Таблица IX.20 Градуировочная таблица термопары хромель - золото + 0,07% железа в интервале 2-273 К- Свободные концы при 273,16 К [14]

Е. мкВ

Е. мкВ

5262,72 5251,15 5238,61 5225,25 5211,18 5196,52 5181,35 5165,76 5149,83 5117,19 5083,87 5050,20

5016,40 4982,64 4949,01 4915,57 4882,35 4849,34 4816,52 4783,86 4751,32 4718,86 4686,44 4654,03

Е, мкВ

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

4572,84 ПО

Е. мкВ

4491,09 4408.47 4324,78 4239,88 4153,82 4066,37 3977,75 3888,00 3797,18 3705,37 3612,59

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

3424,30 3232,53 3037,44 2839,21 2638,04 2434,16 2227,79 2019,18 1808,53 1595,99 1381,69 1165,71

Е. мкВ

230 240 250 260 270 273

948,13 729,14 509,07 288,58 68,87 3,37

Таблица IX.21

Градуироеочная таблица термопары медь - золото-\-+0,035% железа в интервале 2-273 К. Свободные концы при &=С [32]

Таблица IX.22

Г радуировочная таблица термопары хромель-золотой +0,035% железа в интервале 2-273 К. Свободные концы при 0° С [32]

т. к

Е, мкВ Т, К

Е, мкВ

2,11 2,45 3.14 3,42 4,24 12,81 14,03 16,10 18,40 21,75 24,60 29,02 35,40 39,83

1267,1 1266,2 1254,8 1251,2 1239,7 1118,1 1100,1 1070,0 1038,0 994,0 959,1 909,2 844,7 804,1

43,46 53,56 65,18 77,67 85,67 95,68 106,45 122,64 141,97 167,09 182,48 212,54 240,01 273,15

773,1 693,7 614,0 538,9 496,4 446,8 398,1 331,2 266,6 194,1 155,8 92,0 43,9 0,0

т, к

Е, мкВ Т, К

Е, мкВ

2,37 3,19 4,21 12,42 15,17 18,42 20,33 24,59 29,18 34,52 36,81 41,02 45,86 51,10

4866,3 4857,7 4844,8 4713,4 4668,0 4615,0 4584,6 4518,4 4450,1 4373,5 4341,1 4282,2 4214,5 4141,2

56,98 66,81 77,59 87,96 99,77 119,08 139,99 160,33 179,76-199,27 219,33 239,25 259,25 273,09

4057,5 3914,3 3751,1 3588,5 3395,9 3066,3 2691,2 2310,9 1934,9 1546,7 1136,8 721,4 298,8 2.1

где в качестве одной из ветвей взяты медь и хромель, а другой -медь, легированная железом, приведены на рис. IX.3, коэффициенты термоЭДС для этих термопар - на рис. IX.4. Чув-

7 6 5 4 3 2

fX мкВ/К 30

100 200 300 ГК

Рис. IX.3. Зависимость термоЭДС от температуры для Термопары:

/ - хромель медь + 0,15% железа; 2 - хромель - медь+0,07% железа; а - медь-медь + 0,15 % железа. Свободные концы при 273,16 К [2].

Рис. IX .4. Зависимость коэффициента термоЭДС от температуры для термопар:

; хромель - медь + 0,15% железа; 2 хромель - медь + 0,07% железа; а- медь -

медь+0,15% железа [2].

а МкВ/К

15 10

100 200 Г К

Рис. IX.5. Зависимость коэффициента термоЭДС термопар Pd + 0,8% Сг+0,6%Ru - Au + 0,07% Fe от температуры [4].

Рис IX.6. Зависимость термоЭДС от температуры для термопар Pd + 0,8% Сг + + 0,6% Ru-Ли+ 0,07% Fe ]4].

ствительиость в области температур 10-273 К термопар с ветвями из меди+ 0,15% железа несколько выше, чем у меди +0.07% железа. Термопары могут быть использованы для измерений от низких до комнатных температур [2].

