થર્મોકોપલ્સ સાથે સપાટીના તાપમાનનું માપન

અસ્તિત્વમાં નથી એક પ્રકારનું થર્મોકોલનક્કર શરીર (સપાટી થર્મોકોપલ્સ) ના સપાટીના તાપમાનને માપવા માટે રચાયેલ છે. હાલની સપાટીના થર્મોકોલ ડિઝાઇનની વિપુલતા મુખ્યત્વે માપન પરિસ્થિતિઓની વિવિધતા અને સપાટીઓના ગુણધર્મોને કારણે છે જેનું તાપમાન માપવાનું છે.

ઔદ્યોગિક પ્રેક્ટિસમાં, વિવિધ ભૌમિતિક આકારો, સ્થિર અને ફરતી સંસ્થાઓ, વિદ્યુત વાહક સંસ્થાઓ અને ઇન્સ્યુલેટર, ઉચ્ચ અને નીચી થર્મલ વાહકતાવાળા શરીર, સરળ અને ખરબચડી સાથે સપાટીઓનું તાપમાન માપવું જરૂરી છે. તેથી, કેટલીક પરિસ્થિતિઓમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય સપાટી થર્મોકોલ અન્યમાં અયોગ્ય છે.

થર્મોકોપલને વેલ્ડીંગ કરીને ધાતુની સપાટીનું તાપમાન માપવું

ઘણી વાર, ગરમ પાતળી ધાતુની પ્લેટ અથવા નક્કર શરીરના તાપમાનને માપવા માટે, થર્મોકોપલ જંકશનને પરીક્ષણ હેઠળની સપાટી પર સીધા સોલ્ડર અથવા વેલ્ડિંગ કરવામાં આવે છે.તાપમાન માપવાની આ પદ્ધતિ માત્ર ત્યારે જ સ્વીકાર્ય ગણી શકાય જો અમુક સાવચેતી રાખવામાં આવે.

પ્લેટની સપાટી અને થર્મોકોપલ્સના કનેક્ટિંગ બોલ વચ્ચેનું ગરમીનું વિનિમય મુખ્યત્વે તેમની સંપર્ક સપાટીમાંથી પસાર થતા ગરમીના પ્રવાહ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે જંકશનની સપાટીનો ભાગ છે અને જંકશનને અડીને આવેલા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ છે. અમુક અંશે, ગરમીનું વિનિમય પ્લેટ અને થર્મોઈલેક્ટ્રોડ જંકશન સપાટીના તે ભાગ વચ્ચેના રેડિયેશન દ્વારા થાય છે જે તેની સાથે સંપર્કમાં નથી.

બીજી તરફ, પ્લેટ અને થર્મોકોપલ થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના સંપર્કમાં આવેલ જંકશન સપાટીનો ભાગ પ્લેટની આસપાસના ઠંડા શરીરના કિરણોત્સર્ગને કારણે થર્મલ ઉર્જા ગુમાવે છે અને જંકશનને ધોવાથી હવાના પ્રવાહમાં સંવહનીય ગરમીનું ટ્રાન્સફર થાય છે.

આમ, જંકશન અને સંલગ્ન થર્મોકોપલ થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ થર્મલ ઊર્જાના નોંધપાત્ર ભાગને વિખેરી નાખે છે જે પ્લેટની સંપર્ક સપાટી દ્વારા જંકશનને સતત પૂરા પાડવામાં આવે છે.

સંતુલનના પરિણામે, જંકશનનું તાપમાન અને પ્લેટની સપાટીના અડીને આવેલા ભાગનું તાપમાન જંકશનથી દૂરસ્થ પ્લેટના ભાગોના તાપમાન કરતા ઘણું ઓછું હોવાનું બહાર આવે છે (જ્યારે પાતળા પ્લેટોના ઊંચા તાપમાનને માપવામાં આવે છે, આ વ્યવસ્થિત માપન ભૂલ સેંકડો ડિગ્રી સુધી પહોંચી શકે છે).

જંકશન ઈલેક્ટ્રોડ્સ અને થર્મોકોલ દ્વારા વિખેરાયેલા ઉષ્મા પ્રવાહની માત્રાને ઘટાડીને આ ભૂલ ઓછી થાય છે. આ હેતુ માટે, શક્ય હોય તેવા સૌથી પાતળા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સમાંથી બનેલા થર્મોકોપલ્સનો ઉપયોગ કરવો ઉપયોગી છે.

થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ પોતાને તરત જ પ્લેટમાંથી દૂર કરવા જોઈએ નહીં, પરંતુ પ્રથમ તેમને થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના ઓછામાં ઓછા 50 વ્યાસ જેટલા અંતરે પ્લેટ સાથે થર્મલ સંપર્કમાં મૂકવું વધુ સારું છે.

તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે જો પ્લેટ અને થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સની સપાટી ઓક્સિડાઇઝ્ડ ન હોય, તો તે પ્લેટ દ્વારા બંધ કરી શકાય છે અને માપેલ થર્મોઇલેક્ટ્રિક પાવર. વગેરે v. થર્મોકોલ થર્મોકોલ જંકશનના તાપમાન સાથે નહીં પરંતુ સપાટી સાથે થર્મોકોલના સંપર્કના બિંદુના તાપમાનને અનુરૂપ હશે.

આ કિસ્સામાં, વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશનનો પાતળો પડ, ઉદાહરણ તરીકે મીકાની પાતળી શીટ, થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ અને પ્લેટ વચ્ચે મૂકવી જોઈએ. રેડિયેશન અને કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરને કારણે થતા નુકસાનને ઘટાડવા માટે, જંકશનની સમગ્ર સપાટી અને થર્મોઈલેક્ટ્રોડ વિસ્તારને થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનના સ્તર સાથે આવરી લેવાની પણ ભલામણ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, રિફ્રેક્ટરી કોટિંગ.

આ સાવચેતીઓનું અવલોકન કરીને, તે સુનિશ્ચિત કરવું શક્ય છે કે ધાતુના ભાગોની સપાટીનું તાપમાન અમુક ડિગ્રીની અંદર માપવામાં આવે છે.

કેટલીકવાર તે થર્મોકોપલનું જોડાણ નથી કે જે મેટલ પ્લેટની સપાટી પર વેલ્ડ કરવામાં આવે છે, પરંતુ તેના થર્મોકોપલ્સ એકબીજાથી અમુક અંતરે છે.

થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના વેલ્ડિંગના બે બિંદુઓ પર પ્લેટોના તાપમાનની સમાનતામાં વિશ્વાસ હોય તો જ ધાતુની સપાટીના તાપમાનને માપવાની આ પદ્ધતિ સ્વીકાર્ય ગણી શકાય. નહિંતર, પરોપજીવી થર્મોઇલેક્ટ્રિક પાવર થર્મોકોપલ સર્કિટમાં દેખાશે. ડી. s પ્લેટ સામગ્રી સાથે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ સામગ્રીમાંથી વિકસિત.

નીચે ધનુષ, પેચ અને બેયોનેટ જેવા થર્મોકોપલ્સનું વર્ણન છે.તેનો ઉપયોગ સ્થિર શરીરની સપાટીના તાપમાનને માપવા માટે થાય છે.

ધનુષ સાથે થર્મોકોપલ (રિબન)

નાક થર્મોકોપલ બે ધાતુઓ અથવા એલોય (ઉદાહરણ તરીકે, ક્રોમેલ અને એલ્યુમેલ) ની સ્ટ્રીપના રૂપમાં બનેલા સંવેદનશીલ તત્વથી સજ્જ છે જેની લંબાઈ 300 મીમી, પહોળાઈ 10 - 15 મીમી છે, સોલ્ડર અથવા વેલ્ડિંગ કપાળ અને 0.1 - 0.2 મીમીની જાડાઈ સુધી વળેલું...

મધ્યમાં સંયુક્ત સાથેના બેન્ડના છેડાને ધનુષ્ય આકારના સ્પ્રિંગ હેન્ડલના છેડે ઇન્સ્યુલેટર પર નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે જેથી બેન્ડ હંમેશા તંગ રહે. તેના છેડાથી માપન ઉપકરણ (મિલીવોલ્ટમીટર) ના ટર્મિનલ્સ સુધી ટેપના બે ભાગો સમાન સામગ્રીમાંથી બનેલા વાયરો છે.

બહિર્મુખ સપાટીના તાપમાનને માપવા માટે, બીમ થર્મોકોપલને મધ્ય ભાગથી તે સપાટીની સામે દબાવવામાં આવે છે જેથી સપાટીને ટેપથી આવરી લેવામાં આવે, ઓછામાં ઓછા જંકશનની બંને બાજુના 30 મીમી વિભાગો માટે.

પિગ થર્મોકોપલ

થર્મોકોપલ બનાવતા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સને રેડ-કોપર ડિસ્કના છિદ્રોમાં સોલ્ડર કરવામાં આવે છે. રચનાની યાંત્રિક શક્તિને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, 2 - 3 મીમીના વ્યાસવાળા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ થાય છે. ડિસ્કની નીચલી સપાટી ("પેચ") તે સપાટીમાં મોલ્ડ કરવામાં આવે છે જેના માટે થર્મોકોલ તાપમાન માપવા માટે બનાવાયેલ છે.

