低溫、高溫獲得技術

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1、各種冶金工業設備方法原理介紹鋼鐵冶金工藝流程轉爐的熱源？連鑄系統澆鋼圖片連鑄系統澆鋼圖片正在使用的長水口 電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐子電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐子的統稱。的統稱。按電能轉換熱能方式的差異，電爐可按電能轉換熱能方式的差異，電爐可分為：分為：n電渣重熔爐電渣重熔爐利用電阻熱；利用電阻熱；n感應熔煉爐感應熔煉爐利用電磁感應；利用電磁感應；n電電 子子 束束 爐爐依靠電子碰撞；依靠電子碰撞；n等等 離離 子子 爐爐利用等離子??；利用等離子??；n電電 弧弧 爐爐利用高溫電弧，不包括加熱爐、利用高溫電弧，不包括加熱爐、熱處理爐等。熱處理爐等。電爐的熱源？精煉過程中鋼液的加熱

2、？精煉過程中鋼液的加熱？鋼液在進行爐外精煉時，有熱量損失，會造成溫度下降。鋼液在進行爐外精煉時，有熱量損失，會造成溫度下降。若爐外精煉方法具有加熱升溫功能，可避免高溫出鋼和保證鋼若爐外精煉方法具有加熱升溫功能，可避免高溫出鋼和保證鋼液正常澆鑄，增加爐外精煉工藝的靈活性，在精煉劑用量，鋼液正常澆鑄，增加爐外精煉工藝的靈活性，在精煉劑用量，鋼液處理最終溫度和處理時間均可自由選擇，以獲得最佳的精煉液處理最終溫度和處理時間均可自由選擇，以獲得最佳的精煉效果。效果。常用的加熱方法有常用的加熱方法有電加熱電加熱和和化學加熱化學加熱。電加熱電加熱是將電能轉變成熱能來加熱鋼液的。這種加熱方式是將電能轉變成熱能

3、來加熱鋼液的。這種加熱方式主要有電弧加熱和感應加熱。主要有電弧加熱和感應加熱?；瘜W加熱化學加熱是利用放熱反應產生的化學熱來加熱鋼液的。常是利用放熱反應產生的化學熱來加熱鋼液的。常用的方法有硅熱法、鋁熱法和用的方法有硅熱法、鋁熱法和COCO二次燃燒法?；瘜W加熱需吹入二次燃燒法?；瘜W加熱需吹入氧氣，與硅、鋁、氧氣，與硅、鋁、COCO反應，才能產生熱量。反應，才能產生熱量。2Al+3/2O2Al+3/2O2 2=Al=Al2 2O O3 3 H HAlAl=1594752 J1594752 J 氧化氧化1%1%的鋁時，鋼液溫度升高：的鋁時，鋼液溫度升高：32,0992)(OAlPFePFeAlAlC

4、CMMHHTHH0 0吹入的吹入的1mol1mol氧氣溫度升至氧氣溫度升至16001600所吸收的熱量，所吸收的熱量，HH0 0=；CpCp恒壓熱容，恒壓熱容，J/molJ/mol。通過計算可知，若產生的熱量全部被鋼液吸收，則氧化通過計算可知，若產生的熱量全部被鋼液吸收，則氧化1kg1kg的的鋁，約使鋁，約使1t1t鋼液的溫度升高鋼液的溫度升高3535。RH-OBRH-OB、RH-KTBRH-KTB、CAS-OBCAS-OB和和IR-UTIR-UT中，采用鋁熱法加熱鋼液。中，采用鋁熱法加熱鋼液。有頂槍吹氧的爐外精煉法，可利用有頂槍吹氧的爐外精煉法，可利用COCO燃燒提供熱量補償。燃燒提供熱量補

5、償。鋁氧化的反應和熱效應計算鋁氧化的反應和熱效應計算鋼水真空處理工藝示意圖鋼水真空處理工藝示意圖 鋼包加熱系統工藝示意圖鋼包加熱系統工藝示意圖 鋁電解過程中的兩極反應n陰極反應陰極反應 Al3+3eAln陽極反應陽極反應 2O2-+C4eCO2 n總反應總反應 2Al2O3+3C 4Al+3CO2大型中間下料預焙槽簡圖大型中間下料預焙槽簡圖1槽罩 2鋼爪梁 3陽極 4電解質 5槽殼 6涂層 7鋁 8陽極炭塊 9陰極棒 10保溫磚 11排煙裝置 12氧化鋁 13導桿 14夾板 15螺栓 16打殼和電式下料器 17氧化鋁 18殼面 19邊部磚 20邊部保溫磚 21結殼 22邊部炭塊 23密封圈 2

6、4鋼殼Al大型中間下料預焙槽簡圖 現代煉銅方法奧托昆普法傳統熔煉方法鼓風爐熔煉方法反射爐熔煉方法電爐熔煉方法熔池熔煉方法漂浮熔煉方法諾蘭達法瓦紐科夫法白銀法 閃速熔煉法三菱法 基夫賽特法印柯法奧斯麥特法冰銅熔煉方法簡介冰銅熔煉方法簡介 從圖從圖2-35的的Cu-Cu2O的二元系相圖中可知，的二元系相圖中可知，1423K下，銅下，銅液中液中Cu2O的飽和度為的飽和度為8.3%，相當于溶解氧，相當于溶解氧0.92%。選擇適當。選擇適當的熔劑使的熔劑使MeO造渣并及時除渣，以降低氧化物的活度。造渣并及時除渣，以降低氧化物的活度。圖圖2-35 Cu-Cu2O二元系相圖二元系相圖Ti-O-C系等溫三元相

7、圖 A點產物(819Ti)B點產物(872Ti)c點產物Ti 8283 O含量(質量分數)上圖是2127TiCO三元等溫平衡圖，這是從理論計算和實驗得到的結果。n1爐殼；n2-鎂磚內襯；n3一電極；n4一導電夾；n5-水冷爐頂；n6-煙氣管道；n7-料倉；n8電極升降機構；n9爐料供給管；n10一冷凝殼層；n11一熔渣；n12一排料口；n13一生鐵金屬熱還原法制取稀土金屬2REF3+3Ca=3CaF2+2RE一般的一般的還原冶煉溫度還原冶煉溫度都在金屬和渣的熔點以上都在金屬和渣的熔點以上5050一一100100，并，并能調節控制冶煉設備的溫度要達到能調節控制冶煉設備的溫度要達到18001800

8、，控溫精度土，控溫精度土1010；爐體真空爐體真空達到達到10-5Pa10-5Pa。鈣熱還原稀土氯化物Ca+RECl3=CaCl2+RE參加還原反應的氯化物熔點較氟化物的熔點低400600，n問題問題：如果您的畢業論文題目是：如果您的畢業論文題目是n“Na3AlF6-Al2O3-La2O3熔鹽體系表面張力的研熔鹽體系表面張力的研究究”，實驗溫度為，實驗溫度為9001000C。n要完成這個題目，你需要哪些準備？要完成這個題目，你需要哪些準備？n步驟步驟n需要掌握的知識需要掌握的知識獲得高溫場獲得高溫場氣體凈化及氣氛控制氣體凈化及氣氛控制合適的坩堝合適的坩堝熔熔體體物物性性檢檢測測電熱體的選擇電熱

