Хромель копель это что
Хромель-копель
Смотреть что такое «Хромель-копель» в других словарях:
ХРОМЕЛЬ-КОПЕЛЬ — термоэлектроды термоэлектрических преобразователей, состоящие из двух металлов хромеля и копеля. Предельная кратковременно измеряемая температуpa 800°С, рабочая температура 200 600°С … Металлургический словарь
копель — сплав Cu (основа) с Ni (копель43%) и Mn (копель0,5%). Изготовляют термопары (хромель копель и железо копель), компенсационные провода, реостаты, детали нагревательных устройств. Максимальная рабочая температура копель600ºC. * * * КОПЕЛЬ КОПЕЛЬ,… … Энциклопедический словарь
хромель — я; м. Сплав никеля с хромом, обладающий устойчивостью при высоких температурах. * * * хромель (от хром и никель), сплав Ni (основа) с Cr (8,5 10%). Изготовляют термопары (хромель алюмель, хромель копель), компенсационные провода. Максимальная… … Энциклопедический словарь
Копель — медно никелевый сплав, содержащий Копель43% Ni и Копель0,5% Mn. По химическому составу, физическим и механическим свойствам К. близок к Константану, температура плавления К. около 1290°С. Из всех медно никелевых сплавов К. обладает… … Большая советская энциклопедия
прецизионные сплавы — (от франц. précision точность), металлические сплавы с особыми физическими свойствами (магнитными, электрическими, тепловыми, упругими) или с редким сочетанием свойств, обусловленных точностью химического состава, отсутствием примесей,… … Энциклопедический словарь
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ — термопары устройства с металлическими термоэлектродами, предназначенные для измерения температуры. Изготовляют термоэлектрические преобразователи следующих типов: ТВР вольфрам рениевые, ТПР платино родиевые, ТПП платинородий плати новые, ТХА… … Металлургический словарь
Термопара — Датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие Т. основано на эффекте Зеебека (см. Термоэлектрические явления). Если … Большая советская энциклопедия
Основные характеристики стандартных термопар — Тип Материал термоэлектродов Измеряемая температура, °С Термо э.д.с, мВ/100°С Погрешность, °С кратковременная длительная … Химический справочник
Хромель и его физические свойства, состав и характеристики
Для измерения температуры в промышленности применяются так называемые термопары. Они состоят из 2-х разнородных металлических проводников. Суть работы заключается в эффекте Зеебека: при погружении одного конца элемента в среду, на другом конце образуется разница температур вследствие различных термических характеристик металлов проводников.
Состав хромеля
Сплав хромель, как и любая техническая продукция, имеет требования к производству и составу. Частично они регламентированы ГОСТ 1790-2016, где предъявляются требования к проволоке для производства термоэлектродов. Хромель имеет следующий химический состав (в %):
В состав сплава хромель также входят примеси: мышьяк, железо, углерод, свинец и некоторые другие. Сумма примесей может достигать 1,5%.
Алюмель, который часто используется в паре с хромелем, имеет состав:
Способ производства
Хромель и алюмель – одни из самых трудоёмких в производстве. Сложность технологического процесса заключается в необходимости строгого контроля пропорций компонентов во время плавления, так как ключевые характеристики конечного продукта обусловлены в основном соотношением материалов. Составы производят в индукционных печах различной частотности.
Порядок плавления следующий. Большую часть хрома загружают в жидкую ванну, оставляя несколько килограмм для коррекции. Затем вводят никель и одновременно флюс. Плавление ведется в интенсивном режиме. Раскисление металла производится добавлением марганца и магния. Затем проводится определение термоэлектродвижущей силы и корректировка содержания хрома.
Аналогичным способом производятся другие никелевые сплавы. Различия заключаются в очередности загрузки материалов и окислителях. Например, производство сплава алюмель производится следующим образом. Загружаются никель и флюс, уже после этого остальные компоненты. В качестве окислителя используется магний. Таким образом получают алюмелевые сплавы, хромель и копель.