પેચ થર્મોકોપલનું થર્મોઈલેક્ટ્રોમોટિવ બળ પેચની ધાતુ દ્વારા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના બંધ થવાના પરિણામે રચાય છે. સારા સોલ્ડરિંગમાં, આ બંધ થર્મોઈલેક્ટ્રોડ સેગમેન્ટની સમગ્ર સપાટી પર પેચની અંદર ફરી વળે છે.પરંતુ સૌથી નીચા પ્રતિકાર સાથે વિદ્યુત સર્કિટ મુખ્યત્વે પેચની ઉપરની સપાટીના સ્તર દ્વારા રચાય છે, અને આ સ્તરનું તાપમાન મુખ્યત્વે થર્મોઇલેક્ટ્રિક પાવર નક્કી કરે છે. વગેરે v. થર્મોકોપલ્સ.

પેચ થર્મોકોલના ઉષ્મા સંતુલન સમીકરણો સ્ટ્રીપ થર્મોકોલ માટે ઉપર કરવામાં આવેલા સમાન છે, તફાવત એ છે કે પેચની બાહ્ય સપાટીથી સંવહન અને કિરણોત્સર્ગી હીટ ટ્રાન્સફરના પરિણામે વિખરાયેલા ગરમીના પ્રવાહ ઉપરાંત, મહાન મહત્વ એ છે કે તેમની થર્મલ વાહકતાને કારણે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ પેચ દ્વારા ચૂસવામાં આવેલા વિખરાયેલા ઉષ્મા પ્રવાહના ભાગને ધ્યાનમાં લેવું.

નીચેના સંજોગોને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ થર્મલ વાહકતાના ગુણાંકના વિવિધ મૂલ્યો સાથે વિવિધ ધાતુઓ અથવા એલોયથી બનેલા હોય છે. આમ, ઉદાહરણ તરીકે, PP પ્રકારનું પ્લેટિનમ-રોડિયમ થર્મોકોલ થર્મોકોપલ થર્મલ વાહકતાના ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જે બીજા થર્મોકોપલ - પ્લેટિનમ કરતા અડધું છે.

જો થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સનો વ્યાસ સમાન હોય, તો થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના થર્મલ વાહકતા ગુણાંકના મૂલ્યોમાં તફાવત એ હકીકત તરફ દોરી જશે કે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના વિદ્યુત સંપર્કના સ્થળોએ તાપમાનનો તફાવત રચાય છે. પેચ, જે થર્મોકોપલ સર્કિટમાં પરોપજીવી થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઊર્જાના દેખાવ તરફ દોરી જશે. વગેરે સાથે

પિન થર્મોકોલ

આ પ્રકારના થર્મોકોપલ્સનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્રમાણમાં નરમ ધાતુઓ અને એલોયની સપાટીના તાપમાનને માપવા માટે થાય છે. બેયોનેટ થર્મોકોપલ માટે, પૂરતા પ્રમાણમાં સખત એલોયથી બનેલા થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે 3-5 મીમીના વ્યાસવાળા ક્રોમેલ અને એલ્યુમેલ.

થર્મોકોપલ થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સમાંથી એક માથા પર નિશ્ચિતપણે નિશ્ચિત છે, અને બીજો તેની ધરી પર આગળ વધી શકે છે, અને બિન-કાર્યકારી સ્થિતિમાં, તેનો અંત પ્રથમ થર્મોઈલેક્ટ્રોડના અંતની નીચે વસંત દ્વારા ખેંચાય છે. બે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના છેડા નિર્દેશિત છે.

જ્યારે થર્મોકોપલને નોંધપાત્ર કદના ઑબ્જેક્ટ પર લાવવામાં આવે છે, ત્યારે ઑબ્જેક્ટની સપાટી પ્રથમ જંગમ થર્મોઈલેક્ટ્રોડની ટોચને સ્પર્શે છે. માથા પર વધારાના દબાણ સાથે, થર્મોઈલેક્ટ્રોડની ટોચ વસ્તુની સપાટીને મળે ત્યાં સુધી થર્મોઈલેક્ટ્રોડ તેમાં પ્રવેશે છે. બંને બિંદુઓ પછી ઑબ્જેક્ટની સપાટી પરની સપાટીની ઑક્સાઈડ ફિલ્મને વીંધે છે અને આ ધાતુ થર્મોકોલના ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટને બંધ કરે છે.

થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના છેડાને સારી રીતે શાર્પ કરવા સાથે, થર્મોકોપલ બિન-ફેરસ ધાતુઓની સપાટીના તાપમાનને નરમ, સરળતાથી વીંધી શકાય તેવી ઓક્સાઇડ ફિલ્મ સાથે માપવા માટે વિશ્વસનીય પરિણામો આપે છે.

