થર્મોકોપલ્સ તેઓ તાપમાન માપન માટે ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણો છે. તેમની વર્સેટિલિટી, ઓછી કિંમત અને મજબુતતાને કારણે, થર્મોકોપલ્સ વિવિધ વાતાવરણમાં ચોક્કસ રીતે દેખરેખ રાખવા અને તાપમાનને માપવા માટેના સૌથી લોકપ્રિય વિકલ્પોમાંથી એક બની ગયા છે. તેની ડિઝાઇન અને કામગીરી સરળ ભૌતિક સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે, પરંતુ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓથી લઈને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન સુધીના કાર્યક્રમો સાથે.
ત્યાં ઘણા છે થર્મોકોપલ્સનાં પ્રકારો, દરેક વિવિધ તાપમાન શ્રેણી અને પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ માટે રચાયેલ છે. આ લેખમાં, અમે વિવિધ પ્રકારના થર્મોકોપલ્સ, તેમના ઉપયોગો, મુખ્ય લક્ષણો અને પર્યાવરણ અને ચોક્કસ માપનની જરૂરિયાતને આધારે સૌથી યોગ્ય કેવી રીતે પસંદ કરવા તે વિશે ઊંડાણપૂર્વક અન્વેષણ કરીશું.
થર્મોકોપલ શું છે?
Un થર્મોકોલ તે એક સેન્સર છે જે બે અલગ-અલગ મેટાલિક વાહકના જોડાણ દ્વારા તાપમાનને માપે છે. આ વાહક એક વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે જે સેન્સરના છેડા વચ્ચેના તાપમાનના તફાવત સાથે બદલાય છે, જે માપન બિંદુ પર ચોક્કસ તાપમાન નક્કી કરવા દે છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે સીબેક અસર, જે થર્મોકોપલ્સની કામગીરીનો આધાર છે.
Principleપરેટિંગ સિદ્ધાંત
જેમ આપણે ઉલ્લેખ કર્યો છે, થર્મોકોપલ પર આધારિત છે સીબેક અસર. જ્યારે બે ધાતુઓ સંપર્કમાં મૂકવામાં આવે છે અને તાપમાનના તફાવતને આધિન હોય છે, ત્યારે તેઓ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે. થર્મોકોલનો એક છેડો તે પદાર્થના સંપર્કમાં છે જેનું તાપમાન માપવામાં આવી રહ્યું છે ગરમ બંધન), જ્યારે બીજો છેડો જાણીતા તાપમાને રાખવામાં આવે છે, જેમ કે ઓરડાના તાપમાને ( શીત સંઘ).
આ જનરેટ થયેલ વોલ્ટેજ ઉપયોગી તાપમાન રીડિંગમાં રૂપાંતરિત થાય છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે થર્મોકોપલ્સમાંથી આઉટપુટ સિગ્નલ ખૂબ જ નાનું હોય છે, સામાન્ય રીતે મિલીવોલ્ટ્સમાં, તેથી તે સિગ્નલને મેનેજ કરી શકાય તેવી આકૃતિમાં અનુવાદિત કરવા માટે એમ્પ્લીફિકેશન સર્કિટ જરૂરી છે.
થર્મોકોલ્સના પ્રકાર
વાહક બનાવે છે તે સામગ્રીના આધારે થર્મોકોલના ઘણા પ્રકારો છે, અને દરેક પ્રકાર તાપમાન શ્રેણી અને ચોકસાઈની દ્રષ્ટિએ અનન્ય ગુણધર્મો ધરાવે છે. નીચે, અમે સૌથી સામાન્ય લોકોનું વર્ણન કરીએ છીએ.
K થર્મોકોપલ ટાઈપ કરો
K પ્રકારનું થર્મોકોપલ તે ઉદ્યોગમાં સૌથી સામાન્ય છે. ના સંયોજનથી બનેલું છે નિકલ-ક્રોમિયમ (Chromel®) એક સકારાત્મક તત્વ તરીકે અને નિકલ-એલ્યુમિનિયમ (Alumel®) નકારાત્મક તત્વ તરીકે. તે -200°C થી 1250°C સુધીની વિશાળ શ્રેણીમાં તાપમાન માપવા માટે આદર્શ છે.
આ પ્રકારના થર્મોકોલ ખાસ કરીને એવા વાતાવરણમાં ઉપયોગી છે જ્યાં ઓક્સિડાઇઝિંગ અને ઉચ્ચ તાપમાન વાતાવરણ હોય છે. તેની ઓછી કિંમત અને ટકાઉપણું તેને વ્યાપક ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો માટે ઉત્તમ વિકલ્પ બનાવે છે.