9、體的選擇耐火及保溫絕熱耐火及保溫絕熱溫度測量及控制溫度測量及控制高溫爐的設計制作高溫爐的設計制作 2.2.溫場獲得與測量溫場獲得與測量2.1 2.1 低溫場的獲得低溫場的獲得2.2 2.2 實驗室恒溫的獲得及應用實驗室恒溫的獲得及應用2.3 2.3 高溫場的獲得高溫場的獲得 2.4 2.4 溫度測量與控制溫度測量與控制2.5 2.5 耐火及保溫材料耐火及保溫材料1-4-4低溫低溫場的獲得場的獲得4.1.1 常用低溫液體常用低溫液體4.1.2 獲得低溫的方法獲得低溫的方法：液態氮液態氮：63K到室溫到室溫液態氦：可以獲得毫液態氦：可以獲得毫K級的超低溫級的超低溫絕熱膨脹絕熱膨脹節流過程節流過程低

10、溫液體減壓低溫液體減壓4.1.4 低溫的測量與控制低溫的測量與控制稀釋致冷及磁冷卻稀釋致冷及磁冷卻4.1.3 冶金實驗室中常用的獲得低溫的方法冶金實驗室中常用的獲得低溫的方法 1-4 1-4 溫場獲得與測量溫場獲得與測量4.1.3 4.1.3 冶金實驗室中常用的獲得低溫的方法冶金實驗室中常用的獲得低溫的方法(1)(1)冰鹽共溶體系冰鹽共溶體系 例如：例如：3 3份冰十份冰十1 1份份NaCl(NaCl(質量比質量比)可以得到可以得到-20-20的溫度的溫度 3 3份冰十份冰十3 3份份CaClCaCl2 2(質量比質量比)可以得到可以得到-40-40 2 2份冰十份冰十1 1份濃份濃HNOHN

11、O3 3可以得到可以得到-56-56(2)(2)干冰浴干冰浴 干冰的升華溫度為干冰的升華溫度為-78.3-78.3，用時常加一些惰性溶劑，用時常加一些惰性溶劑，如丙酮、醇、氯仿等以便它的導熱性更好些。如丙酮、醇、氯仿等以便它的導熱性更好些。(3)(3)液氮液氮 氮氣液化的溫度是氮氣液化的溫度是 -195.8-195.8，在科學實驗中經常用到。，在科學實驗中經常用到。(4)(4)液氦液氦 液化溫度為液化溫度為-268.95-268.95，可獲得更低的溫度。，可獲得更低的溫度。4.1.4 4.1.4 低溫的測量與控制低溫的測量與控制(1)(1)蒸氣壓溫度計蒸氣壓溫度計 液體的蒸氣壓隨溫度而改變，因

12、此，通過測量蒸氣壓液體的蒸氣壓隨溫度而改變，因此，通過測量蒸氣壓 即可知道其溫度。即可知道其溫度。(2)(2)低溫的控制低溫的控制有兩種途徑有兩種途徑：恒溫冷浴恒溫冷浴冰水浴冰水浴泥?。ú荒苡靡貉酰┠嘣。ú荒苡靡貉酰└杀「杀〉蜏睾銣仄鞯蜏睾銣仄?實驗室恒溫的獲得及應用實驗室恒溫的獲得及應用(1)(1)利用物質的相變點溫度利用物質的相變點溫度 液氮（液氮（-195.9-195.9）、干冰）、干冰-丙酮（丙酮（-78.5-78.5）、冰（、冰（00）、沸）、沸點水（點水（100100）、沸點萘（）、沸點萘（218.0218.0）、）、NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2OO（32

13、.3832.38）、沸點硫（、沸點硫（444.6444.6）等，處于相平衡時，溫度恒定）等，處于相平衡時，溫度恒定而構成一個恒溫介質浴，將需要恒溫的測定對象置于該介質浴中，而構成一個恒溫介質浴，將需要恒溫的測定對象置于該介質浴中，就可以獲得一個高度穩定的恒溫條件。就可以獲得一個高度穩定的恒溫條件。(2)(2)利用電子調節系統利用電子調節系統 利用電子調節系統對加熱器或致冷器的工作狀態進行自動調節，利用電子調節系統對加熱器或致冷器的工作狀態進行自動調節，使被控對象處于設定的溫度之下。如使被控對象處于設定的溫度之下。如恒溫水浴、恒溫油浴和恒溫鹽恒溫水浴、恒溫油浴和恒溫鹽浴浴等都是常用的控溫方式。它

14、通過電子繼電器對加熱器自動調節，等都是常用的控溫方式。它通過電子繼電器對加熱器自動調節，來實現恒溫目的。來實現恒溫目的。高溫冶金實驗高溫冶金實驗高溫場的獲得高溫場的獲得氣體凈化及氣氛控制氣體凈化及氣氛控制材料性能表征材料性能表征 高溫場的獲得高溫場的獲得高溫場的獲得 高溫場的獲得高溫場的獲得 高溫場的獲得方法高溫場的獲得方法n（1 1）獲得高溫的方法）獲得高溫的方法n 新能源（光、地熱）等新能源（光、地熱）等n（2 2）高溫爐的具體要求）高溫爐的具體要求n 足夠高的溫度及合適的氣氛足夠高的溫度及合適的氣氛n 爐溫便于測量及控制爐溫便于測量及控制n 爐體簡易靈活、便于制取爐體簡易靈活、便于制取n

15、 爐膛易于密封和氣氛調節爐膛易于密封和氣氛調節電電(高溫爐高溫爐)、燃料、燃料、高溫場的獲得高溫場的獲得電能電能 熱能裝置熱能裝置電能電能 熱能裝置熱能裝置n1.1 高溫電爐分類(加熱方式的差異)n(1)電阻爐n(2)感應爐n(3)電弧爐n(4)等離子爐(等離子電弧爐)n(5)電子束爐 4.3 高溫場的獲得高溫場的獲得 高溫場的獲得方法高溫場的獲得方法 (電流通過導體受阻產生熱能電流通過導體受阻產生熱能)。高溫場的獲得方法高溫場的獲得方法電阻爐是冶金實驗中最常用的加熱設備，有如下特點如下特點:設備簡單設備簡單 制作方便制作方便 溫度分布及調節控制比較方便可靠溫度分布及調節控制比較方便可靠 爐內

16、氣氛易于調節等爐內氣氛易于調節等。特特點點 高溫場的獲得高溫場的獲得1.電阻爐電阻爐4.管式電阻爐結構（臥式）管式電阻爐結構（臥式）（1）爐殼爐殼電阻爐結構電阻爐結構（2）電源引線電源引線（3）爐襯爐襯 高溫場的獲得高溫場的獲得 圖圖2-5 2-5 管式（立式）電阻爐結構示意圖管式（立式）電阻爐結構示意圖1-爐蓋爐蓋2-絕緣瓷珠絕緣瓷珠3-接線柱接線柱4-接線柱保護罩接線柱保護罩5-電源導線電源導線6 電熱體電熱體7-控溫熱電偶控溫熱電偶8-絕緣保溫材料絕緣保溫材料9-耐火管耐火管10-爐管爐管11-接地螺絲接地螺絲12-爐架爐架(1)爐殼爐殼 n一般情況下作成圓筒形一般情況下作成圓筒形,這樣