Свойства хромеля
Широкое распространение в производстве сплав получил благодаря своим полезным свойствам: жаростойкости и способности к термоэлектродвижущей силе. Рабочая температура хромеля достигает 1100 °С, температура плавления — 1500 °С. Малая инерционность позволяет измерять даже незначительную разность показателей.
Соединение отличают высокая пластичность, ковкость и стойкость к коррозии. Предел прочности изделий из хромеля достигает 550 Мпа. Стоит отметить небольшую массу материала.
Этот проводник отличается высокой устойчивостью к воздействию большинства химических соединений, в том числе кислотных сред. Практически единственная слабость хромеля – соединения на основе серы, в особенности серная кислота. Под воздействием химических соединений серы он утрачивает свои характеристики, деформируется и разрушается.Стоит отметить, что при физической деформации электродов искажаются показания измерений. Алюмель обладает очень схожими характеристиками.
Таким образом, ключевые свойства сплава хромеля:
Область применения
Самое широкое применение состав получил в виде проволоки. Её применяют в качестве нагревательных элементов, резисторов, компенсационных проводов, реостатов.
Термопара хромель алюмель
Алюмель в такой паре является отрицательным, а хромель положительным элементом. Такое сочетание имеет термоэлектрические характеристики близкие к линейной. Это позволяет показывать высокую чувствительность и высочайшую точность измерений.
Пара хромель алюмель относится к датчикам общего применения. Изделия обычно имеют вид щупов. Применяются для измерения показателей в инертных и окислительных средах. Выгодно отличаются от других пар при работе в среде высокой радиоактивности.
Изделия из сплавов хромель-алюмель могут применяться практически в любой сфере от промышленности до лабораторий. Алюмель также применяется как термоэлектродный провод в конструкции измерительных приборов.
Термопара хромель-копель
Этот элемент используется для бесконтактного метода измерения достаточно высоких температур, т. е. без непосредственного контакта термоэлектрода с источником тепла. Применяются для постоянного мониторинга теплового режима на промышленности и в лабораторных исследованиях. Рабочая температура такой пары колеблется в зоне от 200 °С до 600 °С.
Это относительно простая и надежная в использовании термопара, которая показывает достаточно высокую степень точности измерений. Отличается высокой жаропрочностью, прекрасными термоэлектрическими свойствами. Может быть использована в различных средах и сферах деятельности. Даже чувствительность к деформациям нельзя в полной мере назвать недостатком, ведь она никак не сказывается на точности и качестве измерений.
Таким образом, хромель широко применяется в различных областях науки и производства, благодаря своим характеристикам и приемлемой стоимости.
Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля. Это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств
Термоэлектродные сплавы
Термоэлектродные сплавы – это группа сплавов, применяемых для создания термопар и других элементов термоэлектрических устройств. Работа термопары основана на возникновения термической электродвижущей силы (ТЭДС) в месте контакта двух разнородных металлов. Эта сила зависит от температуры, что дает возможность ее измерения. Кроме температуры, Термо-ЭДС зависит от типа термопары, то есть, от составляющих ее материалов.
Общие требования к материалам для термопар
Поскольку термопары являются ключевыми компонентами измерительных приборов, к материалам, из которых они изготавливаются, предъявляется множество требований.
Всем этим требованиям соответствуют никелевые и медно-никелевые сплавы, легированные специальными добавками. Сплавы производятся как термопарная проволока, лента или круг.
Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля
Алюмель
Это сплав на основе никеля, содержание которого составляет около 93,5 %. Вместе с никелем, в качестве примеси, в состав входит кобальт в количестве 0,6—1,2 %. Содержание других элементов – алюминия, углерода, железа, марганца, кремния колеблется от 0,1 до 2,4 %.
Проволока алюмель применяется в качестве элемента термопары хромель-алюмель (тип К), а также как термоэлектродные провода, входящие в конструкцию измерительных приборов.
