50 – 55 мВ. Если показания в этих пределах, термопара годится к применению.
Сферы применения термоэлектрических изделий
В настоящее время термоэлектрические модули активно используются в таких высокотехнологичных областях, как телекоммуникации, космос, высокоточное оружие, медицина и др. Построение современных лазерных, оптических, радиоэлектронных систем немыслимо без применения охлаждающих и термостатируемых систем на базе термоэлектрических модулей.Также термоэлектрические модули активно применяются в бытовой технике: портативных холодильниках, морозильных камерах, в охладителях для питьевой воды и напитках, компактных кондиционерах и т.п.
Основные области применения термоэлектрических модулей и систем на их основе:
- Радиоэлектроника — миниатюрные охладители различных электронных устройств
- Медицина — мобильные охладительные контейнеры, медицинские инструменты и оборудование
- Научное и лабораторное оборудование
- Потребительские изделия — переносные холодильники, охладители питьевой воды и другие устройства
- Устройства климатизации — термоэлектрические кондиционеры различного назначения, устройства стабилизации температуры блоков электронной аппаратуры и т.д.
Широкие перспективы имеет применение ТЭМ в генерировании электроэнергии.
Термоэлектрический генератор позволяет непосредственно получать электричество из любого источника тепла. Преимуществом термоэлектрического генератора является отсутствие вращающихся, трущихся и других изнашиваемых частей.
Региональные офисы
Контакты
Региональные офисы
Контакты
Региональные офисы
Контакты
Региональные офисы
Контакты
РЕКОМЕНДАЦИИ Для полноценной реализации технических характеристик нашей продукции и гарантии её длительной эксплуатации убедительно просим Вас внимательно ознакомиться с параметрами продукции и рекомендациями по её применению при выборе термоэлектрического решения.
Онлайн заказ продукции в наличии с сайта
КАК ЗАКАЗАТЬ
Заказать продукцию в наличии можно с сайта в режиме онлайн, после оформления заказа Вам будет направлен счет на оплату.
ОПЛАТА
Поставка продукции осуществляется на условиях 100% предоплаты по безналичному расчету, произвести оплату необходимо в соответствии с присланным Вам коммерческим счетом. Продукция резервируется под Ваш заказ на 5 рабочих дней на время ожидания оплаты.
СРОКИ
Ваш заказ будет готов к отгрузке в срок не более чем 10 рабочих дней с момента поступления оплаты на наш расчетный счет.
ДОСТАВКА
Стоимость доставки определяется на этапе оформления заказа в корзине, рассчитывается в зависимости от службы доставки и выбранного региона доставки.
Виды термопар
В Международном евростандарте приведены таблицы и характеристики для электротермопар из различных сочетаний металлов. В России похожие стандарты пока не разработаны.
По способу работы выделяют разновидности:
- измеряющие способом погружения;
- работающие поверхностно.
Термоэлементы изготавливают без кожуха, со стальными, жаростойкими, фарфоровыми чехлами, с изоляцией из тугоплавкого металла.
По конструкции выделяют термические приборы:
- с подвижным и неподвижным штуцером и фланцем,
- с обычной, водостойкой головкой;
- с заделкой выводов без головки.
Выпускают термоэлементы защищенные и незащищенные от действия агрессивной среды. Есть разновидности, работающие в высоком давлении и негерметичные, устойчивые к вибрации, ударам, простые.
Хромель-алюмель (ТХА)
Распространенный вариант, используемый в промышленности (печи, нагреватели) и научной деятельности (в лабораторных приборах). Термоизмеритель работает в кислых и инертных условиях, используется для координации в вакуумном пространстве (на короткое время) и в сухом водородном газе.
Характеристики термопары:
- длительно определяет температурные показатели до +1100°С, единовременно — +1300°С;
- применяют для определения низких значений (до -200°С);
- чувствительность около 40 мкВ/°С;
- используют в реакторах при облучении.
Недостаток — сильная чувствительность к механической деформации электродов и нестабильность термо-ЭДС, которая обратима.
Положительный электрод сделан из хромеля, отрицательный — алюмеля.
Хромель-копель (ТХК)
Самые чувствительные термопары, их значение превышает 81 мкВ/°С при температурных показателях больше +200°С. Измеритель имеет высокую термическую стабильность.
Особенности термопары хромель-копель:
- измеряет показатели в кислых и инертных средах;
- эксплуатируется при температуре +800°С постоянно, кратковременно используют при +1100°С;
- нижний предельный показатель — -253°С.
