Termoelektr materiallar va termoelektr o‘zgartkichlar

3. Termoelektr materiallar va termoelektr o‘zgartkichlar.
Turli o‘gkazgichlarning ixtiyoriy jufti termoelektr o‘zgartkichni tashkil etishi
mumkin, ammo har bir juftlik ham amalda qo‘llanishga yarayvermaydi. Zamonaviy
o‘lchash texnikasi termoelektr o‘tkazgichlar tayyorlanadigan materiallarga ko‘pdan-
ko‘p talablar qo‘yadi, ammo bu talablarni juda kam sonli matershllargina kondiradi.
Asosiy talablar quyidagilardan iborat: yuqori haroratlar ta’siriga chidamlilik,
TEYUK ning vaqt bo‘yicha o‘zgarmasligi, uning iloji boricha katta qiymatga ega
bo‘lishi va temperaturaga bir qiymatli bog‘liqligi, qarshilik harorat koeffitsientining
katta bo‘lmasligi va katta elektr o‘tkazuvchanlik.
Barcha materiallar va qotishmalar uchun TEYUK ning haroratga funksional
bog‘liqligi murakkab bo‘lib, uni analitik ifodalash ancha qiyin. Platinorodiy-platina
jufti bundan istisnodir. Bu juftlik uchun TEYUK bilan harorat orasidagi bog‘lanish
300° dan 1300°С gacha bo‘lgan oraliqda sovuq ulanma harorati 0°С bo‘lganda
etarlicha aniqlikda parabolaga mos keladi:
𝐸 (𝑡, 𝑡
0
) = 𝑎 + 𝑏𝑡 + 𝑐𝑡
2
,
(7.19)
6.6- rasm. Termoelektr zanjirlar: a - termometrni o‘lchov
asbobiga ulash; b - termobatareya; v - differensial termometr.
bunda a, b va s surma (630,5°S), kumush (960,8°S) va oltin (1063,0°S) larning
qotish temperaturasi bo‘yicha aniqlanadigan doimiylar.
SSSRda SEV (ST SEV 1059—78) standartlariga ko‘ra quyidagi metall
termoelektrodli termoelektr termometrlar qo‘llanadi. Ularning xarakteristikalari
10.1-jadvalda keltirilgan.
Xromel-kopelli
(56% С𝑢 + 44% 𝑁𝑖) termoelektr termometrlar standart
termometrlar orasida eng katta o‘zgartish koeffitsientiga ega (70 — 90 mkV/°S).
Termoelektrod diametri 1 mm dan kam bo‘lgan termometrlar uchun chegaraviy
qo‘llanish davri 600°S dan kam va, masalan, diametri 0,2…0,3mm bo‘lgan
termoelektrodlar uchun faqat 400°S ni tashkil etadi. YUqorigi o‘lchash chegarasi
kopelli elektrodlar xarakteristikalarining barqarorligiga bog‘liq.
Nikelxrom-nikel alyuminiyli (
94% 𝑁𝑖 + 2% 𝐴𝑙 + 2,5 % 𝑀𝑛 + 1 % 𝑆𝑖 +
0,5% qo‘shilma) termometrlar turli muhit haroratlarini keng chegaralarda o‘lchash
uchun qo‘llaniladi. Ular avval xromel-alyumelli termometrlar deb yuritilar edi.
Nnkel-alyuminiy simdan tayyorlangan termoelektrod oksidlanishga nikel-xromga
nisbatan kamroq chidamli. Qo‘llanishning yuqorigi chegarasi termoelekgrod
diametriga bog‘liq. Diametri 3—5 mm bo‘lgan termoelektrodlar uchun qo‘llanish-
ning yuqorigi chegarasi nikel-xrom-nikel-alyuminiyli termometrlarda 1000°S ni
tashkil etadi. 0,2 — 0,3 mm diametr uchun 600°S dam ortiq emas.
Platinorodiy (90% platina 410% rodiy)-platinali termoelektr termometrlar
uzoq vaqt davomida 0 dan 1300°S harorat oralig‘ida, qisqa vaqt davomida 1600°S
gacha bo‘lgan oraliqda ishlashi mumkin. Mazkur termometrlar oksidlanadigan va
neytral muhitlarda darajalash xarakteristikasining barqarorligini saqlaydi.
Tiklanadigan atmosferada platinorodiy-platinali termometrlar ishlay olmaydi,
chunki termometr termo EYUKining keskin o‘zgarishi yuz beradi. Bular ulardan
foydalanish maksadiga qarab etalon, namuna va ish termometrlari a bo‘linadi.
To‘g‘ri ishlatilganda darajalash uzoq vaqt davomida o‘zgarmaydi. Kamchiliklariga
termoelektr termometrlarning boshqa turlarinikiga nisbatan TEYUK kamligini
kiritsa bo‘ladi. Termoelektrod simi diametri 0,3 yoki 0,5 mm ni tashkil etadi.
Platinorodiy
(30%
rodiyli)-platinorodiyli
(6%
rodiyli)
termoelektr
termometrlar uzoq vaqt davomida haroratlarning +300° dan to 1600°S gacha
oralig‘ida, qisqa vaqt davomida 1800°S gacha qo‘llaniladi. Musbat elektrod —30%
rodiy va 70% platina qotishmasidan, manfiy elektrod —6% rodiy va 94% platina
kotishmasidan tashkil topgan. Mazkur termometrlar platinorodiy-platinali
termometrlarga qaraganda darajalash xarakteristikalarining barqarorligi yuqoriligi
bilan ajralib turadi, ammo bu termoelektrodlar ham tiklanadigan muhitda yomon
ishlaydi. Platinorodiy-platino-rodiyli termometrlarda termo EYUK haroratlarning
0. . . ± 3100℃ ± 1000℃ intervalida ozgina hosil bo‘ladn, bu hol esa sovuq
ulanmalar haroratiga tuzatish kiritishni talab etmaydi.