J પ્રકાર થર્મોકોલ
J પ્રકાર થર્મોકોલ તે એવા વાતાવરણમાં તેના ઉપયોગ માટે જાણીતું છે જ્યાં તાપમાન -210 °C થી 760 °C સુધી હોય છે. તે બનેલું છે લોહ હકારાત્મક વાહક તરીકે અને સતત (કોપર-નિકલ એલોય) નકારાત્મક વાહક તરીકે.
તે એક છે સસ્તા થર્મોકોપલ્સ અને તે 760°C થી વધુ ન હોય તેવા વાતાવરણ માટે યોગ્ય છે, કારણ કે ઊંચા તાપમાને આયર્ન ઝડપથી ઓક્સિડાઈઝ થાય છે. તેથી, તે એપ્લીકેશન માટે આદર્શ છે કે જેને ઓછા ખર્ચે સેન્સર અને મધ્યમ તાપમાનની જરૂર હોય.
ટી પ્રકારનું થર્મોકોલ
El ટી પ્રકારનું થર્મોકોલ તે નીચા તાપમાન માપન માટે ઉત્તમ છે, જેમ કે -200°C થી 350°C સુધી. તેના ડ્રાઇવરો બનેલા છે કોપર હકારાત્મક બાજુએ અને સતત નકારાત્મક બાજુ પર. બિન-આત્યંતિક ક્રાયોજેનિક અથવા વાતાવરણીય રેન્જમાં કામ કરતી વખતે તે સ્થિરતા અને ચોકસાઈની દ્રષ્ટિએ શ્રેષ્ઠમાંનું એક છે.
કિંમતી ધાતુના થર્મોકોલ: પ્રકાર R, S અને B
આ થર્મોકોપલ્સનાં પ્રકારો તેઓ મુખ્યત્વે પ્લેટિનમ જેવી કિંમતી ધાતુઓથી બનેલા હોય છે, જે તેમને એપ્લીકેશન માટે આદર્શ બનાવે છે જેને ખૂબ ઊંચા તાપમાન, 1700°C સુધી માપવાની જરૂર પડે છે. તેઓ ખૂબ જ ચોક્કસ અને સ્થિર છે, પરંતુ ખર્ચાળ પણ છે.
પ્રકાર R થર્મોકોલ ના સંયોજનનો ઉપયોગ કરે છે પ્લેટિનમ-રોડિયમ ડ્રાઇવરો તરીકે. તે 1450°C સુધીના તાપમાન માટે યોગ્ય છે અને તે ખૂબ જ સ્થિર છે, જે તેને પ્રયોગશાળાઓ અને ઉચ્ચ ચોકસાઇવાળા વાતાવરણ માટે યોગ્ય બનાવે છે.
El પ્રકાર એસ થર્મોકોલ તે પ્રકાર R જેવું જ છે, પરંતુ તેનો પ્લેટિનમ-રોડિયમ ગુણોત્તર થોડો અલગ છે, જે તેને ઉચ્ચ સ્તરની સ્થિરતા અને ટકાઉપણુંની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય બનાવે છે.
પ્રકાર બી થર્મોકોપલ તે 1700 ° સે સુધીના ઠંડા જંકશનમાં વળતરની જરૂરિયાત વિના, અત્યંત ઊંચા તાપમાન, 50 ° સે સુધી માપવાની તેની ક્ષમતા માટે અલગ છે. આ તેને ઉચ્ચ જોખમી ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો અને પ્રતિકૂળ વાતાવરણમાં ઉપયોગી બનાવે છે.
એન પ્રકારનું થર્મોકોલ
El એન પ્રકારનું થર્મોકોલ તે પ્રકાર K ના ઉત્ક્રાંતિ તરીકે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, અને તે ઊંચા તાપમાને ઓક્સિડેશન અને સ્થિરતા માટે વધુ પ્રતિકાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તે એલોયનો ઉપયોગ કરે છે નિક્રોસિલ y નિસિલ, જે તેને 1280°C સુધીની રેન્જમાં કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
થર્મલ ડિગ્રેડેશન અને લાંબા ગાળાના ટકાઉપણું માટે ઉચ્ચ પ્રતિકારની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે આ પ્રકારના થર્મોકોપલ એક આદર્શ વિકલ્પ છે.