17、鋼性好焊縫小這樣鋼性好焊縫小,散熱面積小散熱面積小 ；n爐殼外徑決定于爐殼外徑決定于工作區大小工作區大小,它它決定了爐溫高低決定了爐溫高低,耐火磚襯耐火磚襯及絕熱材料厚度、爐殼要求的溫度及工作管的直徑；及絕熱材料厚度、爐殼要求的溫度及工作管的直徑；n爐殼的厚度不僅要滿足強度要求爐殼的厚度不僅要滿足強度要求,還要考慮剛性和結構加工還要考慮剛性和結構加工的要求的要求,爐殼厚度計算時一般要考慮可能發生爆炸時的沖擊爐殼厚度計算時一般要考慮可能發生爆炸時的沖擊應力。應力。高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構(2)電源引線（要求）電源引線（要求）接線柱應與爐殼接線柱應與爐殼絕緣絕緣；

18、接線柱應有足夠的斷面接線柱應有足夠的斷面,以保證電流密度不至于過大以保證電流密度不至于過大.一般紫一般紫銅接線柱的電流密度為銅接線柱的電流密度為2 2,有水冷時為有水冷時為10-18A/mm10-18A/mm2 2.爐內引線爐內引線應改為雙股應改為雙股,外穿外穿絕緣珠絕緣珠,以防導線間短路或爐殼帶電。以防導線間短路或爐殼帶電。線與絕緣柱接觸要好線與絕緣柱接觸要好,否則會引起接線柱發熱甚至燒壞；否則會引起接線柱發熱甚至燒壞；接線柱以水平布置為妥接線柱以水平布置為妥,并且要離開爐殼有一定距離并且要離開爐殼有一定距離,外設保外設保護罩。護罩。高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構

19、(3)爐襯爐襯 n爐襯的主要作用是保證工作區的溫度穩定爐襯的主要作用是保證工作區的溫度穩定;n目前使用較多的是輕質耐火磚和各種耐火目前使用較多的是輕質耐火磚和各種耐火纖維、耐熱纖維氈?？拷鼱t殼的是絕熱材纖維、耐熱纖維氈?？拷鼱t殼的是絕熱材料、靠近電熱元件的是耐火材料。料、靠近電熱元件的是耐火材料。高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構注意：注意：n關于電阻爐的設計是本章的重點關于電阻爐的設計是本章的重點 能夠畫出電阻爐示意圖能夠畫出電阻爐示意圖 根據溫度和氣氛要求選擇合適的電熱體根據溫度和氣氛要求選擇合適的電熱體 正確選擇熱電偶正確選擇熱電偶 選擇合適的耐火材料選擇合適的耐

20、火材料 電阻爐設計制作電阻爐設計制作要要求求 高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構(4)電熱體電熱體（電熱元件）（電熱元件）作用：把電能轉化成熱能，使被加熱的樣品達到所要求的溫度，作用：把電能轉化成熱能，使被加熱的樣品達到所要求的溫度，它決定爐子的工作能力和壽命它決定爐子的工作能力和壽命。性能性能 :分類分類：a.a.金屬電熱體金屬電熱體 b.b.非金屬電熱體非金屬電熱體 高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構注意使用溫度和氣氛注意使用溫度和氣氛a.最高使用溫度最高使用溫度b.電阻系數和電阻溫度系數電阻系數和電阻溫度系數 c.表面負荷及允許表面負荷表面

21、負荷及允許表面負荷電熱元件的性能電熱元件的性能a.最高使用溫度（電熱元件本身最高的承受溫度）最高使用溫度（電熱元件本身最高的承受溫度）n=爐溫爐溫+(50150)n爐膛的最高溫度主要取決于電熱元件的使用溫度爐膛的最高溫度主要取決于電熱元件的使用溫度 高溫場的獲得高溫場的獲得 2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構b.b.電阻系數和電阻溫度系數電阻系數和電阻溫度系數 n電阻系數電阻系數,又叫電阻率又叫電阻率,指溫度在指溫度在2020、1m1m長度長度的電熱體的電熱體1mm1mm2 2端面所具有的電阻值端面所具有的電阻值,其單位：其單位：mmmm2 2/m/m。n電熱體的電阻隨著溫度變化而變化，衡量這個

22、變化程度的叫電熱體的電阻隨著溫度變化而變化，衡量這個變化程度的叫電阻電阻溫度系數溫度系數。n可按下式計算可按下式計算：n式中式中 為電熱元件在為電熱元件在2020的電阻率的電阻率；n 為電阻溫度系數，為電阻溫度系數，-1-1；n 為電熱元件的工作溫度，為電熱元件的工作溫度，。20(1)tt20t2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件的性能電熱元件的性能c.c.表面負荷及允許表面負荷表面負荷及允許表面負荷n指電熱元件單位工作面積上分擔的功率指電熱元件單位工作面積上分擔的功率。n在一定電熱爐功率條件下，電熱元件表面負荷選得在一定電熱爐功率條件下，電熱元件表面負荷選得越大，則電熱元件用量就越少。但

23、電熱元件表面負越大，則電熱元件用量就越少。但電熱元件表面負荷越大，其壽命越短。實際上，只有選擇得當，才荷越大，其壽命越短。實際上，只有選擇得當，才能得到最佳效果。能得到最佳效果。2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件的性能電熱元件的性能a.a.金屬電熱體金屬電熱體()鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金()純金屬電熱體純金屬電熱體 鎢、鉬、鉭（鎢、鉬、鉭（MoMo、WW、TaTa）()鉑和鉑銠合金鉑和鉑銠合金(Pt,Pt-Rh)(Pt,Pt-Rh)鉻鎳合金鉻鎳合金:鉻鎳合金的產品塑性好鉻鎳合金的產品塑性好,具有抗氮能力具有抗氮能力,電阻系數、電阻系數、電阻溫度系數、密度均較大電阻溫度系數

24、、密度均較大。鐵鉻鋁鐵鉻鋁 電阻系數比鉻鎳合金高電阻系數比鉻鎳合金高,電阻溫度系數則較低密電阻溫度系數則較低密 合金合金:度也低度也低,耐熱性能好耐熱性能好,可以在氧化氣氛下使用?？梢栽谘趸瘹夥障率褂?。()鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金的特點鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金的特點2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件分類分類()鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金鉻鎳合金和鐵鉻鋁合金要求要求：在在1000130010001300范圍內，空氣中使用最多。它們抗范圍內，空氣中使用最多。它們抗氧化、價格便宜、易加工、電阻大和電阻溫度系數小。氧化、價格便宜、易加工、電阻大和電阻溫度系數小。注意：注意：它們抗氧化因為在高溫下由于空

25、氣的氧化能生成（致它們抗氧化因為在高溫下由于空氣的氧化能生成（致 密的）密的）CrCr2 2OO3 3或或NiCrONiCrO4 4，阻止進一步氧化。，阻止進一步氧化。為何可以在氧化性氣氛中使用為何可以在氧化性氣氛中使用?溫度范圍溫度范圍2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件分類分類()純金屬電熱體鎢、鉬、鉭（純金屬電熱體鎢、鉬、鉭（MoMo、WW、TaTa）共性：共性：在真空或適當氣氛下獲得更高的溫度；電阻系數大，在真空或適當氣氛下獲得更高的溫度；電阻系數大，熔點高，抗氧化差熔點高，抗氧化差(不能在空氣中使用不能在空氣中使用)鉬：鉬：常常 用用 溫溫 度度 160016001700

