Կան բազմաթիվ տարբեր սարքեր և մեխանիզմներ, որոնք թույլ են տալիս չափել ջերմաստիճանը: Դրանցից մի քանիսն օգտագործվում են առօրյա կյանքում, ոմանք՝ տարբեր ֆիզիկական հետազոտությունների, արտադրական գործընթացների և այլ ոլորտներում։
Նման սարքերից մեկը ջերմազույգն է: Մենք կքննարկենք այս սարքի աշխատանքի սկզբունքը և սխեման հետևյալ բաժիններում։
Ջերմազույգի աշխատանքի ֆիզիկական հիմքը
Ջերմազույգի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է սովորական ֆիզիկական գործընթացների վրա։ Առաջին անգամ ազդեցությունը, որի վրա աշխատում է այս սարքը, ուսումնասիրել է գերմանացի գիտնական Թոմաս Զեբեքը։
Երևույթի էությունը, որի վրա հիմնված է ջերմակույտի աշխատանքի սկզբունքը, հետևյալն է. Փակ էլեկտրական շղթայում, որը բաղկացած է տարբեր տեսակի երկու հաղորդիչներից, երբ ենթարկվում է շրջակա միջավայրի որոշակի ջերմաստիճանի, առաջանում է էլեկտրականություն:
Ստացված էլեկտրական հոսքը և հաղորդիչների վրա ազդող շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը գծային հարաբերությունների մեջ են: Այսինքն, որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է ջերմակույտի արտադրած էլեկտրական հոսանքը: Վրասա է ջերմազույգի և դիմադրողական ջերմաչափի աշխատանքի սկզբունքը։
Այս դեպքում մեկ ջերմազույգ կոնտակտը գտնվում է այն կետում, որտեղ անհրաժեշտ է չափել ջերմաստիճանը, այն կոչվում է «տաք»։ Երկրորդ շփումը, այլ կերպ ասած՝ «սառը», հակառակ ուղղությամբ։ Ջերմազույգների օգտագործումը չափման համար թույլատրվում է միայն այն դեպքում, երբ սենյակում օդի ջերմաստիճանն ավելի ցածր է, քան չափման վայրում։
Սա ջերմազույգի աշխատանքի համառոտ գծապատկերն է, աշխատանքի սկզբունքը։ Ջերմազույգերի տեսակները կքննարկվեն հաջորդ բաժնում։
Ջերմազույգերի տեսակներ
Յուրաքանչյուր արդյունաբերության մեջ, որտեղ ջերմաստիճանի չափումներ են անհրաժեշտ, ջերմազույգը հիմնական կիրառությունն է: Այս բլոկների տարբեր տեսակների սարքը և աշխատանքի սկզբունքը տրված են ստորև։
Քրոմել-ալյումինե ջերմազույգ
Այս ջերմակույտային սխեմաները շատ դեպքերում օգտագործվում են տարբեր սենսորների և զոնդերի արտադրության համար, որոնք թույլ են տալիս վերահսկել ջերմաստիճանը արդյունաբերական արտադրության մեջ:
Նրանց տարբերակիչ հատկանիշները ներառում են բավականին ցածր գին և չափված ջերմաստիճանների հսկայական շարք: Նրանք թույլ են տալիս ֆիքսել ջերմաստիճանը -200-ից մինչև +13000 աստիճան Ցելսիուս։
Խանութներում և օդում ծծմբի բարձր պարունակությամբ ջերմային զույգեր օգտագործելը նպատակահարմար չէ, քանի որ այս քիմիական տարրը բացասաբար է ազդում և՛ քրոմի, և՛ ալյումինի վրա՝ առաջացնելով սարքի անսարքություններ:
Chromel-Kopel ջերմային զույգեր
Ջերմազույգի գործարկման սկզբունքը, որի կոնտակտային խումբը բաղկացած է այս համաձուլվածքներից, նույնն է։Բայց այդ սարքերը հիմնականում գործում են հեղուկ կամ գազային միջավայրում, որն ունի չեզոք, ոչ ագրեսիվ հատկություններ: Վերին ջերմաստիճանի ինդեքսը չի գերազանցում +8000 աստիճան Ցելսիուս։
