热电偶作为温度测量仪表中的常用测温元件,其测温范围及特性一直是工业测量领域关注的重点。热电偶通过直接测量温度,并将温度信号转换成热电动势信号,再通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度,这一过程不仅要求热电偶具备高精度和稳定性,还要求其能适应各种复杂的测温环境。
首先,热电偶的测温范围因其材质和结构的差异而有所不同。一般而言,热电偶的测温范围从低温到高温不等,满足各种工业测温需求。具体来说,常见的热电偶类型包括S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型和T型等,每种类型的热电偶都有其独特的测温范围和适用环境。
S型热电偶,即铂铑10-铂热电偶,其测温范围通常为0~1300℃(也有资料表明其测温范围可达-20~1600℃)。S型热电偶具有优良的耐热性、安定性和再现性,以及较高的精确度。此外,它还具有良好的耐氧化和耐腐浊性能,因此常被用作标准热电偶。然而,S型热电偶的热电动势值相对较小,补偿导线误差较大,且价格较高。在还原性气体环境中,S型热电偶的性能也会受到一定影响。
R型热电偶,即铂铑13-铂热电偶,其测温范围同样为0~1300℃。与S型热电偶相似,R型热电偶也具备优良的耐热性、安定性和精确度,以及良好的耐氧化和耐腐浊性能。然而,R型热电偶的热电动势值同样较小,补偿导线误差大,且价格比S型热电偶更高。此外,在还原性气体环境中,R型热电偶的性能也会受到一定影响。
B型热电偶,即铂铑30-铂铑6热电偶,其测温范围相对较广,通常为0~1600℃(也有资料表明其测温范围可达300~1800℃)。B型热电偶在氧化性气氛中测温表现优异,测温上限高,稳定性好。此外,B型热电偶的热电动势在常温环境下非常小,因此不需要补偿导线。然而,B型热电偶在中低温域的热电动势极小,600℃以下测定温度不准确。同时,B型热电偶的热电动势值较小,热电动势之直线性不佳,且价格较高。
K型热电偶,即镍铬-镍硅热电偶,其测温范围为-200~1300℃(也有资料表明其测温范围为-50~1200℃)。K型热电偶在氧化和中性气氛中测温表现良好,测温范围宽,热电动势与温度关系近似线性,热电动势大,价格相对较低。然而,K型热电偶的稳定性不如B型和S型热电偶,且不适用于还原性气体环境。此外,K型热电偶受短范围排序之影响会产生误差。
N型热电偶,即镍铬硅-镍硅热电偶,其测温范围为-270~1300℃。N型热电偶在1200℃以下耐氧化性良好,热电动势之直线性良好。然而,N型热电偶同样不适用于还原性气体环境,且热电动势与贵金属热电偶相比较时变化较大。
E型热电偶,即镍铬-康铜热电偶,其测温范围为-270~1000℃。E型热电偶在热电偶中感度最好,与J热电偶相比耐热性良好,适于氧化性气体环境。此外,E型热电偶价格低廉。然而,E型热电偶同样不适用于还原性气体环境。
J型热电偶,即铁-康铜热电偶,其测温范围为-210~1000℃(也有资料表明其测温范围为-40~750℃)。J型热电偶可使用于还原性气体环境,热电动势较K热电偶大20%,价格较便宜,适用于中温区域。然而,J型热电偶易生锈,再现性不佳。
T型热电偶,即铜-康铜热电偶,其测温范围为-270~400℃(也有资料表明其测温范围为-400~350℃)。T型热电偶在低温下特性良好,热电动势之直线性良好,再现性良好,高精度。然而,T型热电偶的使用温度限度较低,且热传导误差较大。
除了上述常见的热电偶类型外,还有一些特殊类型的热电偶,如钨铼3-钨铼25热电偶(WRe3/25型)和钨铼5-钨铼26热电偶(WRe5/26型)等。这些特殊类型的热电偶适用于惰性气体、氢气及真空等特殊环境下的测温,测温范围通常为0~2200℃。
此外,非金属热电偶也是一类特殊的热电偶。非金属热电偶具有热电势大、熔点高等特点,如石墨-碳化钛热电偶可在含碳和中性气氛中测量高达2000℃的高温;碳化硼-石墨热电偶则坚硬耐磨、耐高温、抗氧化,在600~2000℃范围内线性好且热电势大。然而,非金属热电偶的复现性较差,机械强度较低。
综上所述,热电偶的测温范围因其类型及材质的不同而有所差异。在选择热电偶时,需要根据具体的测温环境、测温范围及精度要求等因素进行综合考虑。同时,还需要注意热电偶的稳定性、耐氧化性、耐腐浊性以及价格等因素。只有选择合适的热电偶类型,才能确保测温结果的准确性和可靠性。
热电偶作为温度测量仪表中的重要元件,其测温范围及特性对于工业测量领域具有重要意义。通过选择合适的热电偶类型并注意其使用和维护方法,可以确保测温结果的准确性和可靠性,为工业生产提供有力的支持。