ترموکوپل سرامیکی

ترموکوپل سرامیکی یک اختراع فنی منحصر به فرد است که بر اساس اصول علمی حرارتی کار می‌کند. این تکنولوژی از مواد سرامیکی با خصوصیات ویژه‌ای تشکیل شده است که امکان انتقال دقیق دما را در شرایط مختلف فراهم خواهد کرد. عملکرد و کاربرد ترموکوپل سرامیکی به گونه‌ای است که در بسیاری از صنایع و حوزه‌های مختلف از جمله پزشکی، صنایع نفت و گاز، صنایع خودروسازی و بسیاری از برنامه‌های تحقیقاتی و علمی به کار می‌رود.

در این مقاله، ما قصد داریم به بررسی عمیق‌تر و دقیق‌تر ترموکوپل‌های سرامیکی و انواع آن پرداخته و ویژگی‌ها و کاربردهای آنها را بررسی خواهیم کرد. این راهنمای جامع به شما کمک خواهد کرد تا درک بهتری از ترموکوپل‌های سرامیکی و کاربردهای آنها داشته باشید و به بهترین شکل ممکن از آنها در پروژه‌های خود بهره‌مند شوید.

ترموکوپل سرامیکی چیست؟

ترموکوپل سرامیکی، یک نوع ترموکوپل است که با دقت بالا برای اندازه‌گیری دما و انتقال اطلاعات حرارتی در صنایع مختلف، به کار می‌رود. این نوع ترموکوپل همانطور که از نامش مشخص است، از مواد سرامیکی ساخته شده است.

ترموکوپل‌ها به طور کلی دارای دو نقطه اتصال (یا جوش) هستند که به آنها “جوش گرم” و “جوش سرد” نیز می‌گویند. اختلاف دما بین این دو نقطه اتصال باعث تولید یک جریان الکتریکی می‌شود که به عنوان اثر ترموالکتریکی شناخته می‌شود و به اندازه دمای محیط تغییر می‌کند.

ترموکوپل‌های سرامیکی از مواد سرامیکی خاصی تشکیل شده‌اند که دارای ویژگی‌های حرارتی و مکانیکی مناسب برای اندازه‌گیری دما در شرایط مختلف هستند. این ترموکوپل‌ها معمولاً در دماهای بالا بسیار پایدار بوده و در برابر فشار و خوردگی‌های شیمیایی نیز مقاوم هستند.

به همین دلیل، برای بسیاری از محیط‌های صنعتی که به کنترل دما نیاز است، مناسب است. زیرا شرایط خاصی مانند دمای بالا یا مواد خاص در محیط بر عملکرد ترموکوپل سرامیکی تاثیر نمی‌گذارد.

البته این نکته فراموش نشود که اگرچه این ترموکوپل مقاومت بالایی نسبت به دما و مواد شیمیایی دارد ولی هر ترموکوپلی بالاخره یک آستانه تحملی خواهد داشت و اگر مثلاً دما از یک حدی بالاتر رود امکان تغییر عملکرد وجود خواهد داشت که این موارد را کارشناسان ما در هنگام خرید ترموکوپل سرامیکی به طور کامل برایتان توضیح خواهند داد.

مهمترین ویژگی ترموکوپل‌های سرامیکی دقت بالا در اندازه‌گیری دما است. این دقت به خاطر تغییرات دقیق جریان الکتریکی وابسته به اختلاف دما بین دو جوش ترموکوپل است که توسط اثر ترموالکتریکی تولید می‌شود. به عبارت دقیق‌تر، ترموکوپل‌های سرامیکی می‌توانند دما را با دقت بسیار بالایی اندازه‌گیری کنند.

انواع ترموکوپل های سرامیکی

ترموکوپل‌های سرامیکی به علت دارا بودن تیوب یا میله‌های سرامیکی، برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های با دماهای بالا به کار می‌روند. این تیوب‌ها معمولاً از موادی مانند آلسینت یا پیتوگراس تولید می‌شوند. انواع ترموکوپل‌های سرامیکی با مدل‌های R، S و B ساخته و طراحی می‌شوند.

