معمولاً اندازه گیری دما، یکی از پارامترهای حیاتی در علوم و صنایع مختلف است. اما وقتی دمای موارد خاصی نظیر دمای بالا و ذوب و یا دمای بسیار سرد را می‌خواهیم اندازه بگیریم، اندازه گیری دما به یک چالش تبدیل می‌شود. زیرا در این موارد، از دستگاه‌های اندازه گیری معمولی نمی‌توان استفاده کرد. یکی از ابزارهای بسیار کاربردی که برای اندازه گیری دما در شرایط سخت به کار می‌رود، ترموکوپل ذوبی است. ترموکوپل‌های ذوبی وسیله‌ای فوق‌العاده کارآمد و منحصر به فرد برای اندازه گیری دما در دامنه‌های گسترده از تغییرات دمایی یعنی دماهای بسیار بالا و دماهای بسیار پایین هستند.
در این مقاله ما به بررسی عملکرد ترموکوپل ذوب می‌پردازیم و همچنین کاربردهای گسترده این تکنولوژی در علوم، صنایع و شناسایی دما در شرایط حیاتی را برایتان بازگو خواهیم کرد. پس تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
ترموکوپل ذوب چه نوع ترموکوپلی است؟
ترموکوپل ذوب، ابزاری با دقت بسیار بالا و قابل حمل است که برای اندازه‌گیری سریع دمای فلزهای مذاب با دماهای بسیار بالا ، به‌کار می‌رود. این دستگاه‌ها معمولاً به عنوان دماسنج‌های مذاب نیز شناخته می‌شوند. این نوع ترموکوپل‌ها از جمله ابزارهای مهم و قابل اعتمادی به شمار می‌روند که در بسیاری از محیط‌های صنعتی و علمی برای بازه‌های دمایی گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترموکوپل ذوب به ویژه در شرایط سخت و حیاتی از ابزارهای بسیار کارآمد شناخته می‌شوند.
یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این ترموکوپل‌ها این است که مستقل از عوامل خارجی عمل می‌کنند و هیچ نیازی به تحریک انرژی از منابع خارجی ندارند. ترموکوپل‌های مذاب از یک چیپ میکروکامپیوتری با کارایی بالا به عنوان هسته‌ای برای عملکرد خود بهره می‌برند. این چیپ‌ها به همراه سنسورهای دقیق اندازه‌گیری دما، به تجزیه و تحلیل هوشمند داده‌های دما می‌پردازند و نتیجه آن عملکرد پایدار و بلند مدت این ابزارهای حیرت‌آور است.
عملکرد ترموکوپل ذوب به چه شکلی است؟
ترموکوپل ذوب به عنوان یک ترانسدیوسر خود مولّد شناخته می‌شود که از اتصال دو فلز ناهمسان به هم ساخته می‌شود. اساس کار این دستگاه‌ها بر اختلاف در ویژگی‌های فیزیکی دو سیم با جنس‌های متفاوت تکیه دارد.وقتی یکی از سرهای این دو سیم در دماهای بالاتر قرار می‌گیرد، اثر ترموالکتریکی باعث عبور جریانی از طریق سیم می‌شود. این جریان باعث ایجاد اختلاف پتانسیل در چیپ‌های الکترونیکی ترموکوپل ذوب خواهد شد.
این ولتاژ دارای تابعیت دقیقی از اندازه دما است. ترموکوپل ذوب با بهره‌گیری از این ولتاژ، دمای محیط مورد نظر از مخزنی چون کوره یا مذاب را اندازه می‌گیرد و گزارش می‌دهد. این پدیده که اختلاف دما باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود، به اثر سیبک (Seebeck Effect) نیز مشهور است که در این نوع ترموکوپل‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.
در ترموکوپل ذوب همچنین برای محاسبه اختلاف پتانسیل بین نقاط اتصال سرد و گرم ترموکوپل، از یک دستگاه ترنسمیتر (transmitter) استفاده می‌شود. بیشتر ترنسمیترها از یک بلوک دما ثابت تهیه شده از مس به همراه یک دستگاه حسگر مقاومتی دما یا یک مدار ترانزیستوری برای محاسبه دما بهره می‌برند. از طرفی اغلب ترمومترهای مذاب از آلیاژ کروم و نیکل معروف به نیکروم تهیه می‌شوند.
مهم‌ترین کاربردهای ترموکوپل ذوب چیست؟
همانطور که پیش‌تر گفتیم، ترموکوپل ذوب برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر بخواهیم به‌طور دقیق‌تر بررسی کنیم که این نوع ترموکوپل‌ها در کجا کاربرد دارند، می‌توانیم به موارد زیر اشاره نماییم:
پالایش آلومینیوم
پالایش آلومینیوم به معنای فرآیند تبدیل آلومینا به فلز آلومینیوم با یک یا چند روش مختلف مانند الکترولیز یا تقطیر تحت فشار و خلاء است. در طول این روند، کارشناسان به دمای دقیق مواد نیاز دارند که از ترموکوپل ذوب استفاده می‌کنند. اگر ترموکوپل شما دمای آلومینیوم مذاب را اندازه گیری می کند، بهتر است از ترموکوپل نوع K یا S استفاده کنید تا محدوده دمایی مورد نیاز را پوشش دهد.
صنعت فولاد یا فولادسازی
فولادسازی درواقع، فرآیندی است که در آن آهن خام با حذف ناخالصی‌های موجود در آن، مانند کربن و سرباره، بسته به نوع فولادی که ساخته می‌شود، به فولادهای مورد نظر تبدیل خواهد شد. در این شرایط نیز معمولاً از ترموکوپل ذوب استفاده می‌شود تا به‌راحتی دمای مواد مذاب و بسیار داغ اندازه‌گیری شده و فرایند ساخت فولادهای مورد نیاز به بهترین شکل انجام شود.
فرایند ساخت روی
ساخت روی فرآیندی است که در آن اکسید روی با حرارت دادن آن با کربن و سنگ آهک، کاهش جرم آن در واحد حجم، افزایش چگالی و حذف بیشتر اکسیژن تشکیل‌دهنده اکسید روی، به فلز روی خالص تبدیل می‌شود. برای اندازه‌گیری دمای بالای مواد مذاب در طول این فرایند نیز از ترموکوپل ذوب استفاده می‌شود.
اندازه‌گیری دمای معدن
از ترموکوپل ذوب همچنین می توان برای نظارت بر دما در کاربردهای معدن استفاده کرد. ترموکوپل‌ها اغلب سریع‌ترین و ساده‌ترین راه برای تشخیص اتلاف حرارت در قسمتی از لوله‌کشی، مخزن روغن یا خط سوخت هنگام نظارت بر دمای آب یا فرآورده‌های نفتی هستند. آنها همچنین به تعیین زمان تعمیر یا تعویض تجهیزات زیرزمینی و غیرقابل دسترسی آسان کمک می‌کنند.
ریخته‌گری فلزات
در فرآیندهای ریخته‌گری فلزات مثل آهن، برنج، آلومینیوم، و غیره، ترموکوپل ذوب برای اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیند استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها به کنترل دقیق دما در قالب‌ها و کوره‌ها کمک می‌کنند.
صنایع شیشه‌سازی
در صنایع تولید شیشه، ترموکوپل‌های ذوب برای نظارت بر دما در کوره‌ها و فرآیندهای ذوب شیشه استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها از دقت بالایی برای کنترل دما برای تولید شیشه‌های با کیفیت برخوردار هستند.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی مانند تولید شکلات، پخت و پز و پرورش میکروب‌ها برای تولید مواد غذایی، ترموکوپل‌های ذوب برای کنترل دما و تایمینگ فرآیندهای پخت و تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
صنعت داروسازی
ترموکوپل‌های ذوب در صنایع داروسازی برای کنترل دما و فرآیندهای تولید داروها و محصولات دارویی به کار می‌روند. توجه داشته باشید که انتخاب صحیح ترموکوپل ذوب مناسب برای کاربردهای فلز مذاب برای اندازه‌گیری‌هایی که می‌تواند بر نتیجه تولید تأثیر بگذارد، بسیار مهم است.
قبل از تعیین اینکه چه نوع ترموکوپلی برای نیازهای شما بهترین کارایی را دارد، منطقه مورد اندازه‌گیری، محدوده دمایی که اندازه‌گیری می‌شود و اینکه آیا شرایط سختی وجود دارد که ممکن است به محصول آسیب برساند را در نظر بگیرید.با در نظر گرفتن این عوامل قبل از خرید ترموکوپل ذوب، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که نوع مناسب برای کار را دریافت می‌کنید.
راهنمای نصب و استفاده از ترموکوپل ذوب
معمولاً وقتی خرید ترموکوپل ذوب را از شرکت دانش‌بنیان پایاسنس انجام می‌دهید، کارشناسان فروش متعهد و باتجربه ما شما را به‌طور کامل برای نصب ابزار راهنمایی می‌کنند تا مشکلی برایتان پیش نیاید و به‌راحتی انجام شود. در این قسمت نیز ما یک راهنمای مختصر از نکات مهم در هنگام نصب برایتان آورده‌ایم تا راحت‌تر بتوانید این کار را انجام دهید.
روش اندازه‌گیری دمای مذاب به کمک این ترموکوپل
برای شروع استفاده، دکمه پاور ترموکوپل ذوب (ON/OFF) را فشار دهید. نمایشگر دستگاه به شکلی شبیه به “∆” نمایش داده می‌شود. سپس نوع ترموکوپل مذاب (مانند ترموکوپل نوع S یا R و …) روی صفحه نمایش نمایان خواهد شد. اگر دستگاه دارای توانایی ارسال سیگنال مناسب باشد، با وارد کردن ترموکوپل به کوره، دما به سرعت نمایش داده شده و در دستگاه ثبت می‌شود. اما اگر سیگنال دهی قوی نباشد، دوباره “∆” را در نمایشگر خواهید دید. برای اندازه‌گیری صحیح دما، ترموکوپل ذوب باید حداقل 20 میلیمتر در مواد مذاب فرو برود. پس از اندازه‌گیری، ترموکوپل باید خاموش شود تا از هدر رفتن شارژ دستگاه جلوگیری گردد.
هشدارهای رایج در نمایشگر ترموکوپل ذوب
- نمایش عدد (1-) نشان‌دهنده عدم اتصال صحیح یا جداسازی ترموکوپل است.
- نمایش (-000) نشان‌دهنده سیگنال برعکس است.
- نمایش عدد 1 نشان‌دهنده خارج شدن سیگنال از محدوده معتبر است.
- نمایش عبارت HELP نشان‌دهنده کاهش شارژ باتری یا مشکل ولتاژ پایین است.
لازم به ذکر است این راهنما ممکن است برای همه مدل‌های ترموکوپل مذاب مناسب نباشد، اما برای اکثر مدل‌ها قابل استفاده است.
چطور می‌توان زمان تعویض ترموکوپل ذوب را تشخیص داد؟
عمر هر ترموکوپل ذوب به ویژگی‌های محصول، جنس ساخت و تولید کننده بستگی دارد و زمان معینی ندارد. عموماً پس از پایان دوره مفید عمر ترموکوپل، امکان تنظیم مجدد و بازیابی آن وجود ندارد و تعویض بهترین راه حل است. تشخیص پایان عمر ترموکوپل مذاب و پیری آن از طریق خطاها و نتایج غیرعادی که به اپراتور ارائه می‌دهد، آسان است.
مهم‌ترین نکات برای خرید یک ترموکوپل ذوب مناسب در هنگام خرید ترموکوپل ذوب مهم است که به برخی نکات توجه داشته باشید تا بتوانید بهترین نوع آن را براساس نیازهای کار خود انتخاب نمایید. از جمله این نکات مهم عبارت‌اند از:
انتخاب ترموکوپل مناسب
ترموکوپل‌ها در محدوده گسترده‌ای از جنس‌ها و تایپ‌ها وجود دارند. بنابراین، باید با محیط کار و دمای ذوب مورد اندازه‌گیری محیط کاری خود آشنا باشید تا بهترین نوع ترموکوپل را انتخاب کنید. ترمومترهای مذاب از فلزات مختلف مانند آهن، نیکل، مس، کروم، آلومینیوم، پلاتین، رودیوم و آلیاژهای آنها تولید می‌شوند. انتخاب ترموکوپل مناسب با توجه به مواد مذاب و شرایط کار بسیار مهم است. مثلاً تیپ‌های B، S، K، R و غیره، پراستفاده‌ترین تایپ‌ها در صنایع متالورژی هستند.
مقاومت و کیفیت ساخت
شرایط محیط کار ترموکوپل ذوب معمولاً بسیار سخت و غیرمعمول هستند. درنتیجه بدنه ترموکوپل باید در برابر ضربات و حرارت مقاوم باشد. همچنین، نمایشگر دیجیتال LED نیز باید در برابر شوک و دما مقاوم باشد تا عملکرد صحیح ترموکوپل را تضمین کند.
سرعت گزارش دما
ایده‌آل است که ترموکوپل بلافاصله پس از اندازه‌گیری دما گزارش دهد و تأخیری در این فرآیند وجود نداشته باشد.
هشدارهای مناسب
ترموکوپل باید دارای سیستم هشداری مناسب باشد. به عنوان مثال، هنگامی که تفنگ تست از مذاب خارج شود، ترموکوپل باید سریعاً دما را اعلام کند. همچنین، در مواردی مانند شکستن تفنگ یا دمای بیش از حد مذاب، ترموکوپل باید هشدار دهد.
منبع تغذیه مناسب
منبع تغذیه ترموکوپل باید به باتری‌های قابل شارژ نیکل-فلزی مجهز باشد. از این باتری‌ها می‌توان هزاران بار بعد از شارژ مجدد استفاده کرد.
جوشکاری و اتصال ترموکوپل
جوشکاری ترموکوپل و اتصال آن به دستگاه، باید طبق استانداردهای خاص و مرتبط انجام شود. این موضوع به حفظ دقت و عملکرد صحیح ترموکوپل ذوب بسیار کمک می‌کند.
استفاده از غلاف حفاظتی
در برخی موارد، ممکن است غلاف حفاظتی برای ترموکوپل در دسترس باشد که می‌تواند از اپراتور در شرایط خاص محافظت کند. به‌خصوص در مواقعی که اپراتور نزدیک به تاندیش، کوره با حجم کم، پاتیل و بوته مذاب فعالیت می‌کند، استفاده از این غلاف‌ها توصیه می‌شود.
سخن آخر
ترموکوپل ذوب یکی از پرکاربردترین ترموکوپل‌ها در دامنه‌های دمایی گسترده برای اندازه‌گیری دماهای بسیار بالا و یا دماهای بسیار پایین هستند. بسیار مهم است که برای عملکرد صحیح این نوع ترموکوپل‌ها و انتخاب مناسب آنها، ابزار مورد نظر را از مراکز معتبر مانند شرکت پایاسنس تهیه کنید تا ضمن گرفتن اطلاعات لازم در مورد ترموکوپل و نحوه استفاده از آن، در صورت نیاز به بررسی عملکرد و یا تعویض، به‌راحتی بتوانید اقدامات ارزیابی لازم را به کمک کارشناسان خبره و باتجربه ما انجام دهید.
