ترموکوپل‌ها انواعی پرکاربرد از سنسور دمای صنعتی هستند که در ساخت دستگاه‌هایی که با دما سر و کار دارند، یا تجهیزات کوچک و بزرگ صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترموکوپل‌ها در انواع مدل‌های مختلف ساخته می‌شوند که هریک برای کاربرد خاصی مناسب‌تر هستند. یکی از مدل‌های کاربردی ترموکوپل، ترموکوپل ضد اسید است که اختصاصا برای مصارف ویژه‌ای در نظر گرفته شده است. در این مقاله از بلاگ دنیای حرارت، با خصوصیات و روند کار این نوع ترموکوپل آشنا خواهیم شد.

آشنایی با ترموکوپل‌های ضد اسید

اولین سوالی که در مورد این دسته از ترموکوپل حرارتی مطرح می‌شود، این است که ترموکوپل‌های ضد اسید چه ویژگی‌هایی دارند و اساسا چرا از آن‌ها استفاده می‌شود؟

ساختار یک ترموکوپل، از قطعات فلزی شامل دو عدد سیم فلزی غیرهمجنس ساخته می‌شود که توسط یک غلاف محافظت کننده فلزی یا سرامیکی پوشانده می‌شوند. بنابراین عمده قسمت‌های تشکیل دهنده یک ترموکوپل را فلزات و آلیاژهای فلزی تشکیل می‌دهند. فلزات در برابر اکسیداسیون، خوردگی و واکنش دادن با مواد شیمیایی، حساس و آسیب پذیر هستند.

بنابراین نیاز به ساخت ترموکوپل‌هایی مطرح شد که اجزای سازنده‌ی آن‌ها، در برابر عوامل آسیب‌رسان متداول محیطی، مقاومت بیشتری داشته باشند. انواع ترموکوپل ضد اسید و همچنین ترموکوپل‌های مقاوم در برابر اکسیدشدن، از جمله‌ی آن‌ها هستند. این محصولات در برابر بسیاری از شرایط سازگاری خوبی دارند و در صنعت پراستفاده هستند.

پس هر زمان که نیاز است یک ترموکوپل به عنوان سنسور سنجش حرارت در محیطی به کار برده شود که احتمال واکنش با مواد شیمیایی، خوردگی، قرار گرفتن تحت فشار یا در معرض سایش و برخی عوامل دیگر وجود دارد، نمی‌توان از یک ترموکوپل معمولی استفاده کرد. در چنین شرایطی لازم است از ترموکوپل‌های ضد اسید استفاده شود که نسبت به مدل‌های عادی ترموکوپل، مقاومت بالاتری در برابر شرایط سخت و مخرب محیط اطرافشان دارند.

این نوع از ترموکوپل‌ها مشخصات خاصی دارند که باعث می‌شود بتوانند در شرایط اسیدی و در معرض مواد خورنده یا با pH پایین، دوام خوبی از خود نشان دهند. ممکن است این دوام به واسطه ترکیبات سازنده ترموکوپل، آلیاژها یا فلزات ویژه‌ای باشد که در تولید آن‌ها به کار رفته، یا وجود غلافی که سیم‌های ترموکوپل را پوشانده و از آن‌ها محافظت می‌کند.

در دنیای المنت ها نیز، المنت ضد اسید وجود دارد. المنت‌های ضد اسید مقاومت بالایی در برابر تمام اسیدها دارند؛ از جمله اسید نیتریک، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک. اگر درباره المنت ها کنجکاو هستید؛ بلاگ “انواع المنت های حرارتی” را مطالعه کنید.

کاربرد ترموکوپل ضد اسید

همان طور که در صنایع به طور گسترده از خواص اسیدها یا مواد با pH پایین استفاده می‌شود، ترموکوپل‌های ضد اسید نیز به وفور در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. دوام و مقاومت بسیار بالای آن‌ها باعث شده عمر مفید طولانی داشته باشند و بتوان در شرایط مختلف از آن‌ها استفاده کرد. مقاومت بالای ترموکوپل‌های ضد اسید در کنار وسعت محدوده دمایی که می‌توانند اندازه بگیرند، باعث شده در صنایع مختلف بسیار پرکاربرد باشند.

