مقدمه

انرژیکس (Energx) - ترموکوپل‌ یکی از پرکاربردترین حسگرهای دما در صنایع مختلف است که بر اساس قانون سیبک (Seebeck Effect) کار می‌کند. این سنسورها به دلیل سادگی ساخت، دقت مناسب، بازه دمایی وسیع، و قیمت مقرون‌به‌صرفه، انتخاب اول بسیاری از صنایع از جمله نفت و گاز، فولاد، شیشه، سیمان، نیروگاه، خودروسازی و صنایع غذایی هستند.

انتخاب نوع ترموکوپل و متریال ساخت آن اهمیت زیادی در عملکرد، دقت و طول عمر آن دارد. در ادامه به بررسی انواع ترموکوپل و جنس‌های رایج مورد استفاده در آن‌ها می‌پردازیم.

---

انواع ترموکوپل

ترموکوپل‌ها بر اساس ترکیب فلزات استفاده‌شده، به کدهای استانداردی مانند K, J, T, N, R, S, B و … تقسیم می‌شوند.

ترموکوپل نوع K  (نیکل-کروم / نیکل-آلومل)

• متریال: نیکل-کرومل (Ni-Cr) و نیکل-آلومل (Ni-Al)
• بازه دما تقریبی:  1260 ~ 200- سلسیوس
• ویژگی: پرکاربردترین ترموکوپل صنعتی، مقاوم در برابر اکسیداسیون، مناسب محیط‌های خنثی و اکسیدی.
• کاربردها: صنایع نفت و گاز، کوره‌ها، تولید شیشه، صنایع شیمیایی.

ترموکوپل نوع J (آهن-کنستانتان)

• متریال: آهن و کنستانتان (Iron-Constantan)
• بازه دما تقریبی: 760 ~ 40- سلسیوس
• ویژگی: اقتصادی و حساس، اما مقاومت کم در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا.
• کاربردها: صنایع غذایی، پلاستیک و محیط‌های خلا.

ترموکوپل نوع T (مس-کنستانتان)

• متریال: مس و کنستانتان (Cupper-Constantan)
• بازه دما تقریبی: 400 ~ 200- سلسیوس
• ویژگی: دقت بالا در دماهای پایین، پایدار در شرایط کرایوژنیک.
• کاربردها: صنایع دارویی، زیست‌فناوری، تجهیزات سرمایشی.

ترموکوپل نوع N (نیکروسیل-نیسیل)

• متریال: نیکل-کروم-سیلیسیم و نیکل-سیلیسیم-منیزیم
• بازه دما تقریبی:  1300 ~ 200- سلسیوس
• ویژگی: مقاوم‌تر از نوع K در برابر اکسیداسیون و رانش دما (Drift).
• کاربردها: صنایع متالورژی، نیروگاه‌ها، محیط‌های با دمای بسیار بالا.

ترموکوپل‌های نوع R و S (پلاتین-رادیوم)

• متریال: پلاتین – رودیوم (90/10 یا 87/13)
• بازه دما تقریبی:  1600 ~ 0 سلسیوس
• ویژگی: دقت بسیار بالا، مقاوم در محیط‌های خورنده، اما گران‌قیمت.
• کاربردها: صنایع شیشه، فولاد، آزمایشگاه‌های مرجع.

ترموکوپل نوع B (پلاتین-رادیوم)

• متریال: پلاتین – رودیوم (70/30 یا 94/6)
• بازه دما تقریبی:  1700 ~ 600
• ویژگی: بهترین انتخاب برای دماهای بسیار بالا، پایداری طولانی‌مدت، قیمت بالا.
• کاربردها: صنایع هوافضا، کوره‌های ویژه، متالورژی پودر.

---

متریال‌های ساخت ترموکوپل

ترکیب فلزات تنها بخش اصلی سنسور است. برای افزایش دوام و سازگاری با محیط، انتخاب غلاف و عایق مناسب اهمیت ویژه‌ای دارد.

غلاف‌‌ها (Sheath Materials)

• استنلس استیل 304/316: مقاوم در برابر خوردگی عمومی.
• اینکونل 600/601: مقاوم در برابر اکسیداسیون و دماهای بالا.
• هستلوی (Hastelloy): مناسب محیط‌های اسیدی و خورنده.
• سرامیک آلومینا و مولایت (Alumina, Mullite): برای دماهای بسیار بالا (تا 1800 سلسیوس).

عایق‌ها (Insulation Materials)

• فیبر شیشه‌ای یا فایبرگلاس: تا 400 سلسیوس
• سرامیک: تا 2000 سلسیوس
• تفلون (PTFE): مقاوم به مواد شیمیایی، تا 250 سلسیوس

---

مزایا و محدودیت‌های ترموکوپل

مزایا

• بازه دمایی بسیار گسترده (2000 ~ 200-)
• ساختار ساده و قیمت مناسب
• سرعت پاسخ‌دهی بالا
• قابلیت استفاده در محیط‌های خشن و خورنده

محدودیت‌ها

• دقت کمتر نسبت به RTD در محدوده دمای پایین
• امکان رانش (Drift) در طولانی‌مدت
• نیاز به جبران‌سازی اتصال سرد (Cold Junction Compensation)

---

پرسش‌های پرتکرار

۱. کدام نوع ترموکوپل بیشترین کاربرد را دارد؟

نوع K پرکاربردترین ترموکوپل صنعتی است، زیرا هم بازه دمایی وسیعی پوشش می‌دهد و هم قیمت مناسبی دارد.

۲. بهترین ترموکوپل برای دماهای خیلی بالا چیست؟

نوع B و سپس R/S برای دماهای بالای 1500 درجه سلسیوس بهترین انتخاب هستند.

۳. آیا ترموکوپل‌ها قابل تعمیر هستند؟

در بسیاری از موارد، به دلیل حساسیت به جوش فلزات و تغییر خواص متریال، تعمیر اقتصادی نیست و تعویض پیشنهاد می‌شود.

۴. تفاوت ترموکوپل و RTD چیست؟

سنسور RTD دقت بالاتر و پایداری بهتری دارد، اما محدوده دمایی کمتری را پوشش می‌دهد و گران‌تر است. ترموکوپل سریع‌تر و ارزان‌تر است و بازه دمایی بیشتری را پوشش می‌دهد.

۵. آیا انتخاب غلاف در طول عمر ترموکوپل مؤثر است؟

بله، غلاف مناسب می‌تواند عمر ترموکوپل را چندین برابر افزایش دهد، مخصوصاً در محیط‌های خورنده یا با دمای بالا.

---

جمع‌بندی

انتخاب نوع ترموکوپل و متریال ساخت آن به بازه دمایی، محیط کاری، دقت مورد نیاز و بودجه بستگی دارد. شناخت تفاوت‌ها و مزایای هر نوع، کمک می‌کند تا بهترین انتخاب برای کاربرد صنعتی یا تحقیقاتی صورت گیرد.