باید توجه داشت که ترموکوپل‌های سرامیکی به گونه‌های مختلفی، از جمله به شکل‌های فلنجی خاص، دنده‌ای استاندارد یا حتی اتصال تولید می‌شوند. بنابراین، برای انتخاب مناسب‌ترین وسیله برای نیاز خود، توصیه می‌شود که با متخصصان ما مشورت کرده و سفارش خود را به آنها ارجاع دهید. در ادامه هرکدام از انواع ترموکوپل سرامیکی را به طور مفصل‌تر شرح خواهیم داد:

ترموکوپل سرامیکی تیپ S

ترموکوپل نوع S یکی از ترموکوپل‌های پرکاربرد و بسیار دقیق است که از 90 درصد پلاتین و 10 درصد رادیوم تشکیل شده است. همچنین، سر منفی آن از 100 درصد پلاتین ساخته می‌شود.

روش تولید ترموکوپل‌های نوع S به این صورت است که ابتدا سیم‌هایی با مقطع 5/0 و 35 صدم میلیمتر ساخته می‌شوند. سپس بر اساس نیاز به رنج دمایی، می‌توان از سرامیک‌های مقاوم مانند آلسینیت یا پتوگراس به عنوان غلاف استفاده نمود.

البته در حال حاضر در ترموکوپل‌های پیشرفته که در شرکت دانش بنیان پایاسنس با هدف کارآیی هرچه بیشتر تولید می‌شوند به جای این ترکیبات، از ماده‌ای به نام آلومینا استفاده می‌شود. درواقع، کیفیت ترموکوپل‌های امروزی به نوعی براساس میزان درصد آلومینای آن سنجیده خواهد شد و ترموکوپل‌های ساخت شرکت پایاسنس دارای درصد آلومینای بالاتر و در نتیجه کیفیت بهتری در بازار هستند.

ترموکوپل‌های نوع S، به دلیل کیفیت فوق‌العاده‌ای که دارند، بیشتر در صنایعی که با دماهای بالا سر و کار دارند، مانند کوره‌های صنعتی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در شرایطی که به هر دلیلی امکان نداریم به طور مستقیم از ترموکوپل برای خواندن دما استفاده کنیم، از ترانسمیترها برای انتقال داده‌های حاصل از ترموکوپل سرامیکی به محل مانیتورینگ استفاده می‌شود.

برای سفارش یک ترموکوپل سرامیکی نوع S، ابتدا باید رنج دمایی مورد نظر را مشخص کنید. سپس جزئیاتی مانند نحوه اتصال، طول ترموکوپل، قطر سرامیک و نوع کلگی یا هد آن را مشخص نمایید.

ترموکوپل سرامیکی تیپ R

ترموکوپل نوع R یکی دیگر از انواع ترموکوپل‌های سرامیکی است که برای اندازه‌گیری دقیق دما در صنایع مختلف به کار می‌رود. این ترموکوپل از دو مواد فلزی ناهمگون تشکیل شده است که به یکدیگر متصل شده‌اند و از نظر مواد تشکیل دهنده تا حدی با نوع S متفاوت است. جنس اصلی ترموکوپل نوع R از 87 درصد پلاتین و 13 درصد رادیوم تشکیل شده است ولی باز هم سر منفی آن از 100 درصد پلاتین ساخته می‌شود.

عملکرد اصلی ترموکوپل نوع R بر اساس اثر ترموالکتریکی آن است. این اثر به این صورت است که با تغییر دما در محل اتصال دو فلز ناهمگون ترموکوپل، یک اختلاف دما به وجود می‌آید که باعث تولید جریان الکتریکی می‌شود. این جریان الکتریکی به وسیله ترموکوپل ایجاد شده و به سمت سیم‌ها حرکت می‌کند. با افزایش دما، اختلاف دما و جریان الکتریکی تولیدی نیز افزایش می‌یابد.