Термопары палладий -}- хром-}-рубидий - золото + железо. Электроды термопары имеют следующий состав: палладий + 0,8% хрома + + 0,6% рубидия - золото + 0,07% железа. Обладают ббльшим коэффициентом термоЭДС в интервале от 2 до 100 К по сравнению с другими типами термопар. При повышенных температурах термоЭДС резко убывает, что уменьшает погрешности, обусловленные нестабильностью температуры термостатированного спая. Градуировка приведена на рис. IX.5 и IX.6.

2. Средиетемпературные термопары

Термопары с электродами из железа и константана, хромеля и кои-стантана. Термопара железо - константан широко используется в промышленности [10, 22]; она имеет большую чувствительность, надежна, может применяться в окислительных (до 750° С) и восстановительных (до 1000° С) атмосферах. При достаточно больших сече-

мкВ/К - . £0

70 60 50

40 30 20 10.

I I .......I. I 1, 1, 111

-200 0 200 600 1000 ГС -200 О 200 400 600 800 < °С

Рис. IX.7. Зависимость термоЭДС от температуры для термопар хромель - константан в интервале от - 200 до 1000° С. Свободные концы при 0°С [24].

Рнс. IX.8. Зависимость коэффициента термоЭДС для термопар хромель - константан в интервале от -200 до 1000° С [24].

ниях электродов срок службы составляет около 1000 ч. Стабильность и воспроизводимость удовлетворительные до 500° С. Погрешность измерения температуры 0,1-0,5* С при температурах ниже 300°С и 1-3° С при температурах выше 300С. Термопара относительно стабильна при облучении нейтронами. Градуировка термопары железо - константан приведена в табл.IX. 10.

Термопару хромель - константан удобно применять в тех случаях, когда необходимы высокий коэффициент термоЭДС н низкая

ч о

>а а

§

CD

со сГ

а, 2 +

СЧ 1Л

со со

°1

+ <

СЧ 1Л

со о

СО-СО со

СО-СО

< t

s<

о

о со

со СЧ

теплопроводность ветвей. Максимальная рабочая температура в окислительной атмосфере - около 1000° С. Погрешность измерения температуры менее 1°С при температурах ниже 300° С; в диапазоне 300-1000° С погрешность составляет ориентировочно 1-3°С. Зависимость термоЭДС от температуры горячего спая приведена на рис. IX. 7, зависимость коэффициента термоЭДС от температуры - на рис. IX.8.

Термопары с электродами нз сплавов, содержащих палладий. Разработаны в качестве заменителя термопар платинородий - платина. Среди них термопары типа паллаплат с положительными электродами из сплавов платины с добавками родия, иридия и отрицательными ветвями из сплавов золото +(30-40)% палладия, легированных платиной или никелем.

Термопары платинель I и платинель II разработаны для измерений температуры газотурбинных двигателей. Платинели имеют высокую стабильность до 1300° С, после 1000 ч их градуировка изменяется всего на несколько градусов. Термопары стабильны и в других атмосферах (в смеси влажного водяного пара с углекислым газом и в водороде).

Термопары платинородий - палладий разработаны для измерения температур до 1400° С. Сведения о перечисленных термопарах приведены в табл. IX.23, градуировка термопары платинель II - в табл. IX.24.

Термопары на основе палладневых сплавов разработаны и для использования в качестве датчиков электроизмерительных приборов. Применяются также термопары серебро - палладий [37].