બ્લન્ટ ટીપ્સ સાથે બેયોનેટ થર્મોકોલનો ઉપયોગ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે ઑબ્જેક્ટ સાથેના બે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સની સંપર્ક સપાટીઓ પ્રમાણમાં મોટી થઈ જાય છે, પરિણામે ઑબ્જેક્ટની સપાટીઓ તે સ્થાનો પર ઠંડી પડે છે જ્યાં થર્મોકોપલ્સનો છેડો સ્પર્શે છે અને થર્મોકોલ સ્પષ્ટ રીતે ઓછો અંદાજિત તાપમાન રીડિંગ્સ આપે છે. જો કે, પહેલાથી જ 20 - 30 સેકન્ડ પછી, ઑબ્જેક્ટની આસપાસના વિસ્તારોમાંથી આવતી ગરમી ઠંડા થયેલા વિભાગને અને તેની સાથે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના છેડાને ગરમ કરે છે.

આમ, સંપર્કની ક્ષણે અસ્પષ્ટ અંત સાથેનો બેયોનેટ થર્મોકોલ ઑબ્જેક્ટના તાપમાનનું ઓછું અનુમાનિત રીડિંગ આપે છે, જે પછી, થોડીક સેકંડમાં, તેના રીડિંગ્સ વધે છે, અસિમ્પ્ટોટિક રીતે સ્થિર મૂલ્યની નજીક આવે છે.આ સ્થિર મૂલ્ય ઑબ્જેક્ટની સપાટીના તાપમાનના વાસ્તવિક મૂલ્ય કરતાં વધુ અલગ છે, ઑબ્જેક્ટ સાથે થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સના બ્લન્ટ છેડાની સંપર્ક સપાટી જેટલી વધારે છે.

સપાટીના થર્મોકોપલ્સનું માપાંકન

સપાટીના થર્મોકોલનું સ્થિર તાપમાન સપાટીના માપેલા તાપમાન કરતાં ઓછું છે જેની સાથે થર્મોકોલ સંપર્કમાં છે. આ તાપમાન તફાવત મોટે ભાગે તેની બાહ્ય સપાટીથી ગરમી સ્થાનાંતરિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સપાટીના થર્મોકોલના કેલિબ્રેશનને કારણે ગણી શકાય, કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓની નજીક આવે છે.

આ સ્થિતિથી, તે અનુસરે છે કે થર્મોકોપલ સપાટીઓની માપાંકન લાક્ષણિકતા સમાન થર્મોઈલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા રચાયેલી થર્મોકોપલની લાક્ષણિકતાથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે, પરંતુ ઉદાહરણ સાથે સરખામણી કરવાની પદ્ધતિ દ્વારા માપાંકિત કરવામાં આવે છે, જ્યારે તેઓ એક સાથે થર્મોસ્ટેટેડ જગ્યામાં ડૂબી જાય છે.

તેથી, સપાટીના થર્મોકોલ્સને થર્મોસ્ટેટ્સમાં નિમજ્જન દ્વારા માપાંકિત કરી શકાતું નથી (થર્મોકોપલ્સનું માપાંકન કરવા માટે પ્રવાહી લેબોરેટરી હીટિંગ થર્મોસ્ટેટ્સ). તેમના પર એક અલગ કેલિબ્રેશન ટેકનિક લાગુ કરવી આવશ્યક છે.

સપાટીના થર્મોકોલ્સને પાતળા-દિવાલોવાળા પ્રવાહી થર્મોસ્ટેટની બાહ્ય ધાતુની સપાટી પર જરૂરી દબાણ લાગુ કરીને માપાંકિત કરવામાં આવે છે. થર્મોસ્ટેટની અંદરના ગરમ પ્રવાહીને સારી રીતે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને તેનું તાપમાન કેટલાક નમૂના ઉપકરણ વડે માપવામાં આવે છે.

થર્મોસ્ટેટની બાહ્ય સપાટી થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનના સ્તરથી આવરી લેવામાં આવે છે. થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન બાહ્ય સપાટીના માત્ર એક નાના વિસ્તારને આવરી લેતું નથી, જે થર્મોસ્ટેટની આશરે અડધી ઊંચાઈ છે, જેના પર થર્મોકોલ લાગુ કરવામાં આવે છે.

આ ડિઝાઇનમાં, સપાટીના થર્મોકોલની નીચે થર્મોસ્ટેટની ધાતુની સપાટીનું તાપમાન, ડિગ્રીના થોડા દસમા ભાગથી વધુ ન હોય તેવી ભૂલ સાથે, થર્મોસ્ટેટમાં પ્રવાહીના તાપમાન સમાન ગણી શકાય.