Օգտագործվում է նմանատիպ ջերմազույգ, որի սկզբունքը թույլ է տալիս այն օգտագործել ցանկացած մակերեսի տաքացման աստիճանը որոշելու համար, օրինակ՝ բացօջախ վառարանների կամ այլ նմանատիպ կառույցների ջերմաստիճանը որոշելու համար։
Երկաթե-կոնստանտան ջերմազույգ
Ջերմազույգում կոնտակտների այս համակցությունը այնքան տարածված չէ, որքան դիտարկված սորտերից առաջինը: Ջերմազույգի գործարկման սկզբունքը նույնն է, բայց այս համադրությունը լավ դրսևորվել է հազվադեպ մթնոլորտում: Չափված ջերմաստիճանի առավելագույն մակարդակը չպետք է գերազանցի +12500 աստիճան Ցելսիուս։
Սակայն, եթե ջերմաստիճանը սկսում է բարձրանալ +7000 աստիճանից, ապա կա երկաթի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների փոփոխության պատճառով չափումների ճշգրտության խախտման վտանգ։ Կան նույնիսկ ջերմային զույգի երկաթի կոնտակտի կոռոզիայի դեպքեր շրջակա օդում ջրային գոլորշու առկայության դեպքում։
Պլատինորհոդիում-պլատինե ջերմազույգ
Արտադրվող ամենաթանկ ջերմազույգը: Գործողության սկզբունքը նույնն է, բայց այն տարբերվում է իր գործընկերներից շատ կայուն և հուսալի ջերմաստիճանի ցուցումներով: Նվազեցված զգայունություն ունի։
Այս սարքերի հիմնական կիրառությունը բարձր ջերմաստիճանների չափումն է։
Վոլֆրամ-ռենիումի ջերմազույգ
Օգտագործվում է նաև գերբարձր ջերմաստիճանը չափելու համար:Առավելագույն սահմանաչափը, որը կարելի է ամրագրել այս սխեմայի միջոցով, հասնում է 25 հազար աստիճանի Ցելսիուսի։
Դրանց կիրառումը պահանջում է որոշակի պայմանների պահպանում: Այսպիսով, ջերմաստիճանի չափման գործընթացում անհրաժեշտ է ամբողջությամբ վերացնել շրջապատող մթնոլորտը, որը օքսիդացման գործընթացի արդյունքում բացասաբար է ազդում շփումների վրա։
Դրա համար վոլֆրամ-ռենիումի ջերմազույգերը սովորաբար տեղադրվում են պաշտպանիչ պատյանների մեջ, որոնք լցված են իներտ գազով՝ իրենց տարրերը պաշտպանելու համար:
Վերևում դիտարկվել են գոյություն ունեցող յուրաքանչյուր ջերմազույգ, սարք, դրա աշխատանքի սկզբունքը՝ կախված օգտագործվող համաձուլվածքներից: Այժմ հաշվի առեք դիզայնի որոշ առանձնահատկություններ:
Ջերմազույգի դիզայն
Գոյություն ունեն ջերմազույգերի դիզայնի երկու հիմնական տեսակ:
- Մեկուսիչ շերտով. Ջերմազույգի այս դիզայնը նախատեսում է սարքի աշխատանքային շերտը էլեկտրական հոսանքից մեկուսացնել։ Այս դասավորությունը թույլ է տալիս ջերմազույգը օգտագործել գործընթացում՝ առանց մուտքը գետնից մեկուսացնելու:
- Առանց մեկուսիչ շերտի օգտագործման։ Նման ջերմազույգերը կարող են միանալ միայն չափիչ սխեմաներին, որոնց մուտքերը կապ չունեն գետնի հետ: Եթե այս պայմանը չկատարվի, սարքը կստեղծի երկու անկախ փակ շղթա, ինչը կհանգեցնի ջերմակույտի անվավեր ընթերցումների:
Ճամփորդական ջերմազույգ և դրա կիրառությունը
Կա առանձինայս սարքի մի տեսակ, որը կոչվում է «վազում»: Այժմ մենք ավելի մանրամասն կքննարկենք աշխատող ջերմազույգի աշխատանքի սկզբունքը:
Այս դիզայնը հիմնականում օգտագործվում է պտտման, ֆրեզերային և այլ նմանատիպ մեքենաների վրա պողպատե թմբուկի ջերմաստիճանը հայտնաբերելու ժամանակ:
Հարկ է նշել, որ այս դեպքում հնարավոր է օգտագործել նաև սովորական ջերմակույտ, սակայն, եթե արտադրական գործընթացը պահանջում է բարձր ջերմաստիճանի ճշգրտություն, դժվար է գերագնահատել աշխատող ջերմակույտը։
