任務(wù)三 熱電偶

項(xiàng)目二溫度測(cè)量

任務(wù)三熱電偶知識(shí)目標(biāo)：1.理解熱電偶溫度檢測(cè)原理；2.了解熱電偶結(jié)構(gòu)及分類；3.了解熱電偶實(shí)際應(yīng)用及接線。能力目標(biāo)：1.能用萬(wàn)用表測(cè)量熱電偶的熱電勢(shì)；2.能把熱電偶與溫度數(shù)顯表接線。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和全面分析問(wèn)題的能力；2.提升學(xué)生舉一反三的能力；3.鼓勵(lì)學(xué)生積極通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)、生活中的實(shí)例達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)技能的目的。任務(wù)三熱電偶【任務(wù)引入】

在工業(yè)中，除了用熱電阻測(cè)量溫度以外，熱電偶測(cè)量溫度也是常用的一種手段，比如說(shuō)煤炭化驗(yàn)儀。那么熱偶阻測(cè)溫和溫度計(jì)測(cè)溫有什么不同呢？帶這個(gè)問(wèn)題，我們來(lái)觀察一下下面這個(gè)實(shí)驗(yàn)：如圖2-3-1所示為熱電偶與溫度計(jì)，分別把熱電偶放在常溫、熱水、開(kāi)水，用萬(wàn)用表測(cè)量熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)值填入下表，對(duì)比溫度值和對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)比你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律。圖2-3-1熱電偶與溫度計(jì)任務(wù)三熱電偶狀態(tài)溫度計(jì)數(shù)值/熱電動(dòng)勢(shì)/mV常溫

開(kāi)水

K型熱電偶記錄表E型熱電偶記錄表狀態(tài)溫度計(jì)數(shù)值/熱電動(dòng)勢(shì)/mV常溫

開(kāi)水

任務(wù)三熱電偶一、熱電偶的工作原理

熱電偶是一種感溫元件,是一次儀表，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),再通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。

熱電偶將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)接點(diǎn)之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。圖2-3-2熱電偶原理任務(wù)三熱電偶二、熱電偶的結(jié)構(gòu)、分類及冷端溫度補(bǔ)償

1.熱電偶的分類（1）按材料來(lái)分

熱電偶按材料的不同可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。任務(wù)三熱電偶（2）按結(jié)構(gòu)來(lái)分1）普通裝配式熱電偶

熱電極直徑一般為0.35-3.2mm。絕緣套管可防止兩個(gè)熱電極短路，一般采用陶瓷材料。保護(hù)套管在最外層，增加防護(hù)，并防止熱電偶被腐蝕或受火焰和電流的直接沖擊。接線盒用于固定接線座和接線外接導(dǎo)線，一般采用鋁合金材料，盒蓋用線圈加以密封以防污物進(jìn)入，如圖2-3-3所示。圖2-3-3普通型熱電偶任務(wù)三熱電偶2）鎧裝式熱點(diǎn)偶

鎧裝式熱點(diǎn)偶也稱纜式熱電偶，它是將熱電極、絕緣材料連同保護(hù)管一起拉制成型，經(jīng)焊接密封和裝配工藝制成堅(jiān)實(shí)的組合體，外形如圖2-3-4所示。其套管可長(zhǎng)達(dá)100m，管外徑最細(xì)為0.25mm。鎧裝熱電偶以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，它具有體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、柔性好、便于彎曲、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是高壓裝置和狹窄管道溫度的測(cè)量。圖2-3-4鎧裝熱電偶任務(wù)三熱電偶3）薄膜熱電偶

薄膜熱電偶是由兩種金屬薄膜連接而成的一種特殊結(jié)構(gòu)熱電偶，如圖2-3-5所示。它的測(cè)量端既小又薄，熱容量很小，動(dòng)態(tài)影響快。可以用于微小面積上的溫度測(cè)量以及快速變化的表面為溫度測(cè)量。測(cè)量時(shí)薄膜熱電偶用特殊粘合劑緊貼在被測(cè)表面，由于受粘合劑的限制，測(cè)量溫度范圍一般為-200到300℃。圖2-3-5薄膜熱電偶任務(wù)三熱電偶（3）按熱電偶絲材料來(lái)分

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。其特點(diǎn)是精度高，在所有熱電偶中，準(zhǔn)確度等級(jí)是最高的，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量較高的溫度。1）鉑銠10－鉑熱電偶任務(wù)三熱電偶

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15%左右，其它性能幾乎相同。2）鉑銠13－鉑熱電偶3）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。任務(wù)三熱電偶

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。4）鎳鉻－鎳硅（鎳鋁）熱電偶5）鎳鉻硅－鎳硅熱電偶

分度號(hào)為Ｎ，該熱電偶的主要特點(diǎn)是：在1300℃以下調(diào)溫抗氧化能力強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)復(fù)現(xiàn)性好，耐核輻射及耐低溫性能好。任務(wù)三熱電偶

分度號(hào)為T，T型熱電電偶,該熱電偶的正極為純銅，負(fù)極為銅鎳合金（也稱康銅），其特點(diǎn)是在賤金屬熱電偶中它的準(zhǔn)確度最高、熱電極的均勻性好，一般在氧化性氣體中使用時(shí)，溫度不能超過(guò)300℃，在-200～300℃范圍內(nèi)，它們靈敏度比較高。6）銅－銅鎳熱電偶7）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），具特點(diǎn)是價(jià)格便宜,適用于真空氧化的還原或惰性氣體中。8）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，靈敏度最高。任務(wù)三熱電偶2.熱電偶的結(jié)構(gòu)圖2-3-6熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)三熱電偶

（1）插入深度3.影響熱電偶測(cè)量準(zhǔn)確性的因素（2）響應(yīng)時(shí)間

（3）熱阻抗增加（4）熱輻射任務(wù)三熱電偶

（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法4.熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償（2）計(jì)算校正法

Ｅ（T，0）＝Ｅ（T，T0）＋Ｅ（T0，0）

（3）冷端恒溫法（4）補(bǔ)償電橋法任務(wù)三熱電偶

1.熱電偶在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用三、熱電偶的應(yīng)用2.熱電偶在火電廠主蒸汽溫度測(cè)量中的應(yīng)用

3.熱電偶在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用任務(wù)三熱電偶【案例分析】熱電偶在煉鐵高爐系統(tǒng)應(yīng)用溫度檢測(cè)如圖2-3-7所示是某煉鐵廠高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。所以高爐爐體布滿溫度檢測(cè)儀表，安裝位置不同，爐體內(nèi)溫度不同，選用溫度檢測(cè)儀表也不同。任務(wù)三熱電偶圖2-3-7煉鐵高爐結(jié)構(gòu)示意圖

小料斗小料鐘煤爐氣管大料斗大料鐘爐身外殼耐火磚層爐體支架熱風(fēng)管環(huán)爐熱風(fēng)管熱風(fēng)咀出渣口