Допустимый максимум температуры зависит от диаметра проволоки. При диаметре менее 1,2 мм верхняя граница диапазона измерений опускается до 800 о С (1000), а при диаметре меньшем 0,5 мм – до 600 о С (800). Здесь в скобках указаны величины для сплава с расширенным рабочим диапазоном.
Хромель
Хромель по своему составу близок к алюмели. Основой также является никель с примесью кобальта. Содержание алюминия, кремния и марганца намного ниже.
Хромель имеет удачное сочетание уровня ТЕРМО ЭДС и его стабильности с повышенной термостойкостью: плавится при 1500 о С, максимальные температуры измерений – такие же, как у алюмели (для версии «хромель Т»). Сплав устойчив к коррозии в агрессивных средах. При высокой температуре на поверхности изделия появляется стойкая пленка окислов зеленоватого оттенка, защищающая металл от дальнейшего разрушения.
Термо-ЭДС довольно высока, но главное – это практически линейная характеристика и стабильность во времени в широком диапазоне температур.
Лента и проволока хромель используется для производства термопар типов Е, К, L (сплавы хромель-Т и хромель-ТМ) и для изготовления компенсационных проводов (хромель-К и хромель-КМ).
Копель
Это медно-никелевый сплав. Медь в нем служит основой, ее содержание – около 55 %. Никеля вместе с примесью кобальта содержится 42,5—44 %. Из других компонентов наибольшая доля приходится на марганец – до 1 %. Остальное – это железо, углерод, кремний в количествах, измеряемых сотыми долями процента.
Копель имеет невысокий верхний предел измерений – 600 о С (до 800 о С – по спецзаказу). В паре с железом, медью и хромелем обладает высоким термо-ЭДС, что повышает точность измерений. Термопара хромель-копель при 500 о С выдает напряжение 40,3 мВ, тогда как ближайший «конкурент», железо-константан, показывает лишь 37 мВ. ТЕРМОЭДС большинства других термопар при тех же условиях не превышает 10 мВ. (Здесь приведены табличные значения из ГОСТ Р 8.585-2001).
Константан
Этот сплав на медно-никелевой основе по составу близок к копелю. В нем немного больше меди и чуть меньше никеля. Константан обладает высоким электросопротивлением и его слабой зависимостью от температуры, за что и получил свое название.
Высокое удельное сопротивление константана находит применение при изготовлении из него резистивных и нагревательных элементов. В паре с хромелем медью и железом этот сплав дает высокие значения ТЭДС, немного отставая в этом от копеля.
Проволока из константана применяется для изготовления термопар типов Е, Т и J. Высокотемпературная область применения термопар типа Т (медь-константан) ограничена 400 о С.
Термоэлектродные сплавы в компании «ПАРТАЛ»
Компания «ПАРТАЛ» предлагает большой ассортимент прецизионных, легированных и специальных сплавов.
Мы поставляем медно-никелевые и никелевые сплавы для производства измерительных приборов, для использования в промышленных и научных лабораториях.
«ПАРТАЛ» – это крупный поставщик никелевых сплавов на российском рынке.
Собственное развитое производство позволяет нам предлагать качественные сплавы по выгодным ценам.
Хорошо налаженная логистика избавляет наших клиентов от длительного ожидания поставки.
Типы термопар
Хромель-алюмель тип К
Минусами является высокая деформация электродов и нестабильная ЭДС.
Хромель-алюмель или термопара типа К не применяется в среде с содержанием О2 более чем 3%. При большем содержании кислорода хром окисляется и снижается термическая ЭДС. Тип К с защитным чехлом можно использовать в переменной окислительно-восстановительной атмосфере.
Для защиты термопары ХА применяется оболочка из фарфорового, асбестового, стекловолоконного, кварцевого, эмалевого материала или высокоогнеупорных окислов.
Чаще всего хромель-алюмель выходит из строя из-за разрушения алюмелевого электрода. Происходит это после нагревания электрода до 650 градусов в серной среде. Предотвратить коррозию алюмели можно лишь исключив попадание серы в рабочую среду термопары.