ولتاژ تولیدی ترموکوپل نوع R معمولاً به وسیله یک ترمومتر اندازه‌گیری می‌شود. این ترمومتر توانایی تبدیل ولتاژ تولیدی ترموکوپل به مقدار دما را دارد. از این روش، می‌توان دمای محیط اندازه‌گیری شده توسط ترموکوپل را دقیقاً محاسبه کرد.

ترموکوپل نوع R به دلیل دقت بالا و استفاده‌ی گسترده‌ای که در صنایع مختلف دارد، یکی از محبوب‌ترین نوع ترموکوپل‌ها، به ویژه در صنایعی که با دماهای بالا کار می‌کنند مانند کوره‌های صنعتی، محسوب می‌شود.

ترموکوپل سرامیکی تیپ B

ترموکوپل سرامیکی نوع B یک نوع خاص از ترموکوپل‌های سرامیکی است که برای اندازه‌گیری دما به کار می‌رود. ترموکوپل‌های نوع B از دو فلز ناهمگون تشکیل شده‌اند که پلاتین و رودیم به عنوان مواد اصلی آن‌ها شناخته می‌شوند. اگر بخواهیم به طور دقیق‌تر بگوییم، جنس ترموکوپل نوع B از 70 درصد پلاتین و 30 درصد رودیم تشکیل شده است.

ترموکوپل‌های نوع B به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، به عنوان ابزاری دقیق برای اندازه‌گیری دما در دامنه دمایی بسیار بالا استفاده می‌شوند. این دماها معمولاً در محدوده 0 درجه سلسیوس تا 1820 درجه سلسیوس قرار دارد.

ترموکوپل‌های نوع B دارای دقت بالایی در اندازه‌گیری دما هستند و برای اندازه‌گیری دماهای بسیار دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند. به علاوه، این نوع ترموکوپل‌ها در برابر اکسیداسیون و تغییرات شیمیایی مقاوم هستند و می‌توانند در شرایط سخت محیطی به خوبی عمل کنند.

بنابراین، ترموکوپل‌های نوع B از انواع ترموکوپل سرامیکی نیز به عنوان یکی از دقیق‌ترین و قابل اعتمادترین ابزارها برای اندازه‌گیری دما در دماهای بسیار بالا در محیط‌هایی مربوط به صنایع شیمیایی، متالورژی و آزمایشگاه‌های تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ترموکوپل سرامیکی تیپ K

ترموکوپل‌های سرامیکی نوع K نیز مانند سایر ترموکوپل‌های سرامیکی قادر به اندازه گیری دماهای بالا هستند. این ترموکوپل‌ها دارای الیاف سرامیکی بافته شده یا عناصر سرامیکی آلومینا می‌باشند. ترموکوپل‌های نوع K با دماهای بسیار بالا می‌توانند دماهای تا 1370 درجه سانتی‌گراد یا 2498 درجه فارنهایت را از طریق دستگاه‌های مناسبی مانند دماسنج دیجیتال نوع K DT1311 یا DT1312 اندازه گیری کنند.

ترموکوپل‌های سرامیکی نوع K در مکان‌ها و شرایط مختلفی، از جمله کوره‌های سرامیکی، کوره‌های ذوب شیشه، کوره‌های با دمای بالا، کوره‌های ذوب فلز و حتی در کارهای آهنگری و تنظیمات فلزی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای استفاده از انواع ترموکوپل سرامیکی

ترموکوپل‌های سرامیکی به عنوان ابزارهای حیاتی در اندازه‌گیری دما و کنترل حرارت در صنایع و برنامه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترموکوپل‌ها به عنوان یک گزینه مطمئن و مقرون به صرفه برای اندازه‌گیری دما در شرایط مختلف شناخته می‌شوند.