થર્મોકોપલ ભૂલ રેન્જ અને મર્યાદાઓ
IEC 60584-1 સ્ટાન્ડર્ડ દરેક પ્રકારના થર્મોકોલ માટે વિવિધ તાપમાન રેન્જ અને ભૂલ મર્યાદા સ્થાપિત કરે છે. જો કે તેઓ વાયરના વ્યાસ અને પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓના આધારે બદલાય છે, વ્યાપક રીતે કહીએ તો, નીચેનાને વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે:
- પ્રકાર J: -210°C થી 760°C, ±2.2°C અથવા ±0.75% ની ભૂલ સાથે
- પ્રકાર K: -200°C થી 1250°C, ±2.2°C અથવા ±0.75% ની ભૂલ સાથે
- ટી પ્રકાર: -200°C થી 350°C, ±1.0°C અથવા ±0.75% ની ભૂલ સાથે
- પ્રકાર N: -200°C થી 1280°C, ±2.2°C અથવા ±0.75% ની ભૂલ સાથે
યોગ્ય થર્મોકોલ કેવી રીતે પસંદ કરવું?
પસંદ કરો યોગ્ય થર્મોકોલ તે ઘણા પરિબળો પર આધાર રાખે છે, જેમ કે માપવાની તાપમાન શ્રેણી, સેન્સરનો ઉપયોગ કયા વાતાવરણમાં થશે અને ઉપલબ્ધ બજેટ. પાસાઓને ધ્યાનમાં લેવું મહત્વપૂર્ણ છે જેમ કે:
- મહત્તમ અને લઘુત્તમ તાપમાન: દરેક પ્રકારના થર્મોકોપલની ચોક્કસ ઓપરેટિંગ રેન્જ હોય છે.
- ઓપરેશન પર્યાવરણ: ઓક્સિડાઇઝિંગ, રિડ્યુસિંગ, ક્રાયોજેનિક વાતાવરણ વગેરે, સેન્સરની ટકાઉતાને પ્રભાવિત કરી શકે છે.
- રાસાયણિક પ્રતિકાર: કેટલીક સામગ્રીઓ કાટ માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે, જે સેન્સરના જીવનને અસર કરશે.
- ચોકસાઇ: ચોકસાઇ જેટલી વધારે છે, ખર્ચ સામાન્ય રીતે વધે છે, તેથી તે કાર્યક્ષમતા સાથે સંતુલનનું પરિબળ છે.
સામાન્ય કાર્યક્રમો
આ થર્મોકોપલ્સ તેઓ તેમની વૈવિધ્યતા અને મજબૂતતાને કારણે વિવિધ ઉદ્યોગોમાં લાખો એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. કેટલાક ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
- પાવર પ્લાન્ટ જ્યાં ટર્બાઇન અને અન્ય મહત્વપૂર્ણ ઘટકોના તાપમાનનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
- સંશોધન પ્રયોગશાળાઓ જ્યાં ઉંચા અને નીચા એમ બંને પ્રકારના આત્યંતિક તાપમાને માપવામાં ખૂબ જ ચોકસાઇ જરૂરી છે.
- ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ જેમ કે ફેક્ટરી ઓટોમેશન, જ્યાં થર્મલ મોનિટરિંગની જરૂરિયાત સતત હોય છે.
થર્મોકોપલ્સના ફાયદા અને ગેરફાયદા
વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા હોવા છતાં, તમામ વાતાવરણ થર્મોકોપલ્સ માટે યોગ્ય નથી. ચાલો તેની શક્તિઓ અને નબળાઈઓનું વિશ્લેષણ કરીએ.
ફાયદા
- મજબૂતાઈ અને ટકાઉપણું આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં પણ.
- ઓછી કિંમત આરટીડી જેવા અન્ય સેન્સરની સરખામણીમાં.
- વિશાળ તાપમાન રેન્જ, ક્રાયોજેનિક એપ્લિકેશનથી લઈને ઉચ્ચ તાપમાનના કરાર સુધી.
ગેરફાયદા
- મર્યાદિત ચોકસાઇ RTDs જેવી વધુ અદ્યતન તકનીકોની સરખામણીમાં.
- વિદ્યુત અવાજ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા, ખાસ કરીને લાંબા કેબલ રનમાં.
- અમલ કરવાની જરૂર છે કોલ્ડ જંકશન વળતર ચોક્કસ વાંચન મેળવવા માટે.
ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય થર્મોકોલ પસંદ કરવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે, આ તમામ પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે, તે આપેલા ફાયદાઓનું વજન કરે છે, જેમ કે તેની ઓછી કિંમત અને વિશાળ ઓપરેટિંગ રેન્જ, તેની ચોકસાઈ અને પર્યાવરણ પ્રત્યે સંવેદનશીલતાની મર્યાદાઓ સામે. . ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનની ખૂબ જ માંગમાં તાપમાન માપવા માટે થર્મોકોપલ્સ સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ અને સર્વતોમુખી ઉકેલોમાંથી એક છે.