الازدواج الحراري هو تقاطع بين معدنين مختلفين ينتج جهدًا متعلقًا باختلاف درجة الحرارة. عندما يتم ربط سلكين مكونين من معادن غير متشابهة عند كلا الطرفين ويتم تسخين أحد الطرفين ، يوجد تيار مستمر يتدفق في الدائرة الكهروحرارية (التأثير الكهروحراري أو تأثير سيبيك).
في المزدوجات الحرارية ، يتم تطوير الجهد بسبب تدفق التيار الكهربائي. يعتمد تدفق التيار هذا على الاختلاف في درجات الحرارة عند طرفي السلك الموصل. تقيس المزدوجات الحرارية دائمًا الاختلاف في درجات الحرارة وليس درجة الحرارة المطلقة.
لقياس درجة حرارة تقاطع واحد ، يتم الاحتفاظ بالوصلة الأخرى عند درجة حرارة مرجعية معينة. كما يتم ذلك باستخدام حمام الجليد ، فإنه عادة ما يطلق عليه عند التقاطع البارد.
يعد استخدام الحمام الجليدي للحصول على درجة حرارة ثابتة مفيدًا لمعايرة المختبر ، ولكنه ليس مناسبًا لمعظم تطبيقات القياس والتحكم. بدلاً من الحمام الجليدي ، يتم إضافة تأثير الوصلة الباردة باستخدام جهاز حساس حراريًا مثل الثرمستور أو الصمام الثنائي. ويسمى هذا أيضًا باسم الكتلة المتساوية الحرارة. يتم أخذ عناية خاصة لتقليل أي تدرج في درجة الحرارة بين المحطات. ومن ثم ، يمكن محاكاة الجهد من تقاطع بارد معروف ، وتطبيق التصحيح المناسب. يُعرف هذا بتعويض الوصلة الباردة.
تعويض البرمجيات هو أكثر التقنيات تنوعًا المستخدمة لقياس المزدوجات الحرارية. يمكن توصيل العديد من المزدوجات الحرارية على نفس الكتلة. هذه التقنية مستقلة عن أنواع المزدوجات الحرارية. يتم تنفيذ جميع التحويلات بواسطة الكمبيوتر. العيب هو أن الكمبيوتر يتطلب وقتًا إضافيًا لحساب درجة حرارة الوصلة المرجعية. لأقصى سرعة يمكننا استخدام تعويض الأجهزة.
يمكن اعتبار تعويض الأجهزة على أنه إدخال بطارية تلغي جهد الإزاحة الناتج عن الوصلة المرجعية. توفر هذه الدوائر المتاحة تجاريًا مرجعًا إلكترونيًا لنقطة الجليد. ميزتها الرئيسية هي السرعة بينما العيب هو أنها مناسبة لتعويض نوع معين فقط من المزدوجات الحرارية.
معايير الاختيار لمواد المزدوجة الحرارية:
1. نطاق درجة الحرارة
2. نقطة الانصهار
3. رد الفعل على مختلف الظروف الجوية
4. الإخراج الكهروحراري في تركيبة
5. التوصيل الكهربائي
6. الاستقرار
7. التبادلية
8. التكرار
9. الدقة
10. القرار
11. التكلفة
12. التوافر
13. الخصائص الكيميائية
14. مقاومة التآكل والاهتزاز
15. متطلبات التثبيت
16. الخصائص المغناطيسية
17. سهولة التعامل والتصنيع
حجم السلك للمزدوج الحراري: يعتمد تحديد حجم السلك المستخدم في مستشعر الازدواج الحراري على التطبيق. بشكل عام ، عندما يتطلب الأمر عمرًا أطول لدرجات الحرارة المرتفعة ، يجب اختيار الأسلاك ذات الحجم الأكبر. عندما تكون الحساسية هي الشغل الشاغل ، يجب استخدام الأحجام الأصغر.
طول المسبار الحراري: نظرًا لأنه يجب تقليل تأثير التوصيل الحراري من الطرف الساخن للمزدوجة الحرارية ، يجب أن يكون للمسبار الحراري الطول الكافي. ما لم يكن هناك غمر كافٍ ، ستكون القراءات منخفضة. يُقترح غمر المزدوجة الحرارية لمسافة لا تقل عن أربعة أضعاف القطر الخارجي لأنبوب الحماية أو البئر.
موقع المزدوجات الحرارية: يجب أن تكون المزدوجات الحرارية دائمًا في وضع يمكنها من الحصول على علاقة درجة حرارة محددة بحمل العمل. عادة ، يجب أن تكون المزدوجة الحرارية موجودة بين حمل العمل ومصدر الحرارة وأن تكون على مسافة 1/3 تقريبًا من حمل العمل إلى مصدر الحرارة.
أنواع المزدوجات الحرارية على أساس تركيبة معدنية:
الأنواع المختلفة هي الأنسب للتطبيقات المختلفة. يتم اختيارهم عادة بناءً على نطاق درجة الحرارة والحساسية المطلوبة. المزدوجات الحرارية ذات الحساسية المنخفضة (أنواع B و R و S) لها دقة أقل في المقابل.
تستخدم Thermowells في قياس درجة الحرارة الصناعية لتوفير عزل بين مستشعر درجة الحرارة (غالبًا مزدوج حراري) والبيئة التي يتم قياس درجة حرارتها.
إنها تركيبات تدخلية وتخضع لقوى سائلة ثابتة وديناميكية. هذه القوى تتحكم في تصميمها. إن تساقط الدوامة هو الشاغل السائد لأنه قادر على إجبار التيار الحراري على الرنين الناجم عن التدفق وما يترتب على ذلك من فشل التعب. هذا الأخير مهم بشكل خاص عند سرعات السوائل العالية.
تستخدم Thermowells لتسهيل إصلاح أجهزة استشعار درجة الحرارة دون مقاطعة العملية التي تتم مراقبتها.
Thermowells متوفرة في ثلاثة أنواع تصميم برميل أو ساق رئيسية. البرميل ، أو السيقان ، هو جهاز نمط الحاوية ، والذي يتم إدخاله في تدفق العملية. نظرًا لأنه يتم إدخال المحولات الحرارية مباشرة في تدفق العملية ، فإن الهدف هو السماح بالقياس مع التسبب في أقل قدر ممكن من تقييد التدفق.
عند الاختيار من بين الأنواع المتاحة من المحولات الحرارية ، فإن النقاط التي يتم أخذها في الاعتبار هي:
طول الجذع (الطول من التجويف إلى نهاية البئر) وقطر التجويف للحرارة.
درجة حرارة ولزوجة الوسائط التي سيتم وضع المحول الحراري فيها.
الامتدادات المتأخرة التي يجب أن يمر من خلالها المستشعر