26、 1700 鎢：鎢：220022002400 2400,熔點熔點34003400鉭：鉭：200020002100 2100 ，熔點熔點29002900高純氫高純氫,氨分解氣氨分解氣,無水酒精蒸汽無水酒精蒸汽,真空真空鉬在氧化氣氛下生成氧化鉬升華，鉬在氧化氣氛下生成氧化鉬升華，易滲碳變脆，易滲碳變脆，最高使用溫度最高使用溫度25002500使使 用用 氣氣 氛氛 真真空、高純氫氣或惰性氣體空、高純氫氣或惰性氣體 真真空和惰性保護氣氛空和惰性保護氣氛（注意：注意：氮氣中不能用氮氣中不能用)最高使用溫度最高使用溫度22002200注意注意:不能處滲碳氣氛中不能處滲碳氣氛中2.管式電阻爐結構管式電阻爐

27、結構電熱元件電熱元件分類分類（）鉑和鉑銠合金鉑和鉑銠合金(Pt,Pt-Rh)(Pt,Pt-Rh)鉑：多用于微型電熱爐中鉑：多用于微型電熱爐中,如臥式顯微鏡的微型加熱爐如臥式顯微鏡的微型加熱爐,測測定冶金熔體熔點的小型電爐及標定熱電偶的小型電爐中；定冶金熔體熔點的小型電爐及標定熱電偶的小型電爐中；n 使用溫度為使用溫度為13001400,n 鉑銠合金絲可用到鉑銠合金絲可用到1600。鉑電熱體鉑電熱體 優點優點，。能經受氧化氣氛能經受氧化氣氛電阻系數小電阻系數小升溫導熱快升溫導熱快電熱性能穩定電熱性能穩定缺點缺點不能經受還原性氣氛及不能經受還原性氣氛及硅、鐵、硫、碳元素的侵蝕硅、鐵、硫、碳元素的侵

28、蝕價格十分昂價格十分昂貴貴2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件b.b.非金屬電熱體非金屬電熱體n碳化硅碳化硅(SiC)(SiC)電熱體電熱體 n二硅化鉬二硅化鉬(MoSi(MoSi2 2)電熱體電熱體n碳系電熱元件碳系電熱元件 n鉻酸鑭（鉻酸鑭（LaCrOLaCrO3 3）發熱元件）發熱元件2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件 碳化硅電熱體碳化硅電熱體形狀形狀:常為棒狀或管狀，也有常為棒狀或管狀，也有U U型及型及WW型。型。耐溫度驟變性好，耐溫度驟變性好，化學性能穩定，不與酸性材料反應；化學性能穩定，不與酸性材料反應；耐高溫，在空氣中耐高溫，在空氣中常用溫度常用溫度為

29、為14501450。注意注意:SiCSiC電熱體不能在真空和氫氣電熱體不能在真空和氫氣氣氛氣氛中使用中使用 ;可以在可以在1300 1300 將它浸于將它浸于B B2 2OO3 3中并升溫至中并升溫至15001500，則其表面形成硼化膜，增加其使用壽命。則其表面形成硼化膜，增加其使用壽命。在使用過程中電阻率緩慢增大在使用過程中電阻率緩慢增大老化老化如何延長其使用壽命如何延長其使用壽命?優優點點2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件二硅化鉬電熱體二硅化鉬電熱體 適用于空氣，可用于氮氣、惰性氣體中適用于空氣，可用于氮氣、惰性氣體中;使用到使用到1200 1650;1650;沒有沒有“老化

30、老化”現象現象,在空氣中長時間使用而電在空氣中長時間使用而電阻阻 率不變率不變 MoSi2特有的優點特有的優點注意注意:不能用于還原性氣氛和真空中不能用于還原性氣氛和真空中“MoSi2疫疫”低溫低溫(500(500700)700)空氣中使用時，空氣中使用時，MoMo被大量氧化，被大量氧化，而又不能形成保護膜。而又不能形成保護膜。MoSi2疫疫避免低溫空氣中使用避免低溫空氣中使用為何為何MoSi2電熱體可以在高溫下，氧化性氣氛中使用？電熱體可以在高溫下，氧化性氣氛中使用？在高溫下，發熱體表面生成在高溫下，發熱體表面生成MoO3揮發出去，從而在發熱揮發出去，從而在發熱體表面形成致密的體表面形成致密

31、的SiO2保護膜，阻止其進一步受到氧化。保護膜，阻止其進一步受到氧化。2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件碳質電熱體碳質電熱體為防止高溫氧化而燒毀，為防止高溫氧化而燒毀，應在保護應在保護氣氛中氣氛中（氫氣、（氫氣、氮氣、二氧化碳、氬氣）和真空中使用。氮氣、二氧化碳、氬氣）和真空中使用。以碳系發熱體做熱源的高溫爐，常用溫度以碳系發熱體做熱源的高溫爐，常用溫度1800180022002200。最高使用溫度可達最高使用溫度可達36002.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件鉻酸鑭（鉻酸鑭（LaCrOLaCrO3 3）發熱元件）發熱元件鉻酸鑭發熱元件是以鉻酸鑭為主要成分，鉻酸鑭發熱

32、元件是以鉻酸鑭為主要成分，在高溫氧化氣氛電爐中使用的電阻發熱元件；在高溫氧化氣氛電爐中使用的電阻發熱元件；其耗能少，可以精確控制溫度。其耗能少，可以精確控制溫度。能夠在空氣氣氛表面溫度允許能夠在空氣氣氛表面溫度允許1900，可獲可獲 得得1850的爐溫；的爐溫；能在氧化氣氛下長期使用，能在氧化氣氛下長期使用，適合于高精度溫度的自動化控制，適合于高精度溫度的自動化控制，其爐溫穩定度可在其爐溫穩定度可在11之內。之內。優點優點2.管式電阻爐結構管式電阻爐結構電熱元件電熱元件 其他高溫爐簡介其他高溫爐簡介n感應爐感應爐n電弧爐電弧爐n等離子電弧爐等離子電弧爐電子束爐電子束爐n懸浮熔煉爐懸浮熔煉爐n燃

33、燒爐燃燒爐感應爐感應爐原理原理：感應爐是利用震蕩電流通過一個感應加熱線圈，感應爐是利用震蕩電流通過一個感應加熱線圈，被加熱的金屬導體在被加熱的金屬導體在交變電磁場交變電磁場作用下產生作用下產生感應電流感應電流，由于導體的由于導體的電阻電阻感應電流很快轉化為感應電流很快轉化為電能電能,使物體加熱到使物體加熱到高溫高溫,它是一種非接觸式的加熱裝置它是一種非接觸式的加熱裝置,溫度高溫度高,升溫快升溫快,易控易控制制,液態金屬樣品在電磁力的作用下能自動攪拌液態金屬樣品在電磁力的作用下能自動攪拌,溫度和成溫度和成份均勻。份均勻。b)b)中頻感應爐中頻感應爐:1501000HZ,廣泛應用廣泛應用 c)高頻

