Termopary typu K i S: charakterystyka i zastosowania

Jak dokonać pomiarów temperatury w trudno dostępnych miejscach, takich jak: piec hutniczy lub kocioł grzewczy? W tym celu warto zastosować termoparę typu K lub typu S. W niniejszym artykule omówimy, czym się charakteryzują oba modele termoogniw.

Czujnik temperatury typu K: co to jest?

Termoparę K tworzy układ dwóch przewodów, połączonych na jednym końcu. Przewody te są wykonane z elementów niklowo-chromowych i niklowo-aluminiowych. W zależności od budowy i zastosowanych rozwiązań czujnik typu K jest w stanie pracować wydajnie w szerokim zakresie temperaturowym od -200°C do + 1100°C. Modele K są zatem świetną alternatywą dla czujników J, E czy T, które szybko się niszczą pod wpływem bardzo wysokiej lub bardzo niskiej temperatury.

Co jeszcze wyróżnia termoparę typu K? Charakterystyka tego prostego urządzenia obejmuje również tryb pracy i dopuszczalny zakres błędów pomiarowych. Termoogniwo K przystosowane jest bowiem zarówno do pomiarów ciągłych, jak i do pomiarów okresowych. W klasie I dokładności, w zakresie od -40°C do 375°C margines błędu pomiarowego czujników K wynosi 1,5°C. Termopary klasy II od -40°C do 333°C wykazują zaś dokładność do 2,5°C. Czułość modeli typu K utrzymuje się na poziomie 41µV/°C.

Sonda temperaturowa typu K – zastosowania

Instalatorzy i projektanci urządzeń oraz systemów branży grzewczej, HVAC czy hutnictwa już dawno odkryli potencjał, drzemiący w termoparach typu K. Zakres temperatur roboczych, tolerowanych przez te termoogniwa sprawia, że wciąż znajdują one nowe zastosowania. Można je znaleźć między innymi w:

• testerach i piecach laboratoryjnych,
• systemach do monitorowania temperatur klimatyzacji lub instalacji grzewczej,
• przemysłowych wymiennikach ciepła,
• piecach hutniczych, piecach do hartowania.

Gdzie jeszcze może występować sonda typu K? Stanowi ona również element uniwersalnych mierników temperatury, maszyn produkcyjnych i przemysłowych. Bagnetowe sondy K przydają się w odlewnictwie i obróbce tworzyw sztucznych, są częścią instalacji lub funkcjonują niezależnie.

Termopara S: charakterystyka

Do drugiej grupy termopar, obejmującej czujniki platynowo-rodowe, przystosowane do pracy w temperaturach do +1600°C, należą między innymi termoogniwa typu S. Ich czułość wynosi 10µV/°C. To urządzenia pomiarowe, które świetnie radzą sobie w trudnych warunkach, w atmosferze silnie utleniającej oraz obojętnej.

Co wyróżnia czujniki typu S? Do głównych zalet tych wskaźników należą:

• możliwość pracy w trybie ciągłym przy +1600°C lub pracy krótkotrwałej przy temperaturach sięgających 1700°C,
• wydajność,
• stabilna praca,
• niewielki margines błędu, nieprzekraczający 1,5°C.

Jakie zastosowania mają termoelementy pomiarowe typu S?

Ze względu na trwałość i wysoką odporność na niekorzystne warunki zewnętrzne sonda temperatury typu K znalazła różne zastosowania. Można ją znaleźć między innymi w:

• piecach wysokotemperaturowych i urządzeniach przemysłowych,
• elementach maszyn, służących do obróbki różnych surowców, tworzyw itd.,
• elementach pojazdów, samolotów.

Z funkcjonalności termopar wysokotemperaturowych korzystają obecnie na szeroką skalę projektanci rozwiązań dla przemysłu energetycznego i farmaceutycznego. Czujniki te są również niezastąpione w branży grzewczej, motoryzacyjnej czy hutnictwie.

Jak działają termopary wysokotemperaturowe S i K?

Działanie wszystkich typów termopar, niezależnie od tego, czy są to modele S, czy K, opiera się na tej samej zasadzie. Ma ona związek z tak zwanym zjawiskiem Seebecka, odkrytym na początku lat 20. dziewiętnastego wieku. Na czym ono polega?

W obwodach, składających się z dwóch rodzajów metali, złączonych końcem, powstaje siła elektromotoryczna. Zaistnienie siły elektromotorycznej w obrębie termoogniwa możliwe jest wówczas, gdy końcówki drutów mają styczność z substancjami o zróżnicowanej temperaturze. Różnica temperatur sprawia zaś, że pomiędzy stykami tworzy się napięcie kontaktowe.

Na koniec warto zaznaczyć, że nie bez przyczyny twórcy termopar do budowy obwodów stosują właśnie stopy metali – materiał ten szybko wychwytuje każdą, nawet najdrobniejszą zmianę temperatury. W celu zabezpieczenia metalowych styków w termoogniwach przemysłowych typu S platynowo-rodowych stosuje się ceramiczne obudowy, odporne na wysokie temperatury rzędu 1600°C.