В чем разница между термопарой типа K и N

Точность и надежность термопары во многом зависят от термоэлектрической однородности и стабильности материала термопары . Чтобы получить наилучшие результаты при измерении температуры, следует уделять внимание не только конструкции, установке и калибровке термопары, но и более тесному сочетанию места измерения температуры, условий работы , диапазона температур и точности измерения. можно использовать для выбора подходящей термопары с более стабильными термоэлектрическими свойствами. Термопара типа K обладает лучшими комплексными характеристиками по сравнению с термопарами из недрагоценных металлов. Однако, когда используется при высоких температурах в течение длительного времени , из-за изменения состава сплава или превращения элементов в процессе нейтронного излучения состав получается неравномерным, что вызывает медленный дрейф теплового потенциала . При нагреве в диапазоне 250-650 °С на их точность влияет плохая повторяемость термопотенциалов (упорядоченные и неупорядоченные переходы), обусловленная неравномерным ближним упорядочением атомной решетки никель-хромового сплава КП . Магнитное превращение никель-кремниевого (КН) полюса в интервале 150-260 °С также вызывает флуктуации термопотенциала.

Термопара типа N не толькопозволяетизбежать этих недостатковтипа K, но также обладает более высокой стойкостью к высокотемпературному окислению и более широким диапазоном измерения температуры.

1. Состав и свойства термопарного сплава .

1.1. Химический состав термопарного сплава

Положительная сторона термопары N-типа такая же, как положительная сторона термопары K-типа, состоящая из сплава Ni/Cr/Si, но содержание хрома и кремния в положительной части термопары N-типа повышено по сравнению с положительной стороной. К-типа . За счет увеличения содержания хрома устраняется эффект старения типа К в диапазоне 400°С и 600°С. Никр сплавс содержанием Cr от 14% до 16% имеет наименьшее изменение сопротивления при комнатной температуре, а переход в ближний порядок и явление вращения в этом диапазоне составов невелики. Влияние содержания Cr на стабильность термоэлектрического потенциала сплава Nicr показано на рисунке 1. Целью увеличения содержания кремния является улучшение стойкости к высокотемпературному окислению, так что режим окисления никель-хромового сплава изменяется с внутреннее окисление к внешнему окислению, благодаря чему реакция окисления осуществляется только на поверхности. Влияние содержания Si на термоэлектрический потенциал сплава Nicr показано на рисунке 2.

Рисунок 1

Фигура 2

Compared with the negative of type K thermocouple(KN), the negative of N-type(NN) increases the content of silicon and magnesium, but does not contain manganese and aluminum. The effect of adding magnesium is to prevent the silicon under the surface from being preferentially oxidized into silicon dioxide from the hot electrode. Increasing the content of silicon without manganese and aluminum completely improves the high temperature oxidation resistance of the negative electrode of the type N thermocouple. The negative of type K thermocouple(NN) basically doesn’t contain Mn, Al, Co and other elements, the magnetic transition of the new alloy is suppressed with greatly increased Si content, so the transition temperature is lowered below room temperature. N-type thermocouple will not have magnetic transitions in the range of 150~260°C, which will cause the thermal potential to deviate from the graduation table. The effect of Si content on the thermal potential of NiSi alloy is shown in Figure 3.

Figure 3

1.2. The main performance of thermode

1.2.1. Thermoelectric properties

For thermocouple with good thermoelectric characteristics, the thermoelectric electrodes should have a large thermoelectric potential and Seebeck coefficient after pairing, which can have a more linear functional relationship, and the thermoelectric characteristics have good stability and uniformity. Table 1 lists the Seebeck coefficient and thermoelectric potential of type K and N thermocouple. From the data in Table 1, we can see that although the Seebeck coefficient of type N thermocouple is slightly lower than that of type K, the Seebeck coefficient of type K reaches the highest at 500 °C, and the coefficient decreases as the temperature increases. The coefficient of the type N reaches the highest at 800 °C, and then with the increase of temperature, the coefficient decreases, but the downward trend is obviously slower than that of the type K. Although the thermoelectric potential of the type N thermocouple is a little lower than that of type K, the uniformity of type N is better than that of type K without affecting the thermoelectric characteristics of type N, type N is more similar to the linear function relationship and uniformity than type K.

1.2.2. Physical and Mechanical Properties

Table 2 lists the physical and mechanical properties of type K and N. The temperature coefficient of resistance of type N thermocouple is much lower than type K, the low temperature coefficient will allow the thermal electrodes to maintain good physical properties over long periods of operation, so that type N maintains long-term potential stability and reproducibility.

В таблице 3 приведена пропорциональная зависимость между отношением сопротивлений и температурой термопар K-типа и N-типа. Из таблицы видно, что отношение сопротивлений термопарного сплава типа Н (НП-НН) значительно изменяется с повышением температуры. Термопара типа N имеет меньший сплав сплава, и магнитный эффект N-типа намного меньше, чем у термопары K-типа .

Таблица 3

1.2.3. Сравнение ядерных реакций

As thermocouple works in a nuclear field, the thermopotential output will be unstable and change slowly under the irradiation of thermal and fast neutron streams. When thermocouple material absorbs neutrons, some chemical elements become unstable isotopes and transmute into other elements, causing the chemical composition of the thermocouple wire to change, ultimately leading to unstable thermocouple performance in a nuclear field.

As N-type thermocouple does not contain elements susceptible to nuclear transmutation, such as Mn, Co and Cu, while the negative pole of K-type contains elements susceptible to nuclear transmutation, such as Mn and Co, the N-type has better radiation resistance than the K-type.

2. Conclusion

2.1. Type N overcomes the short-range orderly transition and spin phenomenon of type K at 250°C to 650°C;

2.2. Type N overcomes the thermal potential fluctuations caused by the magnetic transition in the 150-260°C range;

2.3. Type N is better than type K in terms of their more or less linear function;

2.4. Type N has better thermoelectric stability, uniformity and reproducibility than type K;

2.5. Type N is more resistant to high temperature oxidation than type K;

2.6. Type N has better resistance to irradiation than type K.

Get more products details  from www.super-instrument.com.