Nhiệt kế công nghiệp có nhiều nguyên lý đo và phạm vi ứng dụng khác nhau. Bài viết giới thiệu năm nhóm phổ biến, đặc điểm kỹ thuật và các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn.
1. Nhiệt kế thủy tinh
Nhiệt kế thủy tinh có kết cấu đơn giản và chi phí thấp, được sử dụng trong phòng thí nghiệm và một số ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, ống thủy tinh dễ vỡ và phải đọc đúng góc nhìn để hạn chế sai số thị sai. Thiết bị phù hợp với các phép đo hóa học và ứng dụng không có rung động mạnh; dải nhiệt điển hình khoảng -60°C đến 200°C.
Nguyên lý hoạt động:
Chất lỏng đo được chứa trong bầu và ống mao dẫn thủy tinh. Khi nhiệt độ thay đổi, chất lỏng giãn nở hoặc co lại, làm cột chất lỏng dịch chuyển theo thang chia để hiển thị nhiệt độ.
2. Nhiệt kế lưỡng kim
Nhiệt kế lưỡng kim có kết cấu chắc chắn, không cần nguồn điện và phù hợp với chỉ thị tại chỗ. Do phần tử lưỡng kim cần thời gian đạt cân bằng nhiệt, tốc độ đáp ứng thường chậm hơn cảm biến điện. Vỏ thép không gỉ thích hợp cho môi trường công nghiệp và lắp đặt ngoài trời; dải nhiệt điển hình khoảng -70°C đến 600°C tùy cấu hình.
Nguyên lý hoạt động
Hai dải kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau được liên kết và cuộn thành dạng xoắn. Một đầu được cố định, đầu còn lại nối với kim chỉ thị. Khi nhiệt độ thay đổi, chênh lệch độ giãn nở làm cuộn lưỡng kim biến dạng và quay kim trên mặt số.
3. Nhiệt kế giãn nở khí
Nhiệt kế giãn nở khí có khả năng đáp ứng nhanh và truyền tín hiệu cơ học qua ống mao dẫn để chỉ thị từ xa, với khoảng cách có thể lên đến 60 m tùy cấu hình. Nhiệt độ môi trường dọc theo ống mao dẫn có thể ảnh hưởng đến kết quả đo nên cần cân nhắc khi lắp đặt. Dải nhiệt điển hình khoảng -200°C đến 700°C tùy loại khí nạp và thiết kế.
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống được nạp khí kín trong bầu đo và ống mao dẫn. Khi nhiệt độ thay đổi, áp suất khí thay đổi tương ứng, làm phần tử đàn hồi trong cơ cấu chỉ thị biến dạng và dẫn động kim để hiển thị nhiệt độ.
4. Cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện có dải đo rộng, đáp ứng nhanh và phù hợp với nhiều hệ thống tự động hóa công nghiệp. Độ chính xác phụ thuộc vào loại cặp nhiệt, bù mối nối lạnh, dây dẫn và thiết bị xử lý tín hiệu. Trong môi trường ăn mòn hoặc mài mòn, nên sử dụng ống bảo vệ phù hợp để kéo dài tuổi thọ. Dải đo có thể từ khoảng -200°C đến 2.500°C tùy vật liệu cặp nhiệt.
Nguyên lý hoạt động
Cặp nhiệt điện hoạt động dựa trên hiệu ứng nhiệt điện. Hai dây dẫn bằng kim loại khác nhau tạo ra điện áp khi có chênh lệch nhiệt độ giữa mối nối đo và mối nối tham chiếu. Điện áp này được thiết bị đo chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ theo đặc tính của từng loại cặp nhiệt; hệ thống phải thực hiện bù mối nối lạnh để bảo đảm độ chính xác.
5. Cảm biến nhiệt điện trở (RTD)
Cảm biến nhiệt điện trở (RTD) nổi bật về độ chính xác, độ ổn định và khả năng lặp lại, đặc biệt trong dải nhiệt thấp đến trung bình. RTD được sử dụng trong điều khiển quy trình, năng lượng, chế biến và các ứng dụng đo chính xác. Phần tử cảm biến cần được bảo vệ phù hợp trước rung động, độ ẩm và môi chất ăn mòn. Dải nhiệt điển hình khoảng -200°C đến 600°C tùy cấu tạo.
Nguyên lý hoạt động
RTD đo nhiệt độ dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại theo nhiệt độ. Bạch kim là vật liệu phổ biến nhờ độ ổn định, tính tuyến tính và khả năng chống oxy hóa tốt; Pt100 là cấu hình được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. RTD phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và độ lặp lại cao.
Việc lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào dải nhiệt, độ chính xác, tốc độ đáp ứng, vị trí lắp đặt, môi trường vận hành và nhu cầu truyền tín hiệu. Hãy liên hệ SJ Gauge để được tư vấn cấu hình phù hợp, hoặc xem thêm các bài viết chuyên môn về đo nhiệt độ bên dưới.