Таблица IX.24

Градтровочная таблица термопары платинель II. Свободные концы при 0° С [S7]

О, 100 2001 300: 400 500-6001 700 800 900 lOOOi 1100. 1200! 1300,

ТермоЭДС. мВ

0,00 3,30 7,12 11,22 15,67 20,16 24,66 29,12 33,44 37,59 41,57 45,85 48,94 52,31

0,31 3,66 7,52 11,72 16,11 120,61 25,11 29,56 33,86 138,00 41,96 45,12 49,28

0,63 4,02 7,93 12,15 16,56 21,08 25,66 130,00 34,28 38,40 42.34 46,09 49,63

0,94 4,40 8,34 12,58 17,01 121,51 26,02 130,47 34,70 38,81 42,73 46,46 49,94

1,26

4,70 8,75 13,02 17,46 21,86 26,46 30,87 35,12 39,21 43,11 46,81 50,31

1,58 5,15 9,17 13,46 17,90 22,41 26,91 31,30 35,54 39,60 43,49 47,17 ,50,65

1,92 5,54 9,58 13,90 18,35 22,86 27,36 31,78 35,95 40,00 43,86 47,53 50,98

2,26 5,93 10,01 14,34 18,80 23,31 27,80 32,16 36,36 40,40 44,24 47,88 51,32

2,61 6,32 10,43 14,78 19,26 23,86 28,24 32,59 36,78 40,79 44,61 48,24 51,65

2,96 6,71 10,86 15,22 19,71 24,21 28,68 33,01 37,19 41,18 44,98 48,59 51,98

3. Высокотемпературные термопары

Это термопары относительно кратковременного использования. Их стабильность нарушается из-за высокой подвижности и активности атомов любых элементов при высоких температурах [9,11], приводящих к взаимодействию материалов электродов с окружающей средой [34 , 37] и диффузии материала одной ветви в другую- Укрупнение зерен при повышенной температуре также приводит к нестабильности, поэтому предлагается использовать ветви из монокристаллов [36]. Причиной нестабильности является также различная интенсивность испарения компонентов сплавов электродов, поэтому целесообразно применять несоставный чистый материал, испарение которого не должно изменять термоЭДС [29]. Механические свойства и стабильность нарушаются и из-за 1 избирательного поглощения га- £мВ зов материалами электродов. Поэтому большинство высокотемпературных термопар имеют

Рис. IX.9. ТермоЭДС термопар на основе платины и родия:

i - Pt - Rh; 2 - Pt - Pt + 8%Rh; 3 - Pt-Pt+10% Rh; 4 -Pt + + 6% Rh - Pt + 30% Rh- 6 - Rh -Rh + 8% Re: 6 - Pt -t- 20% Rh Pt + 40% Rh 191.

узкие области применения как по температурному диапазону и времени работы, так и по условиям работы (вакуум, инертная атмосфера, восстановительная среда н т. д.).

Термопары из платины и родия. Используются для измерений температур в интервале О-1800° С. Соотношения платины и родия могут быть различными. Термопара 90% Pt +10% Rh является стандартной для международной шкалы температур.

В начальные периоды врем.енн прн использовании исходных материалов высокого качества можно воспроизводить температуру с тлностью 0,1° С до 1100° С. При длительных выдержках диффузия родия в платину ухудшает показания. Уменьшение этого эффекта достигается добавлением к платиновому электроду родия. Применение родия в двух ветвях улучшает также прочность термопар при высоких температурах. В качестве изоляционных и защитных материалов могут использоваться AI2O3 и ВеО, наличие кремнезема недопустимо [7, 9, 22, 35]. Сведения о термопарах приведены в табл. IX.5, IX.7. IX. 10, IX.25 и на рис. IX.9.

Термопара из Pt + 20% Rh - Pt + 40% Rh с защитной оболочкой из окиси алюминия до 1800° С обладает нестабильностью не более 10° С. Термопару с электродами такого состава можно применять для измерений и до 1900°С; развиваемые ЭДС при 1500°С-3,18мВ, при 1600°С-3,61 мВ, при 1700°С-4,07мВ, при 1800°С-4,53мВ. Термопары с электродами из Pt + 5% Rh -Pt + 20% Rh при температуре 1500°С развивают 9,62 мВ, при 1600°С-10,59, при 1700° С -11,57 мВ, при 1800° С -12,55 мВ; после 15 ч работы при 2500° С оии изменяют показания не более чем на 9° С. Термопары из Pt + + 6% Rh - Pt+30% Rh после 200 ч работы при 1500° С изменяют пока-