Volframreniy-volframreniyli (TVR — 5/20 va TVR —10/20) termoelektr
termometrlar uzoq vaqt davomida 0° dan 2200°S gacha haroratlarni va qisqa vaqt
davomida 2500°S gacha, shuningdek, vakuumda, neytral va tiklanadigan muhitlarda
haroratlarni o‘lchashga mo‘ljallangan. Musbat termoelektrod 95% volframdan va
5% reniydan yoki 90% volframdan va 10% reniydan tashkil topgan qotishma,
manfiy elektrod 80% volframdan va 20% reniydan tashkil topgan qotishma.
Termoparalarning ba’zi turlari (mis-kopelli, xromel kopelli, volframreniy-
volframreniyli BP 5/20 yoki BP 10/20) uchun avvalgi nomlari va darajalash
xarakteristikalari ham qoldi. SEV standarti bu termoparalar uchun hech qanday
belgilashlar kiritmadi. Boshqa tur termoparalar uchun yangi nomlar va belgilashlar
kirititildi: nikelxrom-nikelalyuminiyli termopara, K turi, avvalgi nomi xromel-
alyumelli va belgilanishi XA; darajalash xarakteristikasi o‘zgarmay qoldi.
Platinorodiy-platinali va platinorodiy-platinorodiyli termoparalar uchun belgilashlar
o‘zgaradi (PP o‘rniga S, PR o‘rniga V kiritiladi) va darajalash xarakteristikasi
o‘zgaradi. Bundan tashqari, avvalda SSSRda seriyali ishlab chiqarilmagan qator
yangi termoparalar joriy qilinadi:
Mis—mis-nikelli (mis-konstantan termoparasiga yaqin) T turi, temir-mis-
nikelli (temirkonstantan termoparasiga yaqin) J turi va nikal-xrom-mis nikelli, E
turi.
6.7-rasmda ba’zi standartlashtirilgan termoelektr termometrlarining EYUKi
bilan harorat orasidagi bog‘lanish ko‘rsatilgan. TXK turidagi termopara boshqa
standart termoparalarga qaraganda ancha katta TEYUK hosil qila oladi.
Termoelektr generator, termoelektr sovitgich va turli o‘lchov asboblarida yarim
o‘tkazgichli termoparalar ishlatiladi. Ularning TEYUKi metall va metall
qotishmalaridan ishlangan oddiy termoparalar TEYUKidan 5—10 marta katta. Bu
termoparalarda termoelektrod materiallar sifatida
𝑍𝑛𝑆𝑏 ва 𝐶𝑑𝑆𝑏 qotishmalari
ishlatiladi.
Turli muhitlar haroratini o‘lchaydigan termoparaning
sxemasi 6.8- rasmda ko‘rsatilgan. U g‘ilof 1, qo‘zg‘almas
yoki qo‘zg‘aluvchan shtutser 2, qo‘zg‘almas shtutser bilan
naycha 6 orqali, shtutser harakatda bo‘lganda esa g‘ilof bilan
bevosita ulangan kallak 3 dan iborat. Qopqoqda izolyasion
materialdan ishlangan rozetka 4 joylashgan. Bu rozetkaning
termoparani o‘lchov asbobi bilan ulaydigan termoelektrodi 5
va simlar uchun qisqichlari bor.
Himoya g‘iloflari ko‘pincha +1000°S gacha haroratlar
uchun po‘latning turli markalaridan tayyorlanadi. Bundan
ham yuqoriroq haroratlarda qiyin eriydigan birikmalardan
(GOST 13403-77) tayyorlangan maxsus g‘iloflar ishlatiladi.
Termoelektr
termometrlarning
himoya
armaturasining
ko‘pgina loyihasi hozirgi vaktda bir shaklga keltirilgan. Ular
asosan turli bosimga mo‘ljallangan himoya giloflari loyihasi
va shtutserlar loyihasi bilan farq qiladi Oxirgi vaqtda kabelli
turdagi termoelektr termometrlar keng tarqalmoqda. Ular
bosim 40 MPa bo‘lganda - 50° dan +1100°S gacha bo‘lgan
haroratlar
oralig‘ida
qo‘llaniladi.
Kabelli
turdagi
termometrlarning muhim afzalligi ularning AESlarning
energetik reaktorlarida ishlashga imkon tug‘diradigan radiatsion chidamliligi,
shuningdek, issiqlik zarbalariga tebranishga va mexanik nagruzkalarga nisbatan
oshirilgan chidamliligidan iborat.
Sirt haroratlarini o‘lchashga mo‘ljallangan termoelektr termometrlar maxsus
konstruksiyaga ega. Bunday termoparalardan himiya sanoatida keng foydalaniladi,
ular turli apparat, truboprovod, mashinalarning aylanuvchi jo‘vasi va hokazolarning
sirt haroratini o‘lchashga xizmat qiladi.
Maxsus termoelektr termometrlardan vertikal apparatlarda (ammiak sintezi
kolonnalarida, metanol va h.) haroratni o‘lchash uchun ishlatiladigan ko‘p zonali
termometrlarni ko‘rsatish mumkin.
Termoparalarning asosiy kamchiligi sifatida ularning inersionligining
kattaligini ko‘rsatish mumkin (1,5 minutdan ham oshadi).
6.8-rasm.
Termoparaning
konstruktiv
sxemasi.
6.7-rasm. Standart termoelektr termometrlarning
xarakteristikalari.
|