ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕРМОПАРЫ И ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Основные параметры термопар промышленного типа:

Таблица 5

Для измерения температур ниже — 50° С могут найти применение специальные термопары, например медь — константан (до ~- 270° С), медь — копель (до — 200° С) и т. д. Для измерения тем­ператур выше 1300—1800° С изготавливаются термопары на основе тугоплавких металлов: иридий—ренийиридий (до 2100° С), вольфрам—рений (до 2500° С), на основе карбидов переходных металлов — титана, циркония, ниобия, талия, гафния (теоретически до 3000—3500° С), на основе углеродистых и графитовых волокон.

Градуировочные характеристики термопар основных типов приведены в табл. 6. В этой таблице указана температура рабочего спая Θ в градусах Цельсия и приведены величины термо-э.д.с. соответствующих термопар в милливольтах при температуре свободных концов 0° С.

Таблица 6

Допускаются отклонения реальных термо-э.д.с. от значений, приведенных в табл. 6, на величины, указанные в табл. 7.

Таблица 7

Конструкция термопары промышленного типа показана на рис. 11. Это термопара с термоэлектродами из неблагородных металлов, расположенными в составной защитной трубе с подвижным фланцем для ее крепления. Рабочий спай 1 термопары изоли­рован от трубы фарфоровым наконечником 2. Термоэлектроды изо­лированы бусами 4. Защитная труба состоит из рабочего 3 и нерабо­чего 6 участков. Передвижной фланец 5 крепится к трубе винтом. Головка термопары имеет литой корпус 7 с крышкой 11, закрепленной винтами 10; В головке укреплены фарфоровые колодки 8 (винтами 15) с «плавающими» (незакрепленными) зажимами 12, которые позволяют термоэлектродам удлиняться под воздействием температуры без возникновения механических напряжений, веду­щих к быстрому разрушению термоэлектродов. Термоэлектроды крепятся к этим зажимам винтами 13, а соединительные провода — винтами 14. Эти провода проходят через штуцер 9 с асбестовым уплотнением.

Основным вопросом при конструировании термопар промышлен­ного типа является выбор материала защитной трубы (арматуры) и изоляции. Защитная арматура термопары должна оградить ее от воздействия горячих, химически агрессивных газов, быстро разрушающих термопару. Поэтому арматура долж­на быть газонепроницаемой, хорошо проводящей тепло, механически стойкой и жароупорной. Кроме того, при нагревании она не должна выделять газов или паров, вредных для тер­моэлектродов.

При температурах, не превышающих 600° С, обычно применяют стальные трубы без шва, при .                 Рис. 11                              более высоких температурах .                                                                (до 1100° С)— защитные трубы из легированных сталей. Для уменьшения стоимости защитных труб их часто выполняют составными (сварными) из двух частей: рабочего участка трубы из нержавеющей стали и нерабочего из обычной стали.

Для термопар из благородных металлов часто применяют неметаллические трубы (кварцевые, фарфоровые и т. д.), однако такие трубы механически непрочны и дороги. Фарфоровые трубы над­лежащего состава можно использовать при температурах до 1300— 1400°С.

Применяя защитные трубы из карбида кремния и графита, необходимо учитывать, что при нагревании они выделяют восстанавливающие газы; поэтому помещаемые в них термопары (особенно термопары на платиновой основе) должны быть защищены дополнительно газонепроницаемым чехлом.

В качестве изоляции термоэлектродов друг от друга применяют асбест до 300° С, кварцевые трубки или бусы до 1000° С, фарфоро­вые трубки или бусы до 1300—1400° С. Для лабораторных термопар, используемых при измерении низких температур, применяют также теплостойкую резину до 150° С, шелк до 100—120° С, эмаль до 150—200 °С.

Промышленные проволочные терморезисторы (термометры сопротивления) выпускаются в России двух типов — платиновые (ТСП) и медные (ТСМ). Характеристики их точности приведены в табл. 8.

Таблица 8

Конструктивно промышленные термометры сопротивления вы­полняются в виде чувствительных элементов, помещаемых в защит­ные корпуса. Чувствительный элемент для термометров ТСП пред­ставляет собой бифилярную платиновую спираль, укрепленную на слюдяном каркасе или в капиллярных керамических трубках, за­полненных дополнительно керамическим порошком. Выводы для такого элемента обычно выполняются из серебряной проволоки или ленты. Для термометров ТСМ чувствительный элемент изго­тавливается в виде бифилярной или однопроводной катушки, намо­танной бескаркасно или на пластмассовом каркасе.

Чувствительные элементы термометров, как правило, поме­щаются в тонкостенные металлические гильзы и герметизируются. Защитные корпуса термометров сопротивления обычно выполняются такими же, как и для термопар (см. рис. 14-17), — в виде защитной трубы с резьбовым штуцером и головкой, к зажимам которой терморезистор может быть присоединен двумя, тремя или че

тырьмя выводами для того, чтобы можно было осуществить его включение в цепь двух-, трех- или четырехпроводной линией. Платиновые термометры могут в одном корпусе содержать два терморезистора, выходные величины которых используются в различных целях. Для специальных применений выпускаются также малогабаритные термометры сопротивления.

По величине сопротивления при О°С (R₀) промышленные плати­новые термометры изготавливаются трех типов: с R₀ = 10 Ом (обозначение градуировки — гр. 20), с R₀ = 46 Ом (гр. 21) и с R₀= 100 Ом (гр. 22). Первые предназначены для измерения темпера­тур от 0 до + 650 °С, термометры же градуировок гр. 21 и гр. 22 применяются для измерения температур от — 200 до + 500 °С. Медные термометры выпускаются с R₀ = 53 Ом (гр. 23) и с R₀ = 100 Ом (гр. 24) и применяются для измерения температур от — 50 до + 180 °С. Градуировочные характеристики термометров приведены в табл. 9. В этой таблице указаны значения температуры Θ в градусах Цельсия и сопротивления термометров различных градуировок в омах. Для термометров градуировки гр. 20 сопротивления при всех температурах в 10 раз меньше, чем для термометров градуировки гр. 22.

Таблица 9

Инерционность термопар и термометров характеризуется их постоянной времени Т, определяемой как время, необходимое Для того, чтобы изменение выходной величины преобразователя, перенесенного из среды с температурой 30—35 °С в сосуд с интенсивно перемешиваемой водой с температурой 15—20 °С, достигло 63% от установившегося значения перепада. Различают термопары и термометры сопротивления малоинерционные (Т_тп < 40 с для термопары и Т_тс < 9 с для термометра), средней инерционности Т_тп < 60 с, Т_тc < 80 с), большой инерционности (Т_тп < 3,5 мин, Т_тc < 4 мин) и ненормированной инерционности.