真空炉专用热电偶的选择

2016-07-22

热电偶的分类
   国际标准化组织(ASTM E344-08)将热电偶分为3类:
   ①标准化廉金属热电偶         
   ②标准化贵金属热电偶           
   ③难熔金属热电偶


标准化廉金属热电偶

标准化廉金属热电偶有T、J、E、K及N型。

1) 镍铬硅—镍硅镁热电偶(N型)的特点

  ①高温抗氧化能力强,长期稳定性好;
  ②在250~500℃范围内短期热循环稳定性好,并抑制磁性转变,热电动势无明显变化;
  ③在400~1300℃范围内,N型热电偶热电特性的线性度比K型好。


铠装热电偶的选择

 ①中高温区铠材
          中温区铠材主要是304、321或1Cr18Ni9Ti,
          高温区有310S、Inconel600、NiCr合金。


②新型高温铠装热电偶材料Nicrobell(NCR)
        这种合金是在Nicrosil化学特性的基础上加入镁与铌元素   ,提高了合金的抗氧化能力与耐高温强度,用Nicrobell合金制成新型铠装热电偶。

        铠套材料为NCR以及310S的N型热电偶在空气中1100℃漂移,结果表明NCR铠套材料性能最佳。


标准化贵金属热电偶
        标准化贵金属热电偶有S、R及B型

    1)t<1260℃,不建议选用贵金属热电偶

    2)当t>1280℃的真空条件下,不建议用S型裸偶

 ①军工或航空认证企业,对炉温均匀性测试精度要求很高

 ②在真空条件下用S型裸偶容易产生较大的负偏差

 ③建议将S型改成B型裸偶

 ④t>1260℃,贵金属热电偶应选用陶瓷管

 3)在1260~1750℃范围
      ①测温精度要求高,选用贵金属热电偶
      ②当测温精度在± 1%t或t>1800℃时,选用钨铼热电偶
         △热电极熔点高(3300℃),强度大,使用温度高达2500℃;
         △热电动势大、灵敏度高、热电动势为B型热电偶的三倍;
         △极易氧化;

真空炉测温准确度的影响因素

1)真空度

        当真空度很高时,在线测温系统的结果往往偏低,即仪表显示的温度要低于真空炉内的实际温度,有时可达几十度。

2)发射率
  陶瓷管的发射率较金属保护管低,炉温均匀性测试多采用铠装热电偶,控制系统多采用陶瓷管保护的热电偶,两者测量结果受保护管发射率的影响是不可忽视的。

3) 热导率
 在低温状态下,由于材料的热导率因素,采用金属或合金保护管的热电偶,比陶瓷保护管热电偶测温系统示值偏低。

4)热响应时间(τxx)

       当温度出现阶跃变化时,热电偶的输出变化相当于该阶跃变化的某个规定百分数所需的时间,为热响应时间,通常以τxx表示,如τ0.5等。
        对于按一阶传递函数处理的温度传感器,达到阶跃温度量的63.2%所需要的时间称为时间常数,记为τ。


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