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馬弗爐測(cè)溫精度測(cè)試
熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為熱端,溫度較低的一端為冷端,冷端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系,制成熱電偶分度表;分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。
熱電偶測(cè)量溫度準(zhǔn)確的前提條件是冷端溫度恒定與溫控表所處溫度保持一致。但是根據(jù)爐子的實(shí)際設(shè)計(jì)情況,熱電偶冷端通常處于加熱腔的外表面,隨著爐子溫度的升高,熱電偶冷端勢(shì)必會(huì)升高,如此對(duì)測(cè)量出來的溫度會(huì)造成誤差。
該試驗(yàn)的目的主要分析如何減小熱電偶冷端連接處溫度變化對(duì)測(cè)溫精度的影響。
國(guó)內(nèi)爐業(yè)界對(duì)于溫度準(zhǔn)確度的掌握沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù),為此我公司對(duì)所有自產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)電爐進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試,盡可能將誤差縮小到0。溫度誤差容易忽視的就是熱電偶的冷端溫度升高而造成的誤差,由熱電偶的測(cè)量原理可知,冷端溫度的變化直接影響測(cè)量的精度,國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)電爐在很大程度上忽略了這個(gè)小小的細(xì)節(jié)。對(duì)于1200℃的燒結(jié)爐,熱電偶冷端的連接處通常位于爐膛的外表面,隨著燒結(jié)爐溫度的升高,位于爐膛外表面的熱電偶冷端連接處的溫度也會(huì)相應(yīng)的升高,因此對(duì)于測(cè)量的溫度必然會(huì)造成誤差,誤差范圍通常在60℃以上,即使使用了溫度補(bǔ)償導(dǎo)線也仍然會(huì)有10~30℃誤差,這對(duì)于溫度要求精度高的實(shí)驗(yàn)來說,是不可取的。針對(duì)這一普遍現(xiàn)象,河南成儀公司針對(duì)此系列燒結(jié)爐采用了與熱電偶同材質(zhì)的延長(zhǎng)線直接連接到溫控表,如此雖然成本增加不少,但是卻能減小傳輸誤差。為了驗(yàn)證此方法是否能提高測(cè)量精度,我公司做了如下測(cè)試實(shí)驗(yàn)。
熱電偶冷端與測(cè)量?jī)x表的連接通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線,補(bǔ)償導(dǎo)線分為延伸型與補(bǔ)償型。延伸型與熱與熱電偶材料相同,K型延伸型用“KX”表示。可在—40℃~200℃使用。導(dǎo)線材料是鎳鉻-鎳硅,與熱電偶材料一樣。而補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶材質(zhì)不同,但他們的熱電特性與熱電偶相近,K型補(bǔ)償型用“KC”表示??稍?/span>—20℃~100℃中使用,材料采用的是銅-康銅。很明顯延伸型的使用范比補(bǔ)償型的要高一倍,但由于材料與熱電偶一樣,因此價(jià)格也比較昂貴。所以通常一些二流生產(chǎn)企業(yè)只采用廉價(jià)的補(bǔ)償型導(dǎo)線而忽略了所帶來的誤差。為了減少測(cè)量誤差,提高測(cè)量精度,河南成儀公司K型熱電偶毅然采用了延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線。
試驗(yàn)結(jié)果與分析
表1列出了實(shí)驗(yàn)的部分結(jié)果,圖1和圖2則是針對(duì)表一做的圖表:根據(jù)以上圖表觀察可以看到校準(zhǔn)熱電偶顯示溫度與燒結(jié)爐溫度有一定的差值,由圖1可知500℃之前誤差在3℃以內(nèi),而隨著爐膛溫度的逐漸升高到T1260A的工作溫度(500℃~1200℃),差值減小到0.8℃以內(nèi)的溫差。這是因?yàn)閯傞_始時(shí),溫度較低,爐膛內(nèi)溫度受外界影響較大,校準(zhǔn)溫度點(diǎn)和爐體的測(cè)溫點(diǎn)之間的存在溫度差,而隨著爐膛內(nèi)溫度的逐漸升高到正常的工作溫度范圍,溫場(chǎng)更加均勻,溫差逐漸減小,后溫差減小到0.3℃。從開始加熱到保溫3個(gè)小時(shí)后,燒結(jié)爐熱電偶冷端與延長(zhǎng)線連接處的溫度從22℃升到135℃,對(duì)測(cè)量溫度差并沒有產(chǎn)生明顯的影響。因此我們河南成儀公司在采用K型延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線的情況下,爐體本身的溫度誤差小于0.6℃,可以忽略不計(jì),認(rèn)定為。
延長(zhǎng)線與熱點(diǎn)偶連接點(diǎn)溫度 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 135 |
校準(zhǔn)熱電偶溫度 | 443.2 | 718.6 | 870.8 | 970.1 | 1033.0 | 1101.0 | 1100.4 | 1101.5 | 1101.0 | 1101.0 | 1101.3 | 1101.7 |
燒結(jié)爐顯示溫度 | 450.3 | 717.8 | 870.2 | 969.8 | 1032.7 | 1100.8 | 1100.0 | 1100.2 | 1100.6 | 1100.6 | 1100.0 | 1100.4 |
溫度差(燒結(jié)爐-校準(zhǔn)熱電偶) | 2.9 | 0.8 | 0.6 | 0.3. | 0.3 | 0.2 | 0.4 | 0.3 | 0.4 | 0.4 | 0.3 | 0.3 |
表1溫度測(cè)量數(shù)據(jù)表
圖1兩溫度比較
圖2溫度差
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