34、感應爐高頻感應爐:10300kHZ (逐漸被中頻爐取代逐漸被中頻爐取代)d)真空感應爐真空感應爐:(:(感應圈感應圈,坩堝全部在密封爐殼內坩堝全部在密封爐殼內)其他高溫爐簡介其他高溫爐簡介a)工頻感應爐工頻感應爐:直接采用工業頻率直接采用工業頻率(50HZ)為電源為電源常用感應爐常用感應爐圖圖2-2 懸浮熔煉爐（感應爐）懸浮熔煉爐（感應爐）4.3.2 其他高溫爐簡介其他高溫爐簡介無坩堝熔煉爐無坩堝熔煉爐高頻圈通電產生一個磁場高頻圈通電產生一個磁場,導體試樣在此高頻磁場中導體試樣在此高頻磁場中由于感應作用由于感應作用,產生感應電產生感應電流流,同時產生一個與原磁場同時產生一個與原磁場相反方向的磁

35、場相反方向的磁場,從而產生從而產生斥力斥力,使導體試樣懸浮于空使導體試樣懸浮于空間間,并得到加熱并得到加熱.等離子電弧爐n用電弧放用電弧放電加熱氣電加熱氣體，以形體，以形成高溫等成高溫等離子體為離子體為熱源進行熱源進行熔煉和加熔煉和加熱。熱。圖圖2-3 等離子電弧爐等離子電弧爐1-等離子發生器等離子發生器2-爐頂密封部分爐頂密封部分3-底部電極底部電極4-傾出口傾出口圖圖2-4 電子束重熔過程示意圖電子束重熔過程示意圖 電子束的加熱的原理電子束的加熱的原理 高速電子流轟高速電子流轟 擊被加熱的金擊被加熱的金 屬表面，將它屬表面，將它 的動能轉化成的動能轉化成 熱能，從而金熱能，從而金 屬被加熱

36、，融屬被加熱，融 化并流入冷銅化并流入冷銅 模內。模內。電子束爐電子束爐總結：常用高溫爐對比總結：常用高溫爐對比分類分類電弧爐電弧爐電子束爐電子束爐感應爐感應爐電阻絲爐電阻絲爐優點優點能量集中，能量集中，弧區溫度很弧區溫度很高。爐內氣高。爐內氣氛可控，靈氛可控，靈活性大?；钚源?。避免金屬避免金屬與耐火材與耐火材料接觸可料接觸可能產生的能產生的玷污玷污。溫度高、升溫度高、升溫快、易控溫快、易控制，便于密制，便于密封和氣氛控封和氣氛控制制設備簡單、制設備簡單、制作方便、溫度作方便、溫度分布及調節控分布及調節控制方便可靠，制方便可靠，爐內氣氛易調爐內氣氛易調節節缺點缺點不易獲得均不易獲得均勻的溫度分

37、勻的溫度分布，不易控布，不易控溫。溫。不易獲得不易獲得均勻的溫均勻的溫度分布。度分布。不能用于加不能用于加熱非金屬和熱非金屬和非磁性材料非磁性材料加熱樣品數量加熱樣品數量受一定限制受一定限制 溫度測量與控制溫度測量與控制 n意義意義：n實驗是在控制條件下進行的，高溫實驗室首實驗是在控制條件下進行的，高溫實驗室首先要測量溫度，而后才能控制溫度。溫度測先要測量溫度，而后才能控制溫度。溫度測量和控制是高溫技術重要的組成部分。量和控制是高溫技術重要的組成部分。溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法n1.溫標溫標n2.溫度測量方法及測溫儀器的分類溫度測量方法及測溫儀器的分類n3.冶金實驗中常用的測溫儀

38、器冶金實驗中常用的測溫儀器 n4.熱電偶熱電偶 溫度測量與控制溫度測量與控制 1.溫標？溫標？用來量度物體溫度數值用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點度的讀數起點(零點零點)和測量和測量溫度的基本單位。溫度的基本單位。Celsius定義：在：在1atm1atm下，水的下，水的冰點為冰點為0 0，沸點為，沸點為100，用這兩個固定點分度玻璃水銀用這兩個固定點分度玻璃水銀溫度計溫度計100份，每份為份，每份為1。1.溫標溫標n 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了用來量度物體溫度數值的

39、標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點溫度的讀數起點(零點零點)和測量溫度的基本單位。和測量溫度的基本單位。nA 溫標的確定溫標的確定nB 溫標的分類溫標的分類 1)經驗溫標經驗溫標攝氏溫標攝氏溫標華氏溫標華氏溫標2)國際溫標國際溫標 3)熱力學溫標熱力學溫標溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法 經驗溫標的測定原理：經驗溫標的測定原理：利用測溫物質體積膨脹與溫度的變化成線性關利用測溫物質體積膨脹與溫度的變化成線性關系。把兩溫度之間體積的總變化分成若干等份，把引起一份體積變化的系。把兩溫度之間體積的總變化分成若干等份，把引起一份體積變化的溫度定義為溫度定義為1度。經驗溫標與測溫介質有關，按照這一

40、原則建立的溫標有度。經驗溫標與測溫介質有關，按照這一原則建立的溫標有攝氏溫標和華氏溫標。攝氏溫標和華氏溫標。(1)經驗溫標經驗溫標攝氏溫標攝氏溫標:1740年年攝氏（瑞典）在攝氏（瑞典）在100kPa，把水的冰點定為把水的冰點定為0，水的沸點定為水的沸點定為100。所用標準儀器是水銀溫度計所用標準儀器是水銀溫度計。華氏溫標：華氏溫標：按照華氏溫標按照華氏溫標，水的冰點為水的冰點為32 ，沸點是沸點是212 。將將冰點至沸點的溫度段分成冰點至沸點的溫度段分成180等份。對應的每份溫度等份。對應的每份溫度為為1 1華氏度，單位為華氏度，單位為，標準儀器亦是水銀溫度計。，標準儀器亦是水銀溫度計。溫標

41、及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法 國際溫標就是以這些固定點的溫度給定值以及在這些固定國際溫標就是以這些固定點的溫度給定值以及在這些固定點上分度過的標準儀器和查補公式來復現熱力學溫標的。點上分度過的標準儀器和查補公式來復現熱力學溫標的。(2)國國際溫標際溫標目前各國采用的是目前各國采用的是1990年國際溫標年國際溫標國際溫標是以一些純物質的相平衡點國際溫標是以一些純物質的相平衡點(即定義固定點即定義固定點,見見P142 表610)為基礎建立起來為基礎建立起來,這些點的溫度數值是給定的。這些點的溫度數值是給定的。溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法n到目前為止到目前為止,還不可能用一種溫度

42、計復現整個溫標還不可能用一種溫度計復現整個溫標,n所以所以,國際溫標采用四種標準儀器分段復現熱力學溫標：國際溫標采用四種標準儀器分段復現熱力學溫標：n5.0K,3He和和4He蒸氣壓溫度計蒸氣壓溫度計；n24.5561K,3He和和4He定容氣體溫度計定容氣體溫度計；n0C,鉑電阻溫度計；鉑電阻溫度計；n0C以上，光學或光電高溫計。以上，光學或光電高溫計。國際溫標定義固定點舉列(共17種物質)n1990年國際溫標年國際溫標(ITS-90),),仍以熱力學溫度作為基本溫度為仍以熱力學溫度作為基本溫度為了區別以前的溫標了區別以前的溫標,用用“T90”代表新溫標的熱力學溫度代表新溫標的熱力學溫度,單

