Isılçift Tabloları

3.4.1 Isılçift Tabloları

  Isılçiftlerin ürettiği gerilimden yararlanmak için, pek çok ısılçift tipleri için kapsamlı gerilime karşı sıcaklık tabloları belirlenmiştir. Bu tablolar referans eklemi 0°C'ta ve ölçüm eklemi verilen bir sıcaklıkta iken belirli bir ısılçift için oluşan gerilimi verir. Örneğin, tablodan K tipi ısılçift için 0°C referansı ile 200°C'ta üretilen gerilimi buluruz:

  V(200°C) = 8.13 mV

  (K tipi, 0°C)

  Burada soğuk noktanın sıcaklığı önemlidir. Sıcak nokta aynı kalmak kaydı ile soğuk nokta sıcaklığı değiştiğinde farklı sıcaklıklar okunacaktır. Bu nedenle ısılçift mV tablolarındaki değerlerde standardizasyon sağlamak için ölçülen sıcaklık karşılığı mV değerleri soğuk noktanın

  0  C derecede tutulması ile elde edilmişlerdir. Eğer K tipi ısılçift ile 0°C referansta 29.14 mV'luk bir gerilimi ölçersek, K tipi ısılçift

  tablosundan sıcaklığı da bulabiliriz:

  T(29.14 mV) = 700°C

  (K tipi, 0°C)

  Pek çok durumda ısılçift gerilimi tablodaki değerin tam olarak aynısı olmayabilir. Bu durumlar-

  da, istenen değeri elde etmek için tablo değerleri arasında enterpolasyon yapmak gerekir. Yaklaşık bir sıcaklık değeri aşağıdaki enterpolasyon eşitliğini kullanarak bulunabilir:

  T ö =T d + [( T y -T d )(V y -V d )](V ö -V d )

  (3-5)

  Bu eşitlikte, ölçülen V ö gerilimi tabloda bulunan daha yüksek bir V y gerilimi ile daha düşük bir

  V d gerilimi arasındadır. Bu gerilimlere karşılık gelen sıcaklıklar sırasıyla T y ve T d 'dir.

  ÖRNEK 2.2

  Problem: J tipi ısılçift ile 0°C referansta 6.22mV'luk bir gerilim ölçülmüştür. Ölçüm eklemindeki sıcaklığı bulunuz.

  Çözüm: Tablodan V ö = 6.22 mV'un V d = 6.08 mV ile V y = 6.36 mV arasında olduğunu görürüz.

  Karşılık gelen sıcaklıklar sırasıyla T d =115°C ve T y = 120°C'tır. Dolayısıyla, eklem sıcaklığı

  aşağıdaki gibi bulunur:

  T ö = 115°C+[(120°C-115°C)(6.36mV - 6.08mV)] (6.22mV - 6.08mV) T ö = 115°C+(5°C0.28mV) (0.14mV) = 117.5°C

  Amerikan Ulusal Standartları Enstitüsü (ANSI) değişik ısılçift çeşitleri için standart performans eğrileri tanımlanmıştır. Farklı üreticilerin yaptığı ısılçiftlerde birliği sağlamak amacıyla çeşitli metal alaşımları standardize edilmiştir.

  Isılçift tiplerinin çeşitliliği önemlidir, çünkü tasarımcıya projesine uygun atmosfer ve sıcaklık aralığına göre ısılçift seçme olanağı tanır. Bir uygulama için uygun olan ısılçift diğer bir uygulamanın atmosfer koşulları tarafından zedelenebilir. Omega Engineering Inc. gibi üretici firmalar tasarımcılara özel bir iş için doğru ısılçifti seçmesinde yardımcı olmak amacıyla ayrıntılı bilgileri sağlamaktadır (bkz. www.omega.com ).

  Şekil 2.5'te çeşitli ANSI standart ısılçiftlerin yanıt eğrileri görülmektedir. Isılçift için sıcaklıkmV eğrilerinin her birinde sıcaklık ölçüm açısından diğerlerine göre daha uygun olduğu bölgeler vardır. Örneğin, 0  C-800  C sıcaklıkları arasında ölçüm yapan Fe-Cons ve 0  C - 1200  C arasında sıcaklık ölçümü yapan Ni Cr-Ni eleman telleri arasında karşılaştırılırsa 300-600  C arasında Fe-Cons, NiCr-Ni ısılçiftine nazaran daha doğrusaldır.

  Bölüm 3 Sıcaklık Ölçümü

  Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin

  ANSI Tip

  B Pt+30 Rh ile Pt+6 Rh E Kromel-Konstantan

  J Demir - Konstantan K Kromel - Alumel

  R Pt+ 13 Rh ile Platin S Pt+ 10 Rh ile Platin

  T Bakır - Konstantan

  Şekil 3.5 En çok kullanılan ısılçift yanıt eğrileri Herhangi değişik iki metal veya metal alışımı termoelektrik etkiye yol açar. Ancak bunlardan

  birkaçı ısılçift olarak kullanılabilir. Aşağıdaki tablo ısılçift tasarımında en çok kullanılan alaşımların listesini vermektedir.

  Tablo 2.3 Isılçift tellerinde en çok kullanılan alaşımlar ve isimleri

  ADI

  ALAŞIMI

  CONSTANTAN

  BAKIR - NİKEL

  CHROMEL

  NİKEL - KROM

  ALUMEL

  NİKEL – ALUMİNYUM

  NİKROSİL

  NİKEL – KROM – SİLİSYUM

  NİSİL

  NİKEL – SİLİSYUM

  Bu alaşımlara ilaveten çeşitli platin ve Rodyum alaşımları bazı atmosfer ve sıcaklık koşulları için kullanılmaktadır. Tungsten ve renyum alaşımları ise diğer sıcaklık ölçen aygıtlara zarar verebilen çok yüksek sıcaklıktaki (3000°C) uygulamalar için kullanılmaktadır.

  Standart ANSI J tipi ısılçift demir tel ile konstantan telin birleştirilmesiyle oluşmuştur. Sıcaklık aralığı 0°-750° Celcius veya 32°-1400° Fahrenheit'tır. Referans eklemi 0°C'ta ve ölçüm eklemi 10°C'ta iken çıkış gerilimi 0.507mV'tur. Birleşme yeri 100°C'ta iken çıkışın 5.07 mV (10  0.507) olmasını bekleriz. Ulusal Standartlar Bürosu (NBS), gerçek çıkışın 5.268 mV olduğunu gösteren tablolar yayınlamıştır. Bu 4'lük bir hatadır.

  Daha dar bir aralıkta, hesaplamalar daha doğru olabilir ve sıcaklık denetimi de çoğunlukla sınırlı bir aralıkta yapılmaktadır. Örneğin 100°C ile 110°C arasındaki sıcaklık değişimine karşı gelen çıkış gerilimi değişikliği 0.054 mV°C olarak hesaplanabilir.

  5.812 - 5.268 = 0.544

  ve

  0.544 10 = 0.054 105°C'ta çıkış gerilimi:

  5.268 + (5  0.054) = 5.540 mV olarak bulunur. Bu değer NBS tablolarındaki gerçek değerdir. Şekil 2.6'da ticari ısılçift çeşitlerinden birkaçı görülmektedir.

  Bölüm 3 Sıcaklık Ölçümü

  Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin

  (a) Tipik endüstriyel ısılçiftler.

  (b) Veteriner ısılçifti.

  Şekil 3.6 Endüstriyel ve veteriner ısılçiftleri