红外线加热应用知识

热电偶的选择及注意因素

发布时间：2016-11-15 10:26:27 信息来源：萨莱米自动化

热电偶的防护套 – 不锈钢 对比陶瓷

简介
在这个实验中，CERAMICX红外线加热器利用两种不同材料的热电偶用于比较评估红外线加热的反应。两个热电偶都是K型的并且一个是纯陶瓷护套的，另外一个是不锈钢护套的。
热电偶的信息和试验配置
两个热电偶都是K型的，制造商是英国TC，英国Uxbridge。不锈钢热电偶是6mm直径和210mm长，套入321不锈钢之中。另外一个热电偶是6mm直径和165mm长，但是护套材料是氧化铝陶瓷。采用CERAMICX红外线加热器的FTE 650W进行加热。

不锈钢护套

陶瓷护套

图１：测试结构
试验配置
首先两个热电偶都被置于陶瓷加热器FTE 650W元件之下。组装了一个支架用于固定两种热电偶于相同的试验位置，允许不锈钢热和氧化铝陶瓷护套有45mm的长度差别。这样热电偶的尖端位于一个完全相同的试验位置如图1所示。
试验时间是500秒

结果
结果显示如图2，陶瓷护套热电偶比不锈钢热电偶的反应快很多。陶瓷热电偶在大约51秒达到100°C。而不锈钢热电偶用了242秒达到相同温度。陶瓷热电偶在470秒达到了最高温度大约196°C。而不锈钢热电偶的最高温度达到大约125°C。
在空气中不锈钢护套对比陶瓷护套热电偶加热测试结果：

纵轴：温度（摄氏度）横轴时间（秒）蓝——不锈钢，红——陶瓷
图2：对陶瓷和不锈钢护套的热电偶红外线加热速度结果
在水中不锈钢护套对比陶瓷护套热电偶加热测试结果：

纵轴：温度（摄氏度）横轴时间（秒）蓝——不锈钢，红——陶瓷
图3.陶瓷和不锈钢护套的热电偶热传导/对流速度的结果
第二个实验用热水作为加热源来分析。因此两个热电偶的加热方式是经过传导/对流，对比之前的试验热传递的方式则是辐射。结果如上述图3所示。在这个试验中不锈钢热电偶加热比陶瓷热电偶更快。陶瓷热电偶在100秒达到最高温大约75 °C。
结论
在空气中辐射加热，陶瓷护套热电偶比不锈钢护套热电偶加热更快。这很是因为不锈钢护套的反射性。而陶瓷护套则有更高的辐射系数（代表性是0.9-0.95）对红外线具有更高的吸收性，导致了更快的反应时间。
当没有光泽的不锈钢护套重复相同的实验，让褪色的不锈钢护套来进行测试，所得到的结果会让你意外惊喜，温度将与陶瓷随着褪色深度情况，慢慢的与陶瓷护套的热电偶加热曲线接近。即褪色的不锈钢能达到更高的辐射系数效果。
相反的，在所做的低温传导/对流实验中（75°C 热水），不锈钢护套表现出了更快的加热时间，这很可能是因为不锈钢更高的热传导性（15 W/mK）对比于陶瓷的热传导性（1.5 W/mK）。
因此，我们在选择热电偶需要考虑辐射率、吸收率、空气对流、热电偶的固定位等多种因素，从而才能长期获得稳定的温度控制。爱尔兰CERAMICX红外线加热器所生产的陶瓷加热器、石英板加热器均考虑到以上因素，将热电偶利用玻璃定位套管固定热电偶，封闭在红外线加热器内部，降低外界因素的影响，从而使陶瓷加热器、石英加热器