Хром портится из-за внутреннего окисления, когда в атмосфере содержится водяной пар или повышенная кислотность. Защитой является применение вентилируемой защиты.
Хромель-копель тип L
Положительным электродом у термопары типа L является хромель, а отрицательным – копель. Рабочая среда – окислительная или с инертно газовой составляющей. Возможно применение в вакууме при повышенной температуре короткое время. Используя хорошую газоплотную защиту ТХК можно использовать в серосодержащей и окислительной среде. В хлорной или фторсодержащей атмосфере возможна эксплуатация, но только до 200 градусов.
Железо-константан тип J
Положительным электродом у термопары типа J есть технически чистое железо, а отрицательным – медно-никелевый сплав константан.
ТЖК устойчива к окислительной и восстановительной среде. Железо при температурах от 770 0С поддается магнитным и ↔- превращениям, влияющим на термоэлектрические свойства. Нахождение термопары в условиях больше 760 0С не способно далее в точности измерять показатели температуры нижеуказанных цифр. В данном случае ее показания не соответствуют градуировочной таблице.
Скоки эксплуатации зависят от поперечного сечения электродов. Диаметр должен соответствовать измеряемым показателям.
В условиях температур выше 500С с содержанием серы в атмосфере рекомендуется применять защитный газоплотный чехол.
Вольфрам-рений тип А-1, А-2, А-3
Отлично измеряет температуры до 1800 градусов. В промышленности используется для измерения показателей около 3000 0 С. Нижний предел ограничивается – 1300 0 С. Можно эксплуатировать в аргоновой, азотной, гелиевой, сухой водородной и вакуумной средах.
ТВР характеризуется механической устойчивостью даже в условиях высокой температуры, справляется со знакопеременными нагрузками и резкими тепловыми сменами. Удобна в установке и практически не теряет свойств при загрязнении.
Минусы: низкая производимость термо-ЭДС; при облучениях нестабильная термо-ЭДС ; падение чувствительности при 2400 0 С и более.
Более точные результаты у сплавов ВАР5/ВР20 наблюдаются при длительном измерении, что не так характерно для сплавов ВР5/20.
В ТВР электроды изготавливаются из сплавов ВР5 – положительный и ВР20 – отрицательный; ВАР5 – положительный и ВР20 – отрицательный или ВР10 – положительный и ВР20 – отрицательный электрод.
Незначительное наличие О2 способно вывести термопару вольфрам-рений из строя. В окислительной среде используются лишь в быстротекущем процессе. В условиях сильного окисления моментально выходит из строя.
Иногда эта термопара может использоваться в работе высокотемпературной печи совместно с графитовым нагревательным элементом.
В качестве электродных изоляторов применяют керамику. Оксид бериллия можно применять, как изолятор в том случае, когда воздействующая на него температура не превышает температур плавления. При измерении значений меньше 1600 0С электроды защищают чистым оксидом алюминия или магния. Керамический изолятор должен быть прокален для возможности очистки разных примесей. В условиях повышенного окисления используются чехлы из металла и сплавов Mo- Re, W-Re с покрытиями. Измерительный прибор с защитой из иридия можно кратковременно использовать на воздухе.
Вольфрам-молибден
Минусы: низкая термо-ЭДС; инверсия полярности, повышение хрупкости при повышенных температурах.
Рекомендуется применять в водородной, инертногазовой и вакуумной среде. Окисление на воздухе происходит при 400 градусах. При повышении термической подачи окисление ускоряется. ТВМ не вступает в реакцию с Н и инертным газом до температур плавления. Данный тип термопары лучше не использовать без изоляторов, так как она при повышении температуры может вступать в реакцию с окислами. При наличии керамического изолятора возможно кратковременное применение в окислительной среде.
Для измерения термической составляющей жидкого металла изолируется обычно глиноземистой керамикой с применением кварцевого наконечника.
Платинородий-платина типы R, S
Минусы: нестабильность в облучаемой среде, повышенная чувствительность к загрязнениям.
