به گزارش «اخبار دانشجویان ایران»؛ مبدل دما وسیله ای است که دما را اندازه گیری کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. این ابزارها در صنایع مختلف کاربرد دارند. برای کنترل و پایش دما در فرآیندهای مختلف، در این مقاله به بررسی اصل کار، انواع و کاربردهای مبدل های حرارتی می پردازیم.

اصول عملکرد فرستنده دما

فرستنده های دما بر اصول مختلفی بنا شده اند که از مهمترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

1. ترموکوپل: ترموکوپل ها از دو فلز مختلف ساخته شده اند که دمای محل اتصال را اندازه گیری می کنند. تغییر دما باعث ایجاد ولتاژ در محل اتصال می شود که به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

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

3. ترمیستور: ترمیستورها نوعی سنسور مقاومتی هستند که با تغییر دما، مقاومت را تغییر می دهند. این تغییرات مقاومت به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شود

اجزای اصلی ترانسمیتر دما

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

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

3. مدار الکترونیکی: این مدار سیگنال الکتریکی را از طریق مبدل تقویت و پردازش می کند و آن را به خروجی قابل خواندن برمی گرداند.

انواع ترانسمیترهای دما

مبدل های حرارتی به چند دسته تقسیم می شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند.

فرستنده ترموکوپل: این نوع فرستنده ها از ترموکوپل به عنوان سنسور دما استفاده می کنند و برای اندازه گیری دماهای بالا مناسب هستند.
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/
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 مختلفی از جمله نفت و گاز، مواد شیمیایی، مواد غذایی و دارویی و نیروگاه ها کاربرد دارند. در این مقاله به اصول کار، انواع و کاربردهای فرستنده ترموکوپل می پردازیم.

اصول عملکرد فرستنده ترموکوپل

ترموکوپل ها بر اساس اثر Seebeck کار می کنند که بیان می کند دو فلز غیر مشابه که به دو نقطه متصل هستند با ایجاد اختلاف دما بین این دو نقطه الکتریسیته تولید می کنند. این ولتاژ مربوط به اختلاف دما است و یک فرستنده ترموکوپل این ولتاژ را به یک سیگنال ولتاژ استاندارد (مثلا 20-4 میلی آمپر) تبدیل می کند.

اجزای اصلی فرستنده ترموکوپل

1. ترموکوپل: این قسمت از دو فلز مختلف تشکیل شده است که برای اندازه گیری دما در نقطه اتصال استفاده می شود.

2. مدار جبران دمای سرد: از این مدار برای جبران تغییرات دما در اتصال مرجع برای افزایش دقت اندازه گیری استفاده می شود.

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

4. مدار الکترونیکی: این مدار سیگنال الکتریکی تولید شده توسط فرستنده را تقویت و پردازش می کند و آن را به خروجی قابل خواندن تبدیل می کند.

انواع حرارتی

ترموکوپل ها در انواع مختلفی ساخته می شوند که هر کدام برای محدوده دمایی و کاربرد خاصی مناسب هستند. مهم ترین انواع ترموکوپل ها عبارتند از:

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

2. نوع J: ساخته شده از آهن/کنستانتان و برای دمای تا 750 درجه سانتی گراد مناسب است.

3. نوع T: ساخته شده از مس/کنستانتان و مناسب برای دماهای پایین تا 350 درجه سانتی گراد.

4. نوع E: ساخته شده از کروم/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 بالا تا 1600 درجه سانتیگراد.
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/
کاربردهای فرستنده ترموکوپل

فرستنده ترموکوپل در زمینه ها و فرآیندهای مختلف استفاده می شود:

1. صنایع نفت و گاز: برای نظارت بر دما در فرآیندهای حفاری، پالایش و انتقال نفت و گاز و تجهیزات تامین آب مانند پمپ لئو استفاده می شود.

2. صنایع شیمیایی: آنها در تولید مواد شیمیایی و فرآیندهای کنترل واکنش برای 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 دارو برای اطمینان از کیفیت و ایمنی استفاده می شود.

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

مزایای فرستنده ترموکوپل

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

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

- ساخت ساده و بادوام: ساخت ساده و بادوام ترموکوپل ها آنها را برای کاربردهای صنعتی مناسب می کند.

- هزینه کم: ترموکوپل ها معمولاً ارزان تر از سایر سنسورهای دما هستند.

تلفات انتقال حرارت

- دقت کمتری نسبت به RTD ها: ترموکوپل ها عموما دقت کمتری نسبت به RTD ها دارند.

- نیاز به جبران دمای سرما: برای افزایش دقت اندازه گیری به مدار جبران دمای سرد نیاز دارند.

- نیاز به کالیبراسیون دوره ای: برای حفظ دقت اندازه گیری نیاز به کالیبراسیون منظم دارد.

2. فرستنده های RTD: این نوع فرستنده ها از RTD به عنوان سنسور دما استفاده می کنند و در اندازه گیری دمای پایین تا متوسط ​​حساسیت بیشتری دارند. از این محصول در ساخت مونتاژ برق دیوار بارمان استفاده می شود.

3. فرستنده ترمیستور: این نوع از دماسنج به عنوان دماسنج استفاده می کنند و برای اندازه گیری دماهای پایین یا متوسط ​​با دقت بالا مناسب هستند.

کاربردهای فرستنده دما

ترانسمیترهای دما در صنایع و فرآیندهای مختلفی استفاده می شوند:

1. صنعت نفت و گاز: برای نظارت بر دما در عملیات حفاری، پالایش و حمل و نقل نفت و گاز استفاده می شود.

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

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

4. الکتریسیته: از برق برای نظارت بر دمای توربین ها، بویلرها و تجهیزات گرمایشی به منظور بهبود کارایی و ایمنی استفاده می شود.

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

6. صنعت خودرو: برای نظارت بر دمای موتور، خنک کننده و سیستم های اگزوز استفاده می شود.

مزایای مبدل های حرارتی

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

- قابلیت اطمینان: در بسیاری از کاربردهای صنعتی، ترانسمیترهای دما ابزاری قابل اعتماد برای اندازه گیری دما هستند.

- طیف وسیعی از کاربردها: انواع مختلف سنسورهای دما برای اندازه گیری دما در طیف وسیعی از شرایط مناسب هستند.

معایب انتقال دهنده های حرارتی

- هزینه: برخی از مبدل های حرارتی به ویژه مبدل های پیشرفته و با کیفیت، هزینه بالایی دارند.

- نیازهای تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون: این فرستنده ها برای حفظ دقت اندازه گیری نیاز به تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون منظم دارند.

- حساس به محیط زیست: عناصر گرمایشی می توانند توسط عوامل محیطی مانند رطوبت و گرد و غبار آلوده شوند.

اخرین حرف

ترانسمیترهای دما ابزار مهمی برای اندازه گیری دقیق دما در صنایع مختلف هستند. این فرستنده ها به دلیل دقت و اطمینان بالا در بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند نفت و گاز، شیمیایی، غذایی، دارویی، نیروگاه ها و تاسیسات HVAC مورد استفاده قرار می گیرند. با پیشرفت تکنولوژی، ترانسمیترهای دما همچنان نقش مهمی در بهبود کارایی و ایمنی فرآیندهای تولید دارند.