43、單位為開爾文位為開爾文(符號為符號為K).與此并用的攝氏溫度計為與此并用的攝氏溫度計為t90,單位為單位為“攝氏度攝氏度”(符號為符號為0C).).T90與與 t90的關系仍為：的關系仍為：溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法(2)國國際溫標際溫標t90=T90-273.15 （2-1)(1)固定點總數較固定點總數較1968年國際實用溫標年國際實用溫標IPTS-68(75)增加增加4 4個個,變得更準確；變得更準確；(2)取消了水沸點取消了水沸點,氧沸點等氧沸點等,增加氖增加氖,汞等三相點及鎵等熔點及凝固點；汞等三相點及鎵等熔點及凝固點；(3)低溫下限延伸至低溫下限延伸至；(4)高溫范圍的

44、鉑銠高溫范圍的鉑銠10-10-鉑熱電偶鉑熱電偶,作為溫標的標準儀器已被取消作為溫標的標準儀器已被取消,代之為代之為鉑電阻溫度計。鉑電阻溫度計。ITS-90國際溫標的特點國際溫標的特點2.溫度測量方法及測溫儀器的分類溫度測量方法及測溫儀器的分類n溫度測量方法的分類溫度測量方法的分類:溫度的測量方法通常分為接觸式與非接觸式兩種溫度的測量方法通常分為接觸式與非接觸式兩種n接觸式測溫接觸式測溫:就是測溫元件要與被測物體有良好的接觸，使兩就是測溫元件要與被測物體有良好的接觸，使兩者處于相同溫度，由測溫元件得知被測物體溫度者處于相同溫度，由測溫元件得知被測物體溫度的方法的方法；n非接觸式測溫非接觸式測溫:

45、測溫元件不與被測物體接觸，而是利用物體的熱測溫元件不與被測物體接觸，而是利用物體的熱輻射或電磁性質來測定物體的溫度輻射或電磁性質來測定物體的溫度。測量儀器的分類對應于兩種測溫方法，測溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。對應于兩種測溫方法，測溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。(1)(1)接觸式儀器接觸式儀器:膨脹式溫度計膨脹式溫度計(包括液體和固體膨脹式溫度計、壓力式溫度計包括液體和固體膨脹式溫度計、壓力式溫度計)；電阻式溫度計電阻式溫度計(包括金屬熱電阻溫度計和半導體熱敏電阻溫度計包括金屬熱電阻溫度計和半導體熱敏電阻溫度計)；熱電式溫度計熱電式溫度計(包括熱電偶和包括熱電偶和P-NP-N結溫

46、度計結溫度計)以及其它原理的溫度計。以及其它原理的溫度計。(2)(2)非接觸式溫度計非接觸式溫度計:可分為輻射溫度計、亮度溫度計和比色溫度計，由于它們都是以光可分為輻射溫度計、亮度溫度計和比色溫度計，由于它們都是以光輻射為基礎，故也統稱為輻射溫度計輻射為基礎，故也統稱為輻射溫度計。2.溫度測量方法及測溫儀器的分類溫度測量方法及測溫儀器的分類溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法選擇測溫計的原則選擇測溫計的原則(1)合適的使用溫度范圍和準確度，合適的使用氣氛，符合適的使用溫度范圍和準確度，合適的使用氣氛，符合耐蝕、抗熱震性的要求合耐蝕、抗熱震性的要求；(2)響應速度，誤差，互換性及可靠性能否達

47、到要求響應速度，誤差，互換性及可靠性能否達到要求；(3)讀速，記錄，控制，報警等性能是否達到要求；讀速，記錄，控制，報警等性能是否達到要求；(4)價格要低，壽命要長，維護使用方便價格要低，壽命要長，維護使用方便。溫標及溫度的測量方法溫標及溫度的測量方法3.冶金實驗中常用的測溫儀器冶金實驗中常用的測溫儀器n水銀溫度計水銀溫度計n有機液體溫度計有機液體溫度計n雙金屬溫度計雙金屬溫度計n液體壓力溫度計液體壓力溫度計n蒸汽壓力溫度計蒸汽壓力溫度計n鉑電阻溫度計鉑電阻溫度計n熱敏電阻溫度計熱敏電阻溫度計鋼鐵冶金實驗研究中常用的測溫計原理種類測量范圍準確度膨脹水銀有機液體雙金屬 -50650-200200

48、-50500-0.12-15-0.55壓力液體壓力蒸汽壓力-30600-20350-0.55-0.55電阻鉑電阻熱敏電阻-2601000-50350-0.015-0.35電勢B/LL-01800 2 熱輻射光電輻射比色2003000 1003000 1803000 1105205204.熱電偶熱電偶 熱電溫度計是以熱電偶作為測溫元件，以測得與溫度相對應的熱電熱電溫度計是以熱電偶作為測溫元件，以測得與溫度相對應的熱電動勢，再通過儀表顯示溫度。熱電溫度計是由熱電偶、測量儀表動勢，再通過儀表顯示溫度。熱電溫度計是由熱電偶、測量儀表及補償導線構成的。及補償導線構成的。常用于測量常用于測量3003001

49、80018000 0C C范圍內的溫度，在個別情況下，可測至范圍內的溫度，在個別情況下，可測至280028000 0C C的高溫或的高溫或4K4K的低溫。的低溫。熱電溫度計具有結構簡單、準確度高、使用方便、適于遠距離測熱電溫度計具有結構簡單、準確度高、使用方便、適于遠距離測量與自動控制等優點。因此，無論在生產還是在科學研究中，熱量與自動控制等優點。因此，無論在生產還是在科學研究中，熱電偶都是主要的測溫工具。電偶都是主要的測溫工具。(1)測溫熱電偶工作原理測溫熱電偶工作原理 熱電偶是熱電溫度計的敏感元件熱電偶是熱電溫度計的敏感元件。測溫原理測溫原理:是基于是基于1821年賽貝克發現的熱電現象。兩

50、種不同的導體年賽貝克發現的熱電現象。兩種不同的導體A和和B連連接在一起，構成一個閉合回路，當兩個接點接在一起，構成一個閉合回路，當兩個接點1與與2的溫度不同時在的溫度不同時在回路中就會產生電動勢，此種現象稱為熱電效應，該電動勢即為回路中就會產生電動勢，此種現象稱為熱電效應，該電動勢即為“賽貝克溫差電動勢賽貝克溫差電動勢”，簡稱熱電動勢記為，簡稱熱電動勢記為EAB。熱電偶就是利。熱電偶就是利用這個原理測量溫度用這個原理測量溫度。t1t0AAB12(2)熱電偶測溫的基本規律na.均質導體定律,b.中間金屬定律 nc.中間溫度定律,d.參考電極定律 t1t0AAB12a.“由一種均質導體組成的閉合回