ТПП с хорошим изолятором может применяться в восстановительной среде, и в условиях содержащих мышьяковые пары, серу, свинец, цинк и фосфор.
Изоляторами в условиях температуры до 1200 0 С применяются кварцевые и фарфоровые материалы или муллит и силлиманит. Образцовые термопары изолируют плавленым кварцем.
При использовании с вырабатываемой температурой в 1400 0 С в качестве изолятора лучше применять керамику с окислю Al2O3. При слабоокислительной и восстановительной среде около 1200 0 С.
В слабоокислительных и восстановительных условиях с температурой выше 1200 и независимо от условий с температурами выше 1400 0С необходимо в качестве изолятора использовать керамический высокочистый оксид алюминия. В восстановительной среде возможно применение оксида магния.
Обычно внутренний чехол для термопары состоит из того же материала из которого выполнен изолятор. Данные материалы должны быть газоплотными. В условиях разового измерения температур жидкой стали, чтобы защитить рабочий спай измерителя используются кварцевые наконечники.
Вся рабочая длина электродов должна быть заизолирована трубкой из керамики двухканального типа. Места стыка трубки и чехла, электрода и трубки должны иметь зазоры для вентиляции. Электроды должны тщательно очищаться от смазки перед установкой в изолятор. В свою очередь металлический чехол тоже должен быть сухим и чистым. Перед установкой на объект все компоненты термопары должны пройти отжиг. Термоэлектроды не должны выполнять опорную функцию для изолятора. Особенно это важно для вертикальных термопар.
Платинородий-платинородий тип В
Изготавливается из сплава платины и родия ПР30 и ПР6.
В атмосфере восстановительного типа и паров металлического и неметаллического состава необходима надежная защита. В качестве изолятора используется керамическое сырье из чистого Al2O3.
Характеристики эксплуатации и прочностные данные соответствуют термопарам типов R, S. Но, выходят они из строя намного реже по причине низкой подверженности химзагрязнениям и росту зерен.
Термопара хромель-копель. Характеристики, применение, достоинства и недостатки
Термопара хромель-копель представляет собой термочувствительный элемент (датчик), применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах для измерения температур, а также в различных автоматических системах контроля и управления. Состоит термопара из проволоки двух разнородных электропроводящих высокочувствительных металлических сплавов – хромеля и копеля. Для производства термопары проволока хромель в виде отрезка определенной длины и термоэлектродная проволока копель последовательно соединяются (спаиваются) концами между собой. Диапазон рабочих температур, измеряемых термопарой хромель-копель, составляет 200-600 °С, а кратковременно измеряемая температура может достигать 800 °С.
Хромель
Никелевая основа делает хромель не подверженным коррозии. Сплав имеет хорошее сочетание термоэлектрических свойств и жаростойкости. Одна из ключевых характеристик хромеля — почти прямолинейное изменение термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в широком интервале температур, от 20 °C до 1000 °C. Иными словами, сплав обладает способностью вырабатывать электрический ток в контактируемом с другим металлом месте. Удельное электрическое сопротивление хромеля составляет 0,66 мкОм·м.
Форма выпуска хромеля – термопарная проволока в виде сортового проката марок НХ9,5 и НХ9. Проволока хромель марки НХ9,5 в термопаре с копелем играет роль положительного электрода. В «чистом» виде хромель используется для производства нагревательных устройств, термоэлектрических пирометров — приборов для бесконтактного измерения температуры, применяется в электротехнике. Хромель марки НХ9 используется в качестве компенсационного провода для термопар.
Копель
Из всех существующих сплавов на основе меди и никеля, копель единственный, который имеет максимальное значение термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в термопаре с хромелем, где копель выступает в качестве отрицательного электрода, а также с некоторыми другими металлами, например, с железом (Fe) и медью (Cu). В числе выраженных свойств копеля можно назвать высокое электросопротивление и жаростойкость — рабочая температура материала составляет 600 °С, а температура плавления достигает 1220-1290 °С.
