Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Выбор термопары

Идеальная термопара должна отличаться высокой термоэлектродвижущей силой и постоянством градуировки. Желательно, чтобы отдельные термопары, изготовленные из проволок одинакового состава, давали показания, разность между которыми не превосходила 1—2°.

Для точных работ при всех температурах вплоть до 1500° лучше всего подходят термопары из благородных металлов, в которых одна проволока изготовлена из "чистой платины, а другая — из платинородиевого сплава, содержащего 10 или 13% родия. При содержании 13% родия термопара дает несколько более высокую э. д. с., равную для 1000° при температуре холодного спая 0°. Перед использованием термопары градуируют по стандартным точкам в рабочем интервале, а затем проводят кривую отклонений.

Во всех работах по диаграммам равновесия для точных измерений температуры следует применять платиновые термопары. Многие термопары из обычных технических металлов дают более высокую электродвижущую силу и пригодны для работы при низких температурах. Однако тщательное исследование показало, что в большинстве случаев увеличение чувствительности перекрывается большими отклонениями от стандартной кривой при точной градуировке и большей чувствительностью к небольшим напряжениям, неизбежно возникающим

при эксплуатации. Поэтому для всех точных температурных измерений желательно применять платиновую термопару, а термопары из обычных металлов использовать для работы с регулирующей аппаратурой, в которую входят сравнительно мало чувствительные милливольтметры.

Если температуру печи измеряют платиновой термопарой, то небольшие погрешности обычной термопары могут быть компенсированы периодической корректировкой нуля регулирующего прибора.

Характеристики некоторых термопар из обычных металлов приведены в табл. 8.

Таблица 8 (см. скан) Характеристики обычных термопар

Для измерения высоких температур было предложено много других термопар, но в настоящее время ни одна из них не получила широкого распространения. Некоторый исследователи использовали вольфрамо-молибденовые термопары, но термоэлектродвижущая сила этих термопар низка и ее зависимость от температуры еще достаточно точно не определена.

Различные авторы приводят данные о ходе кривой отличающиеся на несколько сот градусов. Однако недавнее исследование Мак Киллана [55] показало, что для вольфрамо-молибденовой термопары может быть получена воспроизводимая зависимость э. д. с. от температуры. Для термопары, изготовленной из чистых материалов — вольфрамовой проволоки диаметром и молибденовой при работе в водороде была получена воспроизводимая кривая э. д. с. в температурном интервале от 800 до 2200°. При нагреве такой термопары до высоких температур в контакте с окисью бериллия проволоки загрязнялись; окись алюминия загрязнений не создавала. Градуировка отожженной термопары при повторных нагревах до 2200° остается неизменной, и воспроизводимость градуировочной кривой составляет ±3° ниже 1700° и ±5° выше этой температуры.

Морган и Донфорт [56] недавно исследовали ряд термопар из тугоплавких металлов, пригодных для использования при высоких температурах. Результаты, полученные для вольфрамо-молибденовой термопары, хорошо согласуются с результатами Мак Киллана. Согласно обеим работам, температура рехода равна 1250° и э. д. с. при 2000° около Морган и Допфорт нашли, что для вольфрамо-молибденовой термопары градуировочная кривая воспроизводится вплоть до 2500°, а также исследовали термопары вольфрам — вольфрам молибдена, вольфрамо-танталовую и молибдено-танталовую.

Трой и Стевен [57] также занимались изысканием термопар. Они для работы при высоких температурах исследовали несколько термопар из тугоплавких и редких металлов. Эта работа по существу явилась продолжением работы Шульце, который в 1938 г. [58] предложил следующие термопары: платина —платина рения рения родий — родий рения иридий — иридий рутения Было установлено, что сплав платины с 8% рения при рекристаллизации делается хрупким. Трой и Стевен исследовали различные комбинации вольфрама, молибдена, тантала, платины, родия, иридия, а также сплавы из этих металлов и определяли их э. д. с. в нейтральной атмосфере. Они пришли к выводу, что оптимальными свойствами обладает вольфрам-иридиевая термопара, которая имеет высокую э. д. с. выше 1000°, незначительную э. д. с. при комнатной температуре и почти линейную градуировочную зависимость между 1000 и 2100°. Было обнаружено, что после выдержки при высоких температурах в атмосфере

гелия характеристика вольфрам-иридиевой термопары по э. д. с. становится стабильной. Погрешность при работе с этой термопарой до 2000° не превышает 6°.

Характеристики некоторых из предложенных высокотемпературных термопар приведены в табл. 9. По-видимому, в ближайшем будущем для точных термоэлектрических измерений окажется возможным использовать вольфрам-молибденовые или вольфрам-иридиевые термопары. В общем, однако, температура 1500—1600° пока еще является пределом точной термопарной пирометрии. С повышением температуры все труднее становится предотвратить загрязнение проволоки, и даже тогда, когда этой опасности нет, состав проволоки вследствие испарения часто меняется. Одна из причин относительной стабильности платина-платинородиевой термопары при высоких температурах — низкая летучесть этих металлов по сравнению с иридием или рутением [60].

Если проволока неоднородна по составу, то результирующая э. д. с. зависит от температурного градиента в неоднородной области. В этом случае градуировка не может быть выполнена в точно одинаковых экспериментальных условиях, и скорректировать показания термопары не представляется возможным. Градуировка по фиксированным точкам затвердевания стандартных металлов может дать неправильную поправку, если точно не могут быть воспроизведены температура и градиент состава, что редко оказывается возможным. Поэтому для точных работ недопустимо использование «загрязненных» термопар.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление