Một cặp nhiệt điện là một điểm nối giữa hai kim loại khác nhau tạo ra điện áp liên quan đến chênh lệch nhiệt độ. Khi hai dây gồm các kim loại khác nhau được nối ở cả hai đầu và một trong hai đầu được nung nóng, sẽ có một dòng điện liên tục chạy trong mạch nhiệt điện (hiệu ứng nhiệt điện hoặc hiệu ứng Seebeck).
Trong cặp nhiệt điện, điện áp được phát triển do dòng điện. Dòng chảy này phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ ở hai đầu dây dẫn. Đó là cặp nhiệt điện luôn đo chênh lệch nhiệt độ chứ không phải nhiệt độ tuyệt đối.
Để đo nhiệt độ của một điểm nối, điểm nối khác được giữ ở một số nhiệt độ tham chiếu. Vì điều này được thực hiện bằng cách sử dụng bồn tắm nước đá, nó thường được gọi là ở ngã ba lạnh.
Sử dụng bể nước đá cho nhiệt độ không đổi rất hữu ích cho hiệu chuẩn phòng thí nghiệm, nhưng không thuận tiện cho hầu hết các ứng dụng đo lường và kiểm soát. Thay vì tắm nước đá, một hiệu ứng của mối nối lạnh được thêm vào bằng cách sử dụng một thiết bị nhạy cảm với nhiệt như điện trở nhiệt hoặc diode. Điều này cũng được gọi là khối đẳng nhiệt. Chăm sóc đặc biệt được thực hiện để giảm thiểu bất kỳ độ dốc nhiệt độ giữa các thiết bị đầu cuối. Do đó, điện áp từ một điểm nối lạnh đã biết có thể được mô phỏng và áp dụng hiệu chỉnh thích hợp. Điều này được gọi là bồi thường ngã ba lạnh.
Phần mềm bù là kỹ thuật linh hoạt nhất được sử dụng để đo cặp nhiệt điện. Nhiều cặp nhiệt điện có thể được kết nối trên cùng một khối. Kỹ thuật này độc lập với các loại cặp nhiệt điện. Tất cả các chuyển đổi được thực hiện bởi máy tính. Nhược điểm là máy tính đòi hỏi thêm thời gian để tính nhiệt độ đường nối tham chiếu. Đối với tốc độ tối đa, chúng tôi có thể sử dụng bù phần cứng.
Bồi thường phần cứng có thể được xem như lắp pin làm giảm điện áp bù được tạo ra bởi đường nối tham chiếu. Các mạch thương mại có sẵn này cung cấp một tài liệu tham khảo điểm băng điện tử. Ưu điểm chính của chúng là tốc độ trong khi nhược điểm là nó chỉ phù hợp để bù cho một loại cặp nhiệt điện cụ thể.
Các tiêu chí lựa chọn cho vật liệu cặp nhiệt điện:
1. Phạm vi nhiệt độ
2. Điểm nóng chảy
3. Phản ứng với các điều kiện khí quyển khác nhau
4. Kết hợp đầu ra nhiệt điện
5. Độ dẫn điện
6. Ổn định
7. Khả năng thay thế lẫn nhau
8. Độ lặp lại
9. chính xác
10. độ phân giải
11. Chi phí
12. Sẵn có
13. Tính chất hóa học
14. Chống mài mòn và chống rung
15. Yêu cầu cài đặt
16. Tính chất từ
17. Dễ xử lý và chế tạo
Kích thước dây của cặp nhiệt điện: Việc chọn kích thước dây được sử dụng trong cảm biến cặp nhiệt điện phụ thuộc vào ứng dụng. Nói chung, khi tuổi thọ cao hơn cần thiết cho nhiệt độ cao hơn, nên chọn dây có kích thước lớn hơn. Khi độ nhạy là mối quan tâm chính, nên sử dụng kích thước nhỏ hơn.
Chiều dài của đầu dò cặp nhiệt điện: Do ảnh hưởng của sự dẫn nhiệt từ đầu nóng của cặp nhiệt điện phải được giảm thiểu, đầu dò cặp nhiệt điện phải có đủ chiều dài. Trừ khi có đủ ngâm, bài đọc sẽ thấp. Người ta đề nghị cặp nhiệt điện được ngâm trong khoảng cách tối thiểu tương đương với bốn lần đường kính ngoài của ống bảo vệ hoặc giếng.
Vị trí của cặp nhiệt điện: Cặp nhiệt điện phải luôn ở vị trí có mối quan hệ nhiệt độ xác định với tải công việc. Thông thường, cặp nhiệt điện phải được đặt giữa tải công việc và nguồn nhiệt và được đặt khoảng 1/3 khoảng cách từ tải công việc đến nguồn nhiệt.
Các loại cặp nhiệt điện dựa trên sự kết hợp kim loại:
Các loại khác nhau là phù hợp nhất cho các ứng dụng khác nhau. Chúng thường được lựa chọn dựa trên phạm vi nhiệt độ và độ nhạy cần thiết. Cặp nhiệt điện có độ nhạy thấp (loại B, R và S) có độ phân giải tương ứng thấp hơn.
Thermowell được sử dụng trong đo nhiệt độ công nghiệp để cung cấp sự cách ly giữa cảm biến nhiệt độ (thường là cặp nhiệt điện) và môi trường cần đo nhiệt độ.
Chúng là các phụ kiện xâm nhập và chịu tác động của lực chất lỏng tĩnh và động. Các lực lượng chi phối thiết kế của họ. Sự biến đổi xoáy là mối quan tâm chính vì nó có khả năng buộc các thermowell thành cộng hưởng gây ra dòng chảy và hậu quả là sự thất bại mệt mỏi. Loại thứ hai đặc biệt có ý nghĩa ở vận tốc chất lỏng cao.
Thermowells được sử dụng để tạo điều kiện cho việc sửa chữa các thiết bị cảm biến nhiệt độ mà không làm gián đoạn quá trình được theo dõi.
Thermowells có sẵn trong ba loại thiết kế thùng chính hoặc thân. Nòng súng, hoặc thân, là bộ máy kiểu thùng chứa, được đưa vào dòng quy trình. Vì các nhiệt lượng được chèn trực tiếp vào dòng quy trình, mục tiêu là cho phép đo trong khi gây ra càng ít hạn chế dòng chảy càng tốt.
Khi chọn giữa các loại nhiệt độ có sẵn, các điểm được xem xét là:
Chiều dài thân (chiều dài từ lỗ khoan đến cuối giếng) và đường kính lỗ khoan của thermowell.
Nhiệt độ và độ nhớt của môi trường mà nhiệt kế sẽ được đặt.
Mở rộng độ trễ thông qua đó cảm biến sẽ phải vượt qua.
