Wymagania dla termopar powszechnie stosowanych w eksperymentalnych piecach elektrycznych

1. Odporność na wysoką temperaturę, eksperymentalny piec elektryczny - Zakres pomiaru temperatury termopary zależy głównie od właściwości wysokotemperaturowych elektrody termoelektrycznej. Oznacza to, że w mediach wysokotemperaturowych im bardziej stabilne właściwości fizyczne i chemiczne elektrody termoelektrycznej, tym szerszy zakres pomiaru temperatury złożonej z niej termopary.
2. Wyraźnie dobre - przy stosowaniu termopar wykonanych z tych samych dwóch rodzajów materiałów elektrod termoelektrycznych wymagane jest, aby ich właściwości elektryczne i termiczne były spójne i stabilne, tak aby termopary mogły być produkowane partiami i charakteryzowały się dobrą wymiennością;
3. Wysoka czułość i dobra liniowość – wymagane jest, aby potencjał termoelektryczny generowany przez termoparę był odpowiednio duży i liniowo powiązany z temperaturą;
4. Wymagane jest, aby materiały termoelektryczne nie tylko spełniały powyższe wymagania, ale także miały w miarę możliwości niski współczynnik rezystancji i współczynnik temperaturowy rezystancji, a także miały niską cenę i wystarczającą podaż.
Termopary stosowane w eksperymentalnych piecach elektrycznych należy dobierać rozsądnie w zależności od wymagań podczas użytkowania. Obecnie istnieje kilka powszechnie stosowanych termopar:
[1) Termopara platynowo-rodowa/platynowa – jej liczba podziału to S, elektroda dodatnia jest stopem składającym się w 90% z platyny i 10% rodu, a elektroda ujemna jest drutem z czystej platyny.
Zaletą tej termopary jest to, że można z niej łatwo przygotować stop platyny i rodu o wysokiej czystości, co ułatwia replikację i charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiaru temperatury. Może być używana jako termopara referencyjna w międzynarodowym praktycznym zakresie temperatur wynoszącym 630,74-1064,43 stopnia. Ma wysoką stabilność fizyczną i chemiczną i nadaje się do stosowania w atmosferze utleniającej i obojętnej; Jego temperatura topnienia jest wysoka, więc górna granica pomiaru temperatury jest również wysoka. W pomiarach przemysłowych jest powszechnie używany do pomiaru temperatur powyżej 1000 stopni. Może być używany w sposób ciągły przez długi czas poniżej 1300 stopni, a krótkotrwały pomiar temperatury może osiągnąć 1600 stopni.
Wadami termopar platynowo-rodowo-platynowych jest ich wysoka cena i niski potencjał termoelektryczny. Stosowane w atmosferze gazów redukujących, oparów metali, tlenków metali, tlenku krzemu i tlenku siarki mogą szybko ulec zanieczyszczeniu i zniszczeniu. Dlatego w przypadku stosowania w takich atmosferach należy dodać tuleje ochronne. Ponadto wydajność termoelektryczna tego typu termopary jest wysoce nieliniowa, a jej elektroda termoelektryczna będzie sublimować w wysokich temperaturach, umożliwiając cząsteczkom rodu wniknięcie do elektrody platynowej i jej zanieczyszczenie, powodując niestabilny potencjał termoelektryczny.
[2] Termopara niklowo-chromowa/niklowo-chromowa - jej liczba podziału to K, skład elektrody dodatniej to 9-10% chromu i 0.4% krzemu, reszta to nikiel, skład elektrody ujemnej to 2 .5-3% krzemu,<0.6% chromium, and the rest is nickel.
Zaletami tego typu termopary są: duża odporność na utlenianie i korozję, dobra stabilność termiczna, duży potencjał termoelektryczny, dobra liniowa zależność między potencjałem termoelektrycznym a temperaturą oraz tanie materiały na elektrody termiczne. Może być używany w sposób ciągły przez długi czas poniżej 1000 stopni, a krótkotrwały pomiar temperatury może osiągnąć 1300 stopni.
Wadą termopar niklowo-chromowo-niklowo-krzemowych jest to, że łatwo ulegają korozji w mediach redukujących w temperaturach powyżej 500 stopni, a także w atmosferze siarki i substancji chemicznych. Dlatego podczas pracy w takich atmosferach należy zastosować tuleje ochronne, a ich dokładność pomiaru temperatury jest również niższa niż w przypadku termopar platynowo-rodowych/platynowych.
[3] Termopara niklowo-chromowo-miedziana - o numerze referencyjnym E, skład elektrody dodatniej, niklowo-chromowej, to 9-10% chromu, 0,4% krzemu, a reszta to nikiel; Elektroda ujemna dzieli się na 56% miedzi i 44% niklu.

Zaletami termopary niklowo-chromowo-miedzianej są wysoki potencjał termoelektryczny i niska cena. Wadą tego typu termopary jest to, że nie można jej używać do pomiaru wysokich temperatur. Jego górna granica temperatury wynosi 800 stopni, a przy długotrwałym użytkowaniu ogranicza się tylko do poniżej 600 stopni. Dodatkowo, ze względu na podatność stopów miedzi na utlenianie i niszczenie, w trakcie użytkowania należy montować tuleje ochronne.
[4] Termopara platynowo-rodowa 30/platynowo-rodowa 6 - w skrócie termopara z podwójnym platynowym rodem, z podziałką B. Obie elektrody dodatnia i ujemna tej termopary wykonane są ze stopu platynowo-rodowego, o różnych proporcjach zawartości stopu. Elektroda dodatnia zawiera 30% rodu, a elektroda ujemna zawiera 6% rodu. Podwójna termopara platynowo-rodowa ma silne właściwości przeciwporostowe i nadal ma dobrą stabilność podczas pomiaru temperatur do 1800 stopni. Jego dokładność pomiaru temperatury jest wysoka, nadaje się do mediów utleniających i neutralnych i może mierzyć w sposób ciągły wysokie temperatury od 1400-1600 stopnia przez długi czas, przy krótkotrwałych pomiarach sięgających do 1800 stopni.
Czułość podwójnej termopary platynowo-rodowej jest stosunkowo niska i podczas jej używania należy wyposażyć przyrząd wyświetlający o wyższej czułości. W temperaturze pokojowej wpływ temperatury na potencjał termoelektryczny jest minimalny, więc kompensacja temperatury nie jest zwykle wymagana podczas użytkowania.
[5] Termopara miedź/konstantan – o stopniu podziału T, elektroda dodatnia jest wykonana z miedzi, a elektroda ujemna ze stopu 60% miedzi i 40% niklu.
Jego zaletami są wysoka czułość temperaturowa, łatwa replikacja elektrod termoelektrycznych, niska cena, dobre działanie w niskich temperaturach oraz możliwość pomiaru niskich temperatur o -200 stopniach. Ale jego składowa miedź jest podatna na utlenianie, więc górna granica pomiaru temperatury na ogół nie przekracza 300 stopni.