51、路，由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的截面、長度及各處的溫不論導體的截面、長度及各處的溫度分布如何，都不產生熱電動勢度分布如何，都不產生熱電動勢”。該定律說明，如果熱電偶的兩根熱電極是由兩種均質導體組成，該定律說明，如果熱電偶的兩根熱電極是由兩種均質導體組成，那么，熱電偶的熱電動勢僅與兩接點溫度有關，與熱電極的溫度那么，熱電偶的熱電動勢僅與兩接點溫度有關，與熱電極的溫度分布無關。分布無關。a.a.均質導體定律均質導體定律辨析辨析若熱電極為非均質導體，當它處于具有溫度梯度的溫度若熱電極為非均質導體，當它處于具有溫度梯度的溫度場場時，將產生附加電勢，如果此時僅從熱電偶的熱電動勢時，將產生附加

52、電勢，如果此時僅從熱電偶的熱電動勢大大小來判斷溫度的高低，就會引起誤差小來判斷溫度的高低，就會引起誤差。熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質量的主要標志之一熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質量的主要標志之一 同時也可依此定律校驗兩根熱電極成分及應力分布是否同時也可依此定律校驗兩根熱電極成分及應力分布是否相同。若不同則有電動勢產生。相同。若不同則有電動勢產生。該定律是同名極法定熱電該定律是同名極法定熱電 偶的基礎偶的基礎。意義意義 理論上指出熱電偶均質的重要性理論上指出熱電偶均質的重要性通過考察有無熱電勢來檢驗熱電偶是否均質。通過考察有無熱電勢來檢驗熱電偶是否均質。b.b.中間金屬定律中間金屬定律“在

53、熱電偶測溫回路內，串聯第三種導體，只要其在熱電偶測溫回路內，串聯第三種導體，只要其兩端溫度相同，則熱電偶所產生的熱電動勢與串聯兩端溫度相同，則熱電偶所產生的熱電動勢與串聯的中間金屬無關的中間金屬無關”。若把連接導線和顯示儀表看作是串聯的第三種金屬，若把連接導線和顯示儀表看作是串聯的第三種金屬，只要他們兩端的溫度相同，就不影響熱電偶只要他們兩端的溫度相同，就不影響熱電偶 所產生的熱電動勢。所產生的熱電動勢。3-3-熱電偶熱電偶2-2-連接導線連接導線中間金屬定律示意圖圖圖2-7 由中間金屬的熱電偶回路示意圖由中間金屬的熱電偶回路示意圖 （利用中間金屬測量金屬熔體溫度）（利用中間金屬測量金屬熔體溫

54、度）A B432+-t0t011-1-顯示儀表顯示儀表4-4-金屬熔體金屬熔體有中間金屬的測溫回路示意圖有中間金屬的測溫回路示意圖圖圖2-8 2-8 由中間金屬的熱電偶測溫回路示意圖由中間金屬的熱電偶測溫回路示意圖(a)(a)有中間金屬的熱電偶測溫回路示意圖有中間金屬的熱電偶測溫回路示意圖(b)(b)利用中間金屬測量金屬熔體溫度的示意圖利用中間金屬測量金屬熔體溫度的示意圖(c)(c)利用第三種金屬測量表面溫度示意圖利用第三種金屬測量表面溫度示意圖c.中間溫度定律“在熱電偶測溫回路中，熱電偶工作端溫度為在熱電偶測溫回路中，熱電偶工作端溫度為t t1 1，連接導，連接導線各端點溫度分別為線各端點溫

55、度分別為t tn n,t,t0 0，若，若A A與與A A、B B與與B B的熱電性的熱電性質相同，則總的電動勢僅取決于質相同，則總的電動勢僅取決于t t1 1,t,t0 0的變化的變化,而與熱電偶而與熱電偶自由端溫度自由端溫度t tn n無關無關”。在實際測溫線路中，為消除熱電偶自由端溫度變化的影在實際測溫線路中，為消除熱電偶自由端溫度變化的影響，常常根據中間溫度定律采用補償線連接儀表。如果響，常常根據中間溫度定律采用補償線連接儀表。如果連接導線連接導線A A 與與B B具有相同的熱電性質，則按中間金屬具有相同的熱電性質，則按中間金屬定律總的熱電動勢只取決于定律總的熱電動勢只取決于t t1

56、1,tn,tn，而與，而與t t0 0無關。無關。t1t0ABABtntnA,B-熱電偶電極熱電偶電極A,B-補償導線或銅線補償導線或銅線用導線連接熱電偶的測溫回路示意圖用導線連接熱電偶的測溫回路示意圖d.d.參考電極定律參考電極定律 如果兩種金屬或合金如果兩種金屬或合金A,BA,B分別與參考電極分別與參考電極C(C(或稱標準電極或稱標準電極)組成熱電偶，若他們產生的熱電動勢為已知，那么組成熱電偶，若他們產生的熱電動勢為已知，那么A A與與B B兩熱電極配對后的熱電動勢可按下式求得兩熱電極配對后的熱電動勢可按下式求得:只要知道兩種金屬分別與參考電極組成熱電偶時的熱電只要知道兩種金屬分別與參考電

57、極組成熱電偶時的熱電動勢動勢,就可依據參考電極定律計算出由此兩種金屬組成熱就可依據參考電極定律計算出由此兩種金屬組成熱電偶時的熱電動勢電偶時的熱電動勢.因此因此,簡化了熱電偶的選配工作簡化了熱電偶的選配工作.由于鉑由于鉑的物理化學性質穩定的物理化學性質穩定,熔點高熔點高,易提純。所以，人們多采用易提純。所以，人們多采用高純鉑絲作為參考電極。高純鉑絲作為參考電極。n 參考電極回路示意圖參考電極回路示意圖EAB(t1,t0)=EAC(t1,t0)-EBC(t1,t0)參考電極回路示意圖參考電極回路示意圖參考電極回路示意圖參考電極回路示意圖(3)熱電偶的使用 首先要正確選擇好適合使用溫度范圍氣氛的熱

58、電偶首先要正確選擇好適合使用溫度范圍氣氛的熱電偶 測溫端的焊接、清洗與退火測溫端的焊接、清洗與退火 實驗用熱電偶有相當部分是自制的。熱端焊接有下列幾實驗用熱電偶有相當部分是自制的。熱端焊接有下列幾種方法：種方法：a 直流電弧焊直流電弧焊b.交流電弧焊等交流電弧焊等 熱電偶的校驗熱電偶的校驗 常用的是比較法，即用標準熱電偶與被校熱電偶進行比常用的是比較法，即用標準熱電偶與被校熱電偶進行比較修正。把兩支熱電偶的工作端捆扎在一起，放在溫度較修正。把兩支熱電偶的工作端捆扎在一起，放在溫度均勻的高溫爐中，冷端放在均勻的高溫爐中，冷端放在0 0的恒溫器中，在各檢定點比的恒溫器中，在各檢定點比較兩支熱電偶的

