Материалы для термопар

При соприкосновении 2-х различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов U из-за различия концентрации свободных электронов в соприкасающихся металлах А н В и перехода части электронов в металл с меньшей их концентрацией. Но электроны, чтобы покинуть металл, должны иметь определенную энергию, называемою работой выхода электрона W_BЭ. Работа выхода электрона характерна для каждого проводника и определяет эмиссионные свойства металла, т.е. способность металла быть источником электронов. Если взять замкнутую цепь из 2-х проводников н один контакт нагреть до t₁, а другой – до t₂, то в цепи будет возникать термоэлектродвижущая сила (термоЭДС) U, измеряемая в вольтах:

, (2.6)

где Е – коэффициент термоЭДС, постоянный для данной пары проводников.

Это лежит в основе измерения и регулирования температуры в диффузионных печах, в вакуумных камерах. Пара изолированных друг от друга различных проводников со спаем на конце, называется термопарой, В общем случае термопара состоит из пары проволок разнородных материалов, сваренных с одного конца и удлинительных проводов, подсоединенных к свободным концам термоэлектродов.

Для термопар применяют чистые металлы и различные сплавы с высоким электрическим сопротивлением.

Материалы для термопар выбирают по следующим характерис­тикам:

допустимая рабочая температура спая Т_сп;

удельное электрическое сопротивление ρ;

температурный коэффициент удельного электрического сопро­тивления ТКρ;

коэффициент термоЭДС.

Для изготовления термопар чаще всего используют сплавы, при­веденные в таблице 2.4.

Термопары могут применяться для измерения следующих темпе­ратур: до 350°С – медь-константан, медь-копель; до 600°С – желе­зо-константан, железо-копель, хромель-копель; до 900...1000°С – хромель-алюмель; до 1600°С – платинородий-платина; до 2000˚С – вольфрам-молибден; до 2500…2800˚С – вольфраморениевый сплав (5% рения) и вольфраморениевый сплав (20% рения). Причем термопара на основе благородных металлов может использоваться в любой среде, а термопары на основе тугоплавких металлов – в инертной среде или в вакууме. Для измерения криогенных температур можно использовать тер­мопару железо-золото.

Таблица 2.4 – Характеристика сплавов для изготовления термопар