Այս մեթոդը կիրառելիս դրա կոնտակտային տարրերը նախապես զոդվում են աշխատանքային մասի մեջ: Այնուհետև, դատարկի մշակման ընթացքում, այս կոնտակտները մշտապես ենթարկվում են կտրիչի կամ մեքենայի այլ աշխատանքային գործիքի ազդեցությանը, ինչի արդյունքում հանգույցը (որը հիմնական տարրն է ջերմաստիճանի ցուցումների ժամանակ) կարծես թե «աշխատում է». Կոնտակտների երկայնքով։
Այս էֆեկտը լայնորեն կիրառվում է մետաղամշակման արդյունաբերության մեջ։
Ջերմազույգների դիզայնի տեխնոլոգիական առանձնահատկությունները
Գործող ջերմազույգ շղթան արտադրելիս զոդվում են երկու մետաղական կոնտակտներ, որոնք, ինչպես գիտեք, պատրաստված են տարբեր նյութերից։ Հանգույցը կոչվում է հանգույց։
Հարկ է նշել, որ պարտադիր չէ այս միացումը կատարել զոդման միջոցով։ Պարզապես պտտեք երկու կոնտակտ միասին: Բայց նման արտադրության մեթոդը չի ունենա հուսալիության բավարար մակարդակ և կարող է նաև սխալներ տալ ջերմաստիճանի ցուցումների ժամանակ:
Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է չափել բարձրջերմաստիճանը, մետաղների զոդումը փոխարինվում է դրանց եռակցմամբ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ շատ դեպքերում միացման մեջ օգտագործվող զոդն ունի ցածր հալման կետ և փչանում է, երբ այն գերազանցում է:
Եռակցված սխեմաները կարող են դիմակայել ավելի լայն ջերմաստիճանի միջակայքին: Բայց կապի այս մեթոդը նույնպես ունի իր թերությունները. Եռակցման գործընթացում բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության դեպքում մետաղի ներքին կառուցվածքը կարող է փոխվել, ինչը կազդի ստացված տվյալների որակի վրա:
Բացի այդ, ջերմակույտի կոնտակտների վիճակը պետք է վերահսկվի դրա շահագործման ընթացքում: Այսպիսով, հնարավոր է փոխել մետաղների բնութագրերը շղթայում ագրեսիվ միջավայրի ազդեցության պատճառով: Կարող է առաջանալ նյութերի օքսիդացում կամ միջդիֆուզիոն: Նման իրավիճակում ջերմազույգի գործառնական սխեման պետք է փոխարինվի։
Ջերմային միացումների տեսակները
Ժամանակակից արդյունաբերությունը արտադրում է մի քանի նմուշներ, որոնք օգտագործվում են ջերմային զույգերի արտադրության մեջ.
- բաց հանգույց;
- մեկուսացված հանգույցով;
- հիմնավորված հանգույցով։
Բաց հանգույցի ջերմազույգերի առանձնահատկությունն արտաքին ազդեցությունների նկատմամբ վատ դիմադրությունն է:
Դիզայնի հետևյալ երկու տեսակները կարող են օգտագործվել ագրեսիվ միջավայրերում ջերմաստիճանը չափելիս, որոնք կործանարար ազդեցություն ունեն շփման զույգի վրա:
Բացի այդ, արդյունաբերությունը ներկայումս տիրապետում է կիսահաղորդչային տեխնոլոգիաների օգտագործմամբ ջերմազույգերի արտադրության սխեմաներին:
Չափման սխալ
Ջերմաստիճանի ցուցումների ճիշտությունը, որը ստացվում է ջերմային զուգարանի միջոցով, կախված է կոնտակտային խմբի նյութից, ինչպես նաև արտաքին գործոններից: Վերջիններս ներառում են ճնշում, ճառագայթային ֆոն կամ այլ պատճառներ, որոնք կարող են ազդել մետաղների ֆիզիկաքիմիական պարամետրերի վրա, որոնցից առաջանում են շփումները։
Չափման սխալը բաղկացած է հետևյալ բաղադրիչներից.