59、示值，而后畫成對照曲線就可應用。檢較兩支熱電偶的示值，而后畫成對照曲線就可應用。檢定時爐溫控制要嚴格。此法操作簡便，可以用不同型號定時爐溫控制要嚴格。此法操作簡便，可以用不同型號的熱電偶作比較的熱電偶作比較。冷端處理冷端處理 標準的熱電勢是指冷端溫度處于標準的熱電勢是指冷端溫度處于0時的數值。實際工時的數值。實際工作條件下冷端不一定處于作條件下冷端不一定處于0,由此會帶來誤差由此會帶來誤差.應采取應采取措施加以消除或補正措施加以消除或補正.這些措施有：這些措施有：()計算法補正計算法補正:若熱電偶若熱電偶的接點的溫度為的接點的溫度為t,tt,tn n時，則熱電勢為時，則熱電勢為：n (2-14

60、),(),(),(00ttEttEttEnn(3)熱電偶的使用()冷端恒溫法。最好把冷端恒定在冷端恒溫法。最好把冷端恒定在00這樣能與分度表這樣能與分度表 一致。一般是把冷端放在冰瓶里（或電子零點儀中一致。一般是把冷端放在冰瓶里（或電子零點儀中)此方法方便，使用較多。有的把冷端放在熱惰性大的恒溫此方法方便，使用較多。有的把冷端放在熱惰性大的恒溫器中，而后作一次性補正就可以用了。器中，而后作一次性補正就可以用了。()補償式冷端接點補償式冷端接點當熱電偶兩接點溫度分別為當熱電偶兩接點溫度分別為t,tnt,tn時，其熱電勢為時，其熱電勢為EAB(t,tn),如果在線路中串接一個電勢如果在線路中串接一

61、個電勢V=EAB(t,t0),),如式如式（2-14）就可以得到正確的測量就可以得到正確的測量 ()采用補償導線采用補償導線 一般測量儀表不宜安裝在被測對象旁邊，可以用補償導線一般測量儀表不宜安裝在被測對象旁邊，可以用補償導線把熱電勢引到溫度恒定或波動不大的地方。在一定的溫度把熱電勢引到溫度恒定或波動不大的地方。在一定的溫度范圍內，補償導線的熱電性能與熱電偶的熱電性能很接近，范圍內，補償導線的熱電性能與熱電偶的熱電性能很接近，但它不能消除冷端溫度不為但它不能消除冷端溫度不為的影響，因此仍然的影響，因此仍然要進要進行補正。補償導線一般的使用溫度為行補正。補償導線一般的使用溫度為-20-20100

62、100 ，耐，耐熱型的為熱型的為4040200200 。(3)熱電偶的使用 特點特點:在一定溫度范圍內，其熱電性能與熱電偶基本一致。在一定溫度范圍內，其熱電性能與熱電偶基本一致。作用作用:只是把熱電偶的自由端移至離熱源或環境恒定的地方，只是把熱電偶的自由端移至離熱源或環境恒定的地方，但不能消除自由端不為但不能消除自由端不為0 0 的影響。的影響。補償導線的特點與作用補償導線的特點與作用各種補償導線只能與相應型號的熱電偶匹配使用；各種補償導線只能與相應型號的熱電偶匹配使用；極性不能接反，極性不能接反，+與與+，-與與-；由于其材料與熱電偶并不完全相同（延伸形除外），由于其材料與熱電偶并不完全相同

63、（延伸形除外），連接點的溫度必須完全相同。連接點的溫度必須完全相同。補償導線與熱電偶連接點的溫度，不得超過規定補償導線與熱電偶連接點的溫度，不得超過規定 的使用溫度。的使用溫度。注意事項注意事項 分為串聯、并聯和反向串聯等。分為串聯、并聯和反向串聯等。各種連接方法是根據不同要求和條件形成的各種連接方法是根據不同要求和條件形成的,其利弊可以其利弊可以用冷端處理知識和測量儀表的特點加以分析，在實際應用冷端處理知識和測量儀表的特點加以分析，在實際應用中，應根據不同的要求選擇合適的線路。用中，應根據不同的要求選擇合適的線路。5.5.熱電偶的測溫線路熱電偶的測溫線路串接熱電勢：串接熱電勢：E串串=E1+

64、E2+E3+En 并聯熱電勢：并聯熱電勢：12nEEEEn 實驗中需精確測量溫度時實驗中需精確測量溫度時,如測定相變溫度如測定相變溫度,差熱分析差熱分析,熔點等熔點等,可以采用電橋電位差計可以采用電橋電位差計,需要自動測溫并控需要自動測溫并控溫的可采用電子式自動平衡儀表。轉換器可以與自溫的可采用電子式自動平衡儀表。轉換器可以與自動控制儀表相連接動控制儀表相連接,或與計算機或單版機相配套，形或與計算機或單版機相配套，形成測溫、顯示紀錄、控制、報警等功能。成測溫、顯示紀錄、控制、報警等功能。6測量儀表測量儀表 測量儀表優點缺點電位差計,電橋精度最高,可作為標準儀器 要熟練的操作技術；2.手動操作,

65、速度慢。數字電壓表1.精度高,可作為標準儀器；2.不需要手動操作和熟練技術。1.要維持高精度,需定期校驗;通電后需要穩定時間。電子式自動平衡儀表顯示機構的轉矩大；用自動平衡法,精度高；可作為小量程儀表。結構復雜動圈式儀表1 與熱電偶配用時不必用輔助電源；結構簡單。1.與熱電偶匹配時要調正外接電阻；轉矩小。帶放大器的動圈式儀表不必調正外接電阻；轉矩大。放大器需要電源。數字溫度計可直接顯示溫度；不要求熟練技術。要保持精度應定期檢驗，注意使用環境。轉換器 管溫度范圍，可得到統一信號；無可動部分，結構簡單只是轉換信號，不能直讀溫度；需進行換算才能知道溫度。6測量儀表測量儀表(1)穩定的物理、化學性能穩

66、定的物理、化學性能(最基本要求最基本要求):高溫下不產生再結晶或蒸發；具有足夠的抗氧化、抗還高溫下不產生再結晶或蒸發；具有足夠的抗氧化、抗還原能力及耐腐蝕能力；原能力及耐腐蝕能力；(2)良好的熱電性能：良好的熱電性能：7熱電偶材料熱電偶材料常用熱電偶的性能與特點常用熱電偶的性能與特點：P147熱電勢與溫度呈簡單的單值函數關系；熱電勢與溫度呈簡單的單值函數關系；熱電勢和熱電率要大，復制性要好；熱電勢和熱電率要大，復制性要好；(3)良好的加工性能：良好的加工性能：良好的朔性和足夠強的機械性能良好的朔性和足夠強的機械性能(4)其它性能其它性能:較高的熔點較高的熔點(以便在較大的溫度區間工作以便在較大的溫度區間工作)、較低的蒸氣壓等較低的蒸氣壓等.標準化熱電偶標準化熱電偶國際電工委員會國際電工委員會(IEC)推薦的標準化熱電偶共八種：推薦的標準化熱電偶共八種：鉑銠鉑銠1010鉑熱電偶；鉑銠鉑熱電偶；鉑銠1313鉑熱電偶；鉑熱電偶；鉑銠鉑銠3030鉑銠鉑銠6 6熱電偶；鎳鉻熱電偶；鎳鉻鎳硅鎳硅(鎳鋁鎳鋁)熱電偶熱電偶；鎳鉻硅鎳鉻硅鎳硅熱電偶；銅鎳硅熱電偶；銅康銅熱電偶；康銅熱電偶；鎳鉻鎳鉻 康銅