خواص و کاربردهای انتقال حرارت

به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ فرستنده دما وسیله ای است که دما را اندازه گیری کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. از این دستگاه ها در بسیاری از صنایع برای کنترل و نظارت بر دما در فرآیندهای مختلف استفاده می شود. در این مقاله به بررسی اصول عملکرد، انواع و کاربردهای ترانسمیترهای دما می پردازیم.

اصول عملکرد فرستنده های دما

مبدل های حرارتی بر اساس چندین اصل کار می کنند که مهمترین آنها شامل موارد زیر است:

1. ترموکوپل: ترموکوپل از دو فلز غیر مشابه ساخته شده است که دما را در محل اتصال اندازه گیری می کند. تغییر دما یک ولتاژ در محل اتصال ایجاد می کند که به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود

2. RTD (ردیاب دمای مقاومتی): RTD ها مقاومت الکتریکی مواد در برابر تغییرات دما را اندازه گیری می کنند. با افزایش دما، مقاومت ماده نیز تغییر می کند و این تغییرات به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

3. ترمیستور: ترمیستور نوعی سنسور مقاومتی است که با تغییرات دما مقاومت خود را تغییر می دهد. این تغییرات مقاومت به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود

آنها اجزای اصلی کنترل دما هستند

1. سنسور دما: این قسمت دما را اندازه گیری می کند و می تواند ترموکوپل، RTD یا ترمیستور باشد.

2. مبدل: این بخش تغییرات دما را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

3. مدار الکترونیکی: این مدار سیگنال الکتریکی تولید شده توسط مبدل را تقویت و پردازش می کند و آن را به خروجی قابل خواندن تبدیل می کند.
https://iusnews.ir/fa/news-details/509205/%D9%81%D9%84%D9%88%D9%85%D8%AA%D8%B1-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D8%9F/
انواع مبدل های حرارتی

فرستنده های دما به چند دسته تقسیم می شوند که هر کدام برای کاربردهای خاص مناسب هستند:

فرستنده ترموکوپل: این نوع فرستنده ها از ترموکوپل ها به عنوان سنسور دما استفاده می کنند و برای اندازه گیری دماهای بالا مناسب هستند.

فرستنده ترموکوپل دستگاهی است که دما را با استفاده از ترموکوپل اندازه گیری می کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد تبدیل می کند. این دستگاه ها در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، شیمیایی، غذایی و دارویی، نیروگاه ها کاربرد دارند. در این مقاله به اصول کار، انواع و کاربرد هادی های حرارتی می پردازیم.

اصول عملکرد فرستنده های ترموکوپل

ترموکوپل ها بر اساس اثر Seebeck هستند که به موجب آن دو فلز غیرمشابه که در دو نقطه به یکدیگر متصل شده اند با ایجاد اختلاف دما بین دو نقطه، ولتاژ الکتریکی تولید می کنند. این ولتاژ متناسب با اختلاف دما است و مبدل ترموکوپل این ولتاژ را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد (مانند 4-20 میلی آمپر) تبدیل می کند.

قطعات اصلی فرستنده ترموکوپل

1. ترموکوپل: این بخش شامل دو فلز مختلف است که دما را در محل اتصال اندازه گیری می کنند.

2. مدار جبران دمای سرد: این مدار تغییرات دما را در محل اتصال مرجع جبران کرده و دقت اندازه گیری را افزایش می دهد.

3. مبدل: این قسمت ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد تبدیل می کند.

4. مدار الکترونیکی: این مدار سیگنال الکترونیکی مبدل را تقویت و تبدیل می کند و آن را به خروجی خوانا تبدیل می کند.
https://iusnews.ir/fa/news-details/509423/%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C-%D9%87%D8%A7-%D9%88-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%AA%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B3%D9%85%DB%8C%D8%AA%D8%B1-%D8%AF%D9%85%D8%A7/
انواع ترموکوپل

ترموکوپل ها در انواع مختلفی تولید می شوند که هر کدام برای محدوده های دمایی و کاربردهای خاصی مناسب هستند. انواع اصلی ترموکوپل ها عبارتند از:

1. نوع K: از نیکل کروم / نیکل آلومینیوم ساخته شده و برای دماهای بالا تا 1370 درجه سانتیگراد مناسب است.

2. نوع J: ساخته شده از فولاد/کنستانتین و مناسب برای دماهای تا 750 درجه سانتی گراد

3. نوع T: ساخته شده از مس / ثابت و مناسب برای دمای پایین تا 350 درجه سانتیگراد.

4. نوع E: ساخته شده از کرومل/کنستانتان و مناسب برای دمای تا 900 درجه سانتی گراد.

5. نوع N: از نیکل-کروم-سیلیکون/نیکل-سیلیکون ساخته شده و برای دماهای بالا تا 1300 درجه سانتیگراد مناسب است.

6. نوع S و R: ساخته شده از پلاتین رودیوم و مناسب برای دمای بسیار بالا تا 1600 درجه سانتیگراد.