- պատահական սխալ՝ առաջացած ջերմակույտի արտադրության գործընթացից;
- սխալ՝ առաջացած «սառը» կոնտակտի ջերմաստիճանային ռեժիմի խախտմամբ;
- սխալ՝ առաջացած արտաքին միջամտությունից;
- կառավարման սարքավորումների սխալ:
Ջերմազույգերի օգտագործման առավելությունները
Ջերմաստիճանի վերահսկման այս սարքերի օգտագործման առավելությունները, անկախ կիրառությունից, ներառում են՝
- ցուցիչների մեծ տիրույթ, որոնք կարելի է գրանցել ջերմակույտի միջոցով;
- Ջերմազույգի միացումը, որն ուղղակիորեն մասնակցում է ցուցումների ընդունմանը, կարող է ուղղակիորեն շփվել չափման կետի հետ;
- Ջերմազույգերը հեշտ է արտադրվում, դիմացկուն և երկարակյաց:
Ջերմաստիճանի չափման թերությունները ջերմազույգով
Ջերմազույգ օգտագործելու թերությունները ներառում են՝
- Ջերմազույգի «սառը» շփման ջերմաստիճանի մշտական մոնիտորինգի անհրաժեշտությունը։ Սա տարբերակիչ էչափիչ գործիքների նախագծման առանձնահատկությունը, որոնք հիմնված են ջերմակույտի վրա. Այս սխեմայի գործարկման սկզբունքը նեղացնում է դրա կիրառման շրջանակը: Դրանք կարող են օգտագործվել միայն այն դեպքում, եթե շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը ցածր է չափման կետի ջերմաստիճանից:
- Ջերմազույգերի արտադրության մեջ օգտագործվող մետաղների ներքին կառուցվածքի խախտում. Բանն այն է, որ արտաքին միջավայրի ազդեցության արդյունքում կոնտակտները կորցնում են իրենց միատարրությունը, ինչն առաջացնում է սխալներ ստացված ջերմաստիճանի ցուցանիշներում։
- Չափման գործընթացում ջերմազույգերի կոնտակտային խումբը սովորաբար ենթարկվում է շրջակա միջավայրի բացասական ազդեցությանը, որն առաջացնում է գործընթացի խանգարումներ: Սա կրկին պահանջում է կոնտակտների կնքումը, ինչը հանգեցնում է նման սենսորների պահպանման լրացուցիչ ծախսերի:
- Ջերմազույգի վրա էլեկտրամագնիսական ալիքների ազդեցության վտանգ կա, որի դիզայնը նախատեսում է երկար կոնտակտային խումբ: Սա կարող է նաև ազդել չափումների արդյունքների վրա։
- Որոշ դեպքերում նկատվում է ջերմակույտում տեղի ունեցող էլեկտրական հոսանքի և չափման վայրում ջերմաստիճանի գծային հարաբերությունների խախտում: Այս իրավիճակը պահանջում է հսկիչ սարքավորումների չափաբերում:
Եզրակացություն
Չնայած իր թերություններին, ջերմազույգների միջոցով ջերմաստիճանի չափման մեթոդը, որն առաջին անգամ հայտնագործվել և փորձարկվել է 19-րդ դարում, իր լայն կիրառություն է գտել ժամանակակից արդյունաբերության բոլոր ճյուղերում։
Բացի այդ, կան հավելվածներ, որտեղ օգտագործվում են ջերմազույգերջերմաստիճանի տվյալներ ստանալու միակ միջոցն է: Եվ այս նյութը կարդալուց հետո դուք լիովին հասկացաք նրանց աշխատանքի հիմնական սկզբունքները։