نحوه کار ترموکوپل‌های ضد اسید

شیوه کار یک ترموکوپل ضد اسید یا ترموکوپل‌های مقاوم در برابر اسید و خوردگی، مشابه با سایر انواع ترموکوپل است. به نحوی که دو سیم ناهمجنس فلزی در مرکز ترموکوپل قرار می‌گیرند که در یک سمت بهم وصل و در سمت دیگر از همدیگر جدا هستند. قسمت متصل و جوش داده شده‌ی آن‌ها در معرض دمایی که باید اندازه بگیرد، قرار داده می‌شود و رفتار متفاوت سیم‌ها در برابر آن دما، باعث ایجاد اختلاف ولتاژ بین دو سر آزادشان می‌شود. با اندازه گرفتن اختلاف ولتاژ ایجاد شده، می‌توان براوردی از دمای اولیه داشت.

در مورد این نوع ترموکوپل‌ها هم اندازه سیم، طول پروب ترموکوپل، جای قراردادن آن و جنس فلزی که در ساختش به‌کار رفته، اهمیت دارد. این ویژگی‌ها دقت و حساسیت کلی یک ترموکوپل‌ را تعیین می‌کنند.

قوانین مهم ترموکوپل اصول و قواعدی هستند که نحوه عملکرد ترموکوپل‌ها را توصیف می‌کنند. ترموکوپل‌ها از دو فلز متفاوت ساخته شده‌اند که با یکدیگر اختلاف دمایی دارند. وقتی این دو فلز به یکدیگر وصل می‌شوند، یک ولتاژ تولید می‌شود که با توجه به اختلاف دمایی بین دو فلز، قابل اندازه گیری است.

انواع ترموکوپل ضد اسید

این ترموکوپل‌ها در چندین نوع مختلف دسته بندی می‌شوند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم. تقسیم بندی ذکر شده در این مقاله، ترموکوپل‌های ضد اسید را بر حسب جنس آن‌ها از هم متمایز کرده و در دسته‌های متعدد قرار می‌دهد.

درباره ترموکوپل بیشتر بخوانید: ترموکوپل چیست و انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌های کربنی

این دسته از ترموکوپل‌ها از فولاد کربنی تولید شده و به خاطر قیمت کمتر آن نسبت به سایر انواع ترموکوپل ضد اسید، بر سایر مدل‌ها ترجیح داده می‌شود. ترموکوپل‌های کربنی علاوه‌بر داشتن قیمت اقتصادی، نسبتا در معرض خوردگی مقاوم خواهد بود. ترموکوپل‌های کربنی برای سنجش دماهای کمتر به کار برده می‌شوند. زیرا بیشترین درجه حرارتی که قادر به تحمل آن هستند، تقریبا 530 درجه سلسیوس خواهد بود.

ترموکوپل‌های کروم-مولی

ترموکوپل‌های کروم – مولی (F11/F22)، بسیار محکم و بادوام هستند. این نمونه ترموکوپل‌ها مقاومت خوبی در برابر یک سری از مواد مثل کلروفرم، دی‌سولفید کربن و همین طور پاک کننده‌های قوی دارند. به همین دلیل هم بیشتر از آن‌ها در صنایع مختلف یا در مخزن‌های تحت فشار و دیگ‌های بخار استفاده می‌شود. بیشینه دمای قابل اندازه‌گیری توسط آن‌ها نیز حدودا به 600 درجه سانتیگراد می‌رسد.

ترموکوپل ضد اسید فولادی

بعضی از مدل ترموکوپل‌های ضد اسید از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند که باعث می‌شود در برابر اسید، خوردگی و اکسیداسیون مقاومت مطلوبی از خود نشان دهند. مهم‌ترین نمونه‌های آن‌ها را در زیر نام می‌بریم.

ترموکوپل فولاد ضد زنگ 304

ترموکوپل‌هایی که با استفاده از فولاد ضد زنگ 304 ساخته شده‌اند، از جمله ترموکوپل‌های ضد اسید کاربردی در صنعت هستند. بطور معمول این ترموکوپل‌ها در کارخانجات و تجهیزات صنایع غذایی به کار گرفته می‌شوند. همچنین برای استفاده در صنایعی که ارتباط با مواد شیمیایی دارند، مناسب خواهند بود.