Форма выпуска копеля — термопарная проволока в виде сортового проката круглого сечения диаметром 0,1–12 мм, кроме того, достаточно редко копель встречается в виде ленты толщиной от 0,1 до 5 мм и шириной от 3 до 600 мм. Помимо изготовления термопар, копель активно используется в качестве деталей реостатов, нагревательных приборов. Также копель широко применяется в пирометрии, в приборах предназначенных для измерения относительно небольших температур, а также используется в качестве компенсационных проводов для термопар регламентированных ГОСТ 1791-67.
Как работает термопара хромель-копель
Работа термопары хромель-копель построена на термоэлектрическом эффекте, известном также, как «эффект Зеебека», названном по имени своего первооткрывателя Томаса Иоганна Зеебека (1770-1831 гг.). Суть этого эффекта в том, что если места контактов (спаек) разнородных и последовательно соединенных проводников поддерживать при разных температурах, то в образованной замкнутой цепи возникает термоэлектрический ток. Измерив величину этого тока с учетом термоэлектрических свойств материала проводников, можно узнать температуру измеряемой среды.
Для того, чтобы измерить температуру вещества с помощью термопары хромель-копель, рабочий (горячий) конец термопары (3) погружается в измеряемое вещество, а на другом (холодном) конце (1, 2) поддерживается постоянная температура (обычно 20 °С) при помощи термостата. За счет разницы температур между соединениями разнородных сплавов возникает разность потенциалов и рождается термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), в схеме возникает электрический ток.
Спай термопары хромель-копель
Величина возникшего в схеме тока фиксируется электроизмерительным прибором. В роли такого прибора может выступать милливольтметр или потенциометр. Обычно измеритель тока в термопарах снабжается соответствующей температурной шкалой, но если таковой нет, то после получения значения величины тока, ее переводят в единицы измерения тепла. Таким способом с относительно высокой степенью точности узнают температуру измеряемого вещества. Средняя погрешность значения температуры составляет около ± 2-5 °C, но может быть и больше, и меньше, что в немалой степени зависит от диапазона измеряемых температур.
Применение термопар хромель-копель
Главным образом термопара хромель-копель используется в пирометрии, которая представляет собой совокупность бесконтактных (без контакта термоэлектрода с телом) методов измерения относительно высоких температур различных сред. Основное назначение датчиков на хромель-копелевой термопаре — непрерывный контроль над температурным режимом в промышленных и лабораторных установках с температурой от 200°С до 600°С. Ими измеряют температуру теплового излучения в печах обжига на керамических заводах, нагретых газов, пламени и т.п.
Термопара хромель-копель (ТХК)
Поскольку тела и жидкости при высоких температурах излучают тепловую энергию и удовлетворяют требованиям пирометрии, термопара хромель-копель применяется для измерения температуры плавления легкоплавких металлов, которая, как правило, ниже 600 °C. В их числе галлий (Тпл 30 °С), кадмий (Тпл 321 °С), висмут (Тпл 271 °С), таллий (Тпл 303 °С), цинк (Тпл 419 °С), индий (Тпл 157 °С), олово (Тпл 232 °С) и другие. Такие металлы чаще всего используются в электро- и радиотехнике, должны быть высокого качества, поэтому соблюдение температурного режима их плавления очень важно для итогового результата.
Преимущества и недостатки термопары хромель-копель
Термопару хромель-копель отличает простота и надежность конструкции, сравнительно высокая степень точности измерения температур. Благодаря тому, что термоэлектродная проволока хромель и копель обладает отличными термоэлектрическими свойствами, малой инерционностью и высокой жаропрочностью, термопара может быть использована в самых разных сферах и средах. Кроме того, термопарная проволока имеет низкую стоимость, что немаловажно с экономической точки зрения для потребителей. Единственный недостаток термопары этого типа — чувствительность к деформациям, что, однако, не оказывает никакого влияния на точность и качество проведения измерений.
Метотехника присутствует на рынке цветных металлов с 1999 года. Гибкая ценовая политика, продукция высокого качества, быстрая поставка.