کاربردهای ترموکوپل ترانسمیتر

فرستنده ترموکوپل در بسیاری از صنایع و فرآیندهای مختلف استفاده می شود:

1. صنعت نفت و گاز: از آنها برای نظارت بر دما در فرآیندهای حفاری نفت و گاز، پردازش و انتقال و همچنین تجهیزات تامین آب مانند پمپ های آبگیر استفاده می شود.

2. صنایع شیمیایی: در فرآیندهای تولید شیمیایی و کنترل واکنش برای اندازه گیری دقیق دما استفاده می شود.

3. صنایع غذایی و دارویی: برای کنترل دما در فرآیندهای تولید و نگهداری مواد غذایی و دارو برای تضمین کیفیت و ایمنی استفاده می شود.

4. نیروگاه ها: در نیروگاه ها برای نظارت بر دمای توربین ها، بویلرها و سیستم های خنک کننده به منظور بهبود راندمان و ایمنی استفاده می شود.

مزایای فرستنده ترموکوپل

- محدوده دمایی گسترده: ترموکوپل ها می توانند از دمای بسیار پایین تا بسیار بالا کار کنند.

- پاسخ سریع: دماسنج ها به سرعت به تغییرات دما پاسخ می دهند.

- ساختار ساده و مستحکم: ترموکوپل ها ساختاری ساده و مستحکم دارند که آنها را برای کاربردهای صنعتی مناسب می کند.

- هزینه کم: ترموکوپل ها به طور کلی ارزان تر از سایر سنسورهای دما هستند.

دادن آن به فرستنده ترموکوپل

- دقت کمتری نسبت به RTD ها: ترموکوپل ها عموماً دقیق تر از RTD ها هستند.

- نیاز به جبران دمای سرما: برای بهبود دقت اندازه گیری ها به مدار جبران سرما نیاز دارند.

- نیاز به اندازه گیری زمان: برای حفظ دقیق اندازه گیری ها، باید زمان را اندازه گیری کنند.

2. فرستنده های RTD: این نوع فرستنده ها از RTD به عنوان سنسور دما استفاده می کنند و در اندازه گیری دماهای پایین تا متوسط ​​بسیار دقیق هستند. از این محصول برای ساخت پکیج برقی دیواری پارمون استفاده می شود.

3. ترانسمیترهای ترمیستوری: این نوع فرستنده ها از ترمیستور به عنوان سنسور دما استفاده می کنند و برای اندازه گیری دماهای پایین و متوسط ​​با دقت بالا مناسب هستند.

کاربرد فرستنده دما

ترانسمیترهای دما در صنایع و فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند:

1. صنعت نفت و گاز: برای نظارت بر دما در فرآیندهای حفاری، پالایش و انتقال نفت و گاز استفاده می شود.

2. صنایع شیمیایی: در تولید مواد شیمیایی و واکنش ها در حین اندازه گیری دقیق دما مورد استفاده قرار می گیرند.

3. صنایع غذایی و دارویی: برای کنترل دما در فرآیندهای تولید و نگهداری مواد غذایی و دارویی برای اطمینان از کیفیت و ایمنی استفاده می شود.

4. نیروگاه ها: در نیروگاه ها برای نظارت بر دمای توربین ها، بویلرها و سیستم های خنک کننده به منظور بهبود راندمان و ایمنی استفاده می شود.

5. HVAC: در سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع برای کنترل و نظارت بر دما استفاده می شود.

6. صنعت خودرو: برای نظارت بر سیستم های گرمایش، سرمایش و اگزوز موتور استفاده می شود.

مزایای سنسورهای دما

- دقت بالا: بسیاری از فرستنده های دما دقت بالایی در اندازه گیری دما دارند.

- قابلیت اطمینان: در بسیاری از کاربردهای صنعتی، سنسورهای دما دستگاه های اندازه گیری دما قابل اعتمادی هستند.

- تنوع در کاربرد: انواع مختلف فرستنده دما برای اندازه گیری دما در بسیاری از موقعیت ها مناسب هستند.

معایب ترانسمیترهای دما

- هزینه: برخی مبدل های حرارتی به ویژه انواع پیشرفته و دقیق تر، گران هستند.

- نیاز به نگهداری و کالیبراسیون: این فرستنده ها برای حفظ دقت اندازه گیری نیاز به نگهداری و کالیبراسیون دوره ای دارند.

- تأثیر بر شرایط محیطی: برخی مبدل های حرارتی ممکن است بر شرایط محیطی مانند رطوبت و گرد و غبار تأثیر بگذارند.

سخنان پایانی

ترانسمیترهای دما ابزاری ضروری برای اندازه گیری دقیق دما در صنایع مختلف هستند. این فرستنده ها به دلیل دقت و قابلیت اطمینان بالا در بسیاری از کاربردهای صنعتی از جمله نفت و گاز، شیمیایی، غذایی و دارویی، نیروگاه ها و تاسیسات HVAC استفاده می شوند. با پیشرفت تکنولوژی، سنسورهای دما همچنان نقش مهمی در بهبود کارایی و ایمنی فرآیندهای صنعتی ایفا می کنند.