این دسته از ترموکوپل‌ها مقاومت قابل توجهی در مقابل خوردگی و شرایط اسیدی دارد. بیشترین درجه حرارتی که این ترموکوپل ضد اسید فولادی می‌تواند آن را تحمل کند، تا سقف 900 درجه سلسیوس تخمین زده می‌شود.

بیشتر بخوانید: یکی از بارز ترین علائم خرابی ترموکوپل، نمایش دمای نادرست یا غیرمنطقی است. اگر متوجه شدید که دمای نمایش داده شده به طور قابل توجهی با دمای واقعی محیط یا سیستمی که ترموکوپل در آن قرار دارد، متفاوت است، احتمال خرابی ترموکوپل وجود دارد. برای آشنایی کامل با خرابی ترموکوپل ها بلاگ “علائم خرابی ترموکوپل” را بخوانید.

ترموکوپل فولاد ضد زنگ 310

ترموکوپل‌هایی که در تولید آن‌ها از فولاد ضد زنگ 310 استفاده شده است، آستانه تحمل دمایی بالاتری نسبت به مدل قبلی داشته و قادرند تا حد 1150 درجه سلسیوس را نیز اندازه بگیرند. این دسته از ترموکوپل‌ها نسبت به موادی مثل گوگرد هم مقاوم هستند و می‌توان از آن‌ها به سادگی در شرایط حاوی گوگرد استفاده نمود. همچنین دوام و مقاومت آن در برابر خوردگی تا حدودی بالاتر از ترموکوپلی است که با فولاد ضد زنگ 304 ساخته شود.

ترموکوپل ضد اسید فولاد ضد زنگ 316

ترموکوپلی که در ساخت آن فولاد ضد زنگ 316 به کار گرفته شده است، در بین ترموکوپل‌های فولادی بالاترین حد مقاومت را دارند. این محصولات می‌توانند به خوبی در برابر خوردگی دوام خود را حفظ کرده و یک محیط اسیدی را بدون آسیب تحمل کنند.

در تولید ترموکوپل‌های فولاد ضد زنگ 316، علاوه‌بر نیکل و کروم، مولیبدن هم به کار برده شده است. از این دسته ترموکوپل‌های کاربردی و مقاوم، در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی می‌توان استفاده کرد. بیشترین دمایی که قادر به سنجش آن هستند، حدودا 900 درجه دانسته می‌شود.

ترموکوپل فولاد ضد زنگ 321

در ویژگی‌های این ترموکوپل ضد اسید شباهت‌هایی با ترموکوپل فولاد ضد زنگ 304 دیده می‌شود. یک نمونه از این شباهت‌ها آستانه دمایی است که قادر به اندازه‌گیری آن هستند که در هر دو مدل حداکثر 900 درجه سلسیوس خواهد بود. البته در تولید این نوع ترموکوپل، تیتانیوم تثبیت شده هم به کار می‌رود تا محصول نهایی مقاومت بیشتری نسبت به خوردگی داشته باشد. پس حین جوش دادن دو سیم ترموکوپل به همدیگر، احتمال خوردگی کاهش می‌یابد.

ترموکوپل فولاد ضد زنگ ۴۴۶

آخرین نوع از ترموکوپل‌های ضد اسید فولادی که معرفی می‌کنیم، مدلی است که با فولاد ضد زنگ 446 ساخته شده است. پایداری و دوام این ترموکوپل ضد اسید در معرض دمای بالا و حتی در محیط‌هایی با اتمسفر گوگردی، خیلی زیاد است. این ترموکوپل قادر است درجه حرارت‌های بالا را بسنجد و بیشترین دمایی که می‌تواند برای اندازه گیری آن مفید باشد، تا 1150 درجه سانتیگراد است.

از آن جا که ترموکوپل‌های فولادی 446 در برابر ترکیباتی مانند نیتریک اسید، سولفوریک اسید و مواد بازی متعدد دیگر مقاوم هستند، می‌توان از آن‌ها به شکل‌های متنوع در صنایع و کارخانجاتی که با مواد شیمیایی سر و کار دارند، استفاده کرد.