Наибольшую стабильность показывает при значениях не больше +600°С. Термопары часто используют в научных лабораториях, при этом термоэлементы успешно измеряют небольшие разницы температурных показателей.
Железо-констатан (ТЖК)
Применяют в промышленности в восстановительных и окислительных средах, вакууме, рекомендуют для координации одновременно отрицательных и положительных температур.
Свойства термопары железо-констатан:
- измеряет значения в промежутке -203° — +1100°С (кратковременно), +750°С (длительно);
- не применяют для контроля только отрицательных температур;
- чувствительность — на уровне 50 – 65 мкВ/°С.
Недостаток в том, что термопара показывает неправильные значения при деформации проводников. Железные электроды имеют малую стойкость против коррозии.
Материалом положительных термоэлементов служит малоуглеродистое железо, а отрицательных — констатан (сплав никеля и меди).
Вольфрам-рений (ТВР)
Термоэлемент признают лучшим вариантом для промышленного использования при температуре больше +1800°С. Работает в гелиевой, водородной, азотной среде или без газов (в вакууме). Хорошо зарекомендовали себя при сильном нагреве, резких температурных переменах.
Характеристики пар вольфрам-рений:
- измеряют показатели в диапазоне -1300° — +3000°С;
- термо-ЭДС — в пределах 22 – 34 мВ для электродов из различных сплавов;
- чувствительность 4 – 10 мкВ/°С.
Элементы прочные, успешно справляются со знакопеременными нагрузками, не загрязняются. Недостаток — чувствительность к облучению, ее снижение при показателях свыше +2400°С.
Вольфрам-молибден (ТВМ)
Измерения проводят в вакууме, водородной или инертной среде без окисляющих примесей. Термопара стоит дешевле всех других вариантов термодатчиков для определения высоких температур.
Особенности пары вольфрам-молибден:
- постоянно работает при -1400° — +1800°С, кратковременно используют при +2400°С;
- чувствительность — 6,5 мкВ/°С в этих температурных диапазонах.
Прочные термоэлектроды инертны к химическому воздействию.
Недостаток — слабое воспроизводство термо-ЭДС, инверсия полярности. При сильном продолжительном нагреве наблюдается хрупкость, т. к. происходит окисление.
При керамической защите электродов и наличии колпаков функционирует в кислой среде и жидких металлах.
Платинородий-платина (ТПП)
Термопары изготавливают из сплава платины с родием (10 или 13%) и платины. Применяют для контроля в инертных и кислых условиях. Характеризуются точными значениями, высокой воспроизводимостью и постоянной термо-ЭДС.
Свойства термопары ПП:
- абочая температура постоянных измерений — -600° — +1400°С, кратковременно используют при +1600°С;
- показывают чувствительность на уровне 10 – 12 мкВ/°С при 10% родия, 11 – 14 мкВ/°С (13%).
Недостатки проявляются в переменности точности при высокой степени облучения, кроме того такие элементы имеют высокую стоимость. Термопары нужно защищать от металлической и химической грязи при изготовлении и эксплуатации.
Платинородий-платинородий (ТПР)
Термоэлемент используют для нахождения температуры в нейтральной и кислой среде, а также в вакууме. Пара монтируется без длинных проводников т. к. имеет малую чувствительность при показателях 0° — 100°С.
Особенности и характеристики термопары ПР:
- работает при нагревании до +1600°С (постоянно), до +1800°С (кратковременно);
- чувствительность 10,5 – 11,5 мкВ/°С при показателях свыше +1200°С.
Термоэлемент показывает большую прочность и стабильность при больших температурах, электроды не подвержены зернистости, хрупкости при температурных скачках, не склонны к накапливанию грязи на поверхности. Применяют в стеклоплавильном, цементном деле, в металлургии, изготовлении огнеупорных материалов.
Схема подключения
Для подсоединения на дистанции используют провода компенсационные и удлинительные. Последние выбирают того же материала, что и электроды термопары, но допускается другой диаметр. Компенсационные, наоборот, делают из сплавов, противоположных по свойствам.
Подключают термо-измерители двумя методами:
- простой — преобразователь соединяют к электродам напрямую;
- дифференциальный — применяют 2 проводника с разной ЭДС, сваренные на концах, при этом преобразователь ставят в разрыв одного проводника.
Монтируют так, чтобы не было пространственного натяжения проводников и вибрации.