مهمترین مزایای استفاده از انواع ترموکوپل سرامیکی عبارت‌اند از:

1. دقت بالا

یکی از مزایای اصلی ترموکوپل‌های سرامیکی، دقت بالا در اندازه‌گیری دما است. این ترموکوپل‌ها به علت تغییر دقیق جریان الکتریکی با تغییر دما، قادر به ارائه اطلاعات دقیق و قابل اعتماد در مورد دمای محیط هستند.

2. مقاومت در برابر دماهای بالا

ترموکوپل‌های سرامیکی به خوبی دماهای بالا را تحمل می‌کنند. این ویژگی آنها را محیط‎‌های خاص با دماهای بالا مانند صنایع نفت و گاز، فرایندهای صنعتی، و کوره‌های صنعتی به یک انتخاب ایده‌آل تبدیل می‌کند.

3. مقاومت در برابر فشار و خوردگی

ترموکوپل‌های سرامیکی معمولاً در برابر فشارهای بالا و خوردگی‌های شیمیایی مقاوم هستند. این ویژگی‌ها آنها را برای محیط‌هایی با شرایط دشوار نیز مناسب می‌کنند.

4. افزایش امنیت

استفاده از غلاف برای ترموکوپل‌های سرامیکی می‌تواند امنیت و استحکام آنها را در شرایط خاص و دشوار حفظ کند. این غلاف می‌تواند ترموکوپل را از خرابی‌های احتمالی مانند خوردگی‌های ناشی از مواد شیمیایی در محیط‌های خاص محافظت کند.

کاربردهای انواع ترموکوپل های سرامیکی چیست؟

همانطور که در قسمت‌های پیشین به آن اشاره شد، ترموکوپل‌های سرامیکی به عنوان ابزارهای حیاتی در اندازه‌گیری دما و کنترل حرارت در انواع صنایع و برنامه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای این انواع ترموکوپل‌ها عبارتند از:

1. صنایع نفت و گاز

در محیط‌های با دماهای بسیار بالا و فشارهای متغیر، ترموکوپل‌های سرامیکی به عنوان ابزار اندازه‌گیری دقیق دما و کنترل فرآیندهای حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این صنایع شامل حفاری نفت و گاز، پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌های تولید انرژی می‌شوند.

2. صنایع فلزی

در فرآیندهایی مانند ذوب و تصفیه فلزات، ترموکوپل‌های سرامیکی برای کنترل دما و نظارت بر فرآیندهای حرارتی از اهمیت بالایی برخوردارند.

3. صنعت سرامیک

ترموکوپل‌های سرامیکی در صنایعی که در آنها سرامیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند تولید کاشی و سرامیک، جهت کنترل دما و کیفیت محصولات بخوبی بکار می‌روند.

4. صنایع پزشکی

ترموکوپل‌های سرامیکی برای اندازه‌گیری دما در کارگاه‌های ساخت تجهیزات پزشکی مانند اندازه‌گیرهای ترمواستاتیک و سایر دستگاه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

5. آزمایشگاه‌های تحقیقاتی

در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و تجربی، ترموکوپل‌های سرامیکی به عنوان سنسورهای دما برای اندازه‌گیری و نظارت بر دماها در انواع آزمایش‌ها و تجربیات استفاده می‌شوند.

6. صنایع شیمیایی

در صنایع شیمیایی برای تولید مواد شیمیایی، ترموکوپل‌های سرامیکی برای کنترل فرآیندهای حرارتی و نظارت بر دماها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

7. خودروسازی

ترموکوپل‌های سرامیکی در صنعت خودروسازی برای اندازه‌گیری دما در موتورها، سیستم‌های خنک‌کننده و سیستم‌های ترمز استفاده می‌شوند.

8. صنایع غذایی

در صنایع مربوط به تولید و پخت مواد غذایی، ترموکوپل‌های سرامیکی به منظور کنترل دما و کیفیت محصولات مصرف می‌شوند.

در کل، ترموکوپل‌های سرامیکی به دلیل دقت بالا، مقاومت در برابر دماهای بالا و فشارهای متفاوت و قابلیت استفاده در شرایط مختلف محیطی، در انواع صنایع به کار می‌روند.

برای انتخاب یک ترموکوپل سرامیکی مناسب باید به چه نکاتی توجه نمود؟

در انتخاب یک ترموکوپل سرامیکی برای برنامه خاص خود، باید موارد زیر را در نظر داشته باشید تا به دقت دمای مورد نظر را اندازه‌گیری کنید و عملکرد مورد نظر را تجربه کنید:

1. دمای محیط کاری

اولین و مهم‌ترین معیار برای انتخاب ترموکوپل سرامیکی، دمای محیط کاری است. باید مطمئن شوید که ترموکوپل توانایی اندازه‌گیری دمای مورد نظر را دارد و از آنجا که ترموکوپل‌های سرامیکی معمولاً برای دماهای بالا مناسب هستند، به دمای محیط خود توجه داشته باشید.

2. ماده تیوب

تیوب یا غلاف ترموکوپل نیز بسیار مهم است. معمولاً در ترموکوپل‌های سرامیکی از موادی مانند آلسینت یا پتوگراس برای تیوب استفاده می‌شود. مطمئن شوید که ماده تیوب در برابر دما و شرایط محیطی مورد نظر شما مقاوم است.

3. نوع ترموکوپل

ترموکوپل‌های سرامیکی مختلفی از جمله نوع R، S و B وجود دارند. هر نوع ترموکوپل ویژگی‌ها و محدودیت‌های خود را دارد. باید تعیین کنید که کدام نوع ترموکوپل به نیازهای دقیق شما پاسخ می‌دهد. اگر نمی‌دانید کدام ترموکوپل سرامیکی بهترین کارایی را برای شما دارد، می‌توانید از کارشناسان باتجربه ما در پایاسنس کمک بگیرید.

4. راه اتصال

نحوه اتصال ترموکوپل به سیستم اندازه‌گیری نیز مهم است. ترموکوپل‌های سرامیکی معمولاً به وسیله کانکشن‌ها یا غلاف‌های خاصی به سیم‌ها اتصال می‌یابند. مطمئن شوید که روش اتصال مطابق با نیازهای سیستم شما است.

5. دقت مورد نیاز

دقت اندازه‌گیری نیز باید در نظر گرفته شود. ترموکوپل‌های مختلف دقت‌های مختلفی دارند، بنابراین باید معیار دقت مورد نیاز برای برنامه خود را تعیین و با توجه به آن، ترموکوپل متناسب را انتخاب کنید.

6. شرایط محیطی

محیط اطراف ترموکوپل نیز بسیار مهم است. مطمئن شوید که ترموکوپل مورد انتخاب شما در برابر شرایط محیطی خاصی که در آن قرار می‌گیرد، مانند فشار، رطوبت، و مواد شیمیایی مقاوم است.

7. مقدار بودجه

برای انتخاب ترموکوپل مناسب، بودجه مورد نیاز نیز باید مد نظر قرار گیرد. ترموکوپل‌های با دقت بالا و ویژگی‌های خاص ممکن است تا حدی به هزینه بیشتر نسبت به ترموکوپل‌های معمولی نیاز داشته باشند.

نتیجه‌گیری

همان‌طور که ملاحظه کردید، ترموکوپل سرامیکی یکی از بهترین انواع ترموکوپل‌ها است که مهمترین ویژگی آن مقاومت در دماهای بالا و عدم تغییر عملکرد در شرایط خاص است. به همین دلیل، در بسیاری از صنایع خاص مانند پتروشیمی، نفت، گاز و … به خوبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنچه مهم است انتخاب صحیح نوع ترموکوپل سرامیکی و استفاده درست از آن است.