任务三 热电偶

项目二温度测量

任务三热电偶知识目标：1.理解热电偶温度检测原理；2.了解热电偶结构及分类；3.了解热电偶实际应用及接线。能力目标：1.能用万用表测量热电偶的热电势；2.能把热电偶与温度数显表接线。素质目标：1.培养学生独立思考和全面分析问题的能力；2.提升学生举一反三的能力；3.鼓励学生积极通过实际生产、生活中的实例达到学习知识技能的目的。任务三热电偶【任务引入】

在工业中，除了用热电阻测量温度以外，热电偶测量温度也是常用的一种手段，比如说煤炭化验仪。那么热偶阻测温和温度计测温有什么不同呢？带这个问题，我们来观察一下下面这个实验：如图2-3-1所示为热电偶与温度计，分别把热电偶放在常温、热水、开水，用万用表测量热电偶的热电动势值填入下表，对比温度值和对应的热电动势之间的关系，通过对比你发现什么规律。图2-3-1热电偶与温度计任务三热电偶状态温度计数值/热电动势/mV常温

开水

K型热电偶记录表E型热电偶记录表状态温度计数值/热电动势/mV常温

开水

任务三热电偶一、热电偶的工作原理

热电偶是一种感温元件,是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,再通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。

热电偶将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接点之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。图2-3-2热电偶原理任务三热电偶二、热电偶的结构、分类及冷端温度补偿

1.热电偶的分类（1）按材料来分

热电偶按材料的不同可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。任务三热电偶（2）按结构来分1）普通装配式热电偶

热电极直径一般为0.35-3.2mm。绝缘套管可防止两个热电极短路，一般采用陶瓷材料。保护套管在最外层，增加防护，并防止热电偶被腐蚀或受火焰和电流的直接冲击。接线盒用于固定接线座和接线外接导线，一般采用铝合金材料，盒盖用线圈加以密封以防污物进入，如图2-3-3所示。图2-3-3普通型热电偶任务三热电偶2）铠装式热点偶

铠装式热点偶也称缆式热电偶，它是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配工艺制成坚实的组合体，外形如图2-3-4所示。其套管可长达100m，管外径最细为0.25mm。铠装热电偶以实现标准化、系列化，它具有体积小、动态响应快、柔性好、便于弯曲、强度高等优点，因此被广泛用于工业生产，特别是高压装置和狭窄管道温度的测量。图2-3-4铠装热电偶任务三热电偶3）薄膜热电偶

薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构热电偶，如图2-3-5所示。它的测量端既小又薄，热容量很小，动态影响快。可以用于微小面积上的温度测量以及快速变化的表面为温度测量。测量时薄膜热电偶用特殊粘合剂紧贴在被测表面，由于受粘合剂的限制，测量温度范围一般为-200到300℃。图2-3-5薄膜热电偶任务三热电偶（3）按热电偶丝材料来分

分度号为Ｓ，也称为单铂铑热电偶，该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。其特点是精度高，在所有热电偶中，准确度等级是最高的，通常用作标准或测量较高的温度。1）铂铑10－铂热电偶任务三热电偶

分度号为Ｒ，也称为单铂铑热电偶，该热电偶的正极为含13%的铂铑合金，负极为纯铂，同S型相比，它的电势率大15%左右，其它性能几乎相同。2）铂铑13－铂热电偶3）铂铑30－铂铑6热电偶

分度号为Ｂ，也称为双铂铑热电偶，该热电偶的正极是含铑30%的铂铑合金，负极为含铑6%的铂铑合金，在室温下，其热电势很小，故在测量时一般不用补偿导线，可忽略冷端温度变化的影响。任务三热电偶

分度号为Ｋ，该热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金，负极为含硅3%的镍硅合金（有些国家的产品负极为纯镍）。可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。4）镍铬－镍硅（镍铝）热电偶5）镍铬硅－镍硅热电偶

分度号为Ｎ，该热电偶的主要特点是：在1300℃以下调温抗氧化能力强，长期稳定性及短期热循环复现性好，耐核辐射及耐低温性能好。任务三热电偶

分度号为T，T型热电电偶,该热电偶的正极为纯铜，负极为铜镍合金（也称康铜），其特点是在贱金属热电偶中它的准确度最高、热电极的均匀性好，一般在氧化性气体中使用时，温度不能超过300℃，在-200～300℃范围内，它们灵敏度比较高。6）铜－铜镍热电偶7）铁－康铜热电偶

分度号为J，J型热电偶,该热电偶的正极为纯铁，负极为康铜（铜镍合金），具特点是价格便宜,适用于真空氧化的还原或惰性气体中。8）镍铬－铜镍（康铜）热电偶

分度号为Ｅ，Ｅ型热电偶是一种较新的产品，它的正极是镍铬合金，负极是铜镍合金（康铜），其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，灵敏度最高。任务三热电偶2.热电偶的结构图2-3-6热电偶结构示意图任务三热电偶

（1）插入深度3.影响热电偶测量准确性的因素（2）响应时间

（3）热阻抗增加（4）热辐射任务三热电偶

（1）补偿导线法4.热电偶冷端的温度补偿（2）计算校正法

Ｅ（T，0）＝Ｅ（T，T0）＋Ｅ（T0，0）

（3）冷端恒温法（4）补偿电桥法任务三热电偶

1.热电偶在机械行业中的应用三、热电偶的应用2.热电偶在火电厂主蒸汽温度测量中的应用

3.热电偶在石油化工行业中的应用任务三热电偶【案例分析】热电偶在炼铁高炉系统应用温度检测如图2-3-7所示是某炼铁厂高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。所以高炉炉体布满温度检测仪表，安装位置不同，炉体内温度不同，选用温度检测仪表也不同。任务三热电偶图2-3-7炼铁高炉结构示意图

小料斗小料钟煤炉气管大料斗大料钟炉身外壳耐火砖层炉体支架热风管环炉热风管热风咀出渣口