تھرموکوپل کے ساتھ سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش

موجود نہیں ہے ایک قسم کا تھرموکوپلٹھوس اجسام کی سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے (سطح کے تھرموکوپلز)۔ موجودہ سطح کے تھرموکوپل ڈیزائنوں کی کثرت بنیادی طور پر پیمائش کے مختلف حالات اور سطحوں کی خصوصیات کی وجہ سے ہے جن کے درجہ حرارت کو ناپا جانا ہے۔

صنعتی مشق میں، سطحوں کے درجہ حرارت کو مختلف ہندسی اشکال، فکسڈ اور گھومنے والی باڈیز، برقی طور پر کنڈکٹیو باڈیز اور انسولیٹر، اعلی اور کم تھرمل چالکتا، ہموار اور کھردرے جسموں کے ساتھ ناپنا ضروری ہے۔ لہذا، کچھ حالات میں استعمال کے لیے موزوں سطحی تھرموکوپل دوسروں میں غیر موزوں ہیں۔

تھرموکوپل کو ویلڈنگ کرکے دھات کی سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش کرنا

اکثر، گرم پتلی دھاتی پلیٹوں یا ٹھوس جسموں کے درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے لیے، تھرموکوپل جنکشن کو ٹیسٹ کے تحت سطح پر براہ راست سولڈر یا ویلڈیڈ کیا جاتا ہے۔درجہ حرارت کی پیمائش کا یہ طریقہ صرف اس صورت میں قابل قبول سمجھا جا سکتا ہے جب کچھ احتیاطی تدابیر اختیار کی جائیں۔

پلیٹ کی سطح اور تھرموکوپلس کی جڑنے والی گیند کے درمیان گرمی کا تبادلہ بنیادی طور پر ان کے رابطے کی سطح سے گزرنے والے گرمی کے بہاؤ کے ذریعہ کیا جاتا ہے، جو جنکشن کی سطح اور جنکشن سے ملحق تھرمو الیکٹروڈس کا حصہ ہے۔ کچھ حد تک، حرارت کا تبادلہ پلیٹ اور تھرمو الیکٹروڈ جنکشن کی سطح کے اس حصے کے درمیان تابکاری سے ہوتا ہے جو اس کے ساتھ رابطے میں نہیں ہے۔

دوسری طرف، پلیٹ کے ساتھ رابطے میں جنکشن کی سطح کا حصہ اور تھرموکوپل تھرمو الیکٹروڈز پلیٹ کے ارد گرد موجود ٹھنڈے جسموں میں تابکاری کی وجہ سے حرارتی توانائی سے محروم ہو جاتے ہیں اور جنکشن کو دھوتے ہوئے ہوا کے بہاؤ میں محرک حرارت کی منتقلی ہوتی ہے۔

اس طرح، جنکشن اور ملحقہ تھرموکوپل تھرمو الیکٹروڈز تھرمل انرجی کے ایک اہم حصے کو ختم کر دیتے ہیں جو پلیٹ کے رابطے کی سطح کے ذریعے جنکشن کو مسلسل فراہم کی جاتی ہے۔

توازن کے نتیجے میں، جنکشن اور پلیٹ کی سطح کے ملحقہ حصے کا درجہ حرارت جنکشن سے دور پلیٹ کے حصوں کے درجہ حرارت سے بہت کم نکلتا ہے (جب پتلی پلیٹوں کے اعلی درجہ حرارت کی پیمائش کرتے ہیں، یہ منظم پیمائش کی غلطی سینکڑوں ڈگری تک پہنچ سکتی ہے)۔

یہ خرابی جنکشن الیکٹروڈز اور تھرموکوپل کے ذریعے خارج ہونے والے حرارت کے بہاؤ کی مقدار کو کم کر کے کم کی جاتی ہے۔اس مقصد کے لیے، ممکنہ طور پر پتلے ترین تھرمو الیکٹروڈز سے بنے تھرموکوپل استعمال کرنا مفید ہے۔

خود تھرمو الیکٹروڈز کو پلیٹ سے فوری طور پر نہیں ہٹایا جانا چاہیے، لیکن بہتر ہے کہ پہلے انھیں پلیٹ کے ساتھ تھرمل رابطے میں تھرمو الیکٹروڈز کے کم از کم 50 قطر کے مساوی فاصلے پر رکھا جائے۔

یہ ذہن میں رکھنا چاہئے کہ اگر پلیٹ اور تھرمو الیکٹروڈس کی سطح کو آکسائڈائز نہیں کیا گیا ہے، تو وہ پلیٹ کے ذریعہ بند ہوسکتے ہیں اور پیمائش شدہ تھرمو الیکٹرک پاور۔ وغیرہ v. تھرموکوپل تھرموکوپل جنکشن کے درجہ حرارت سے نہیں بلکہ سطح کے ساتھ تھرموکوپل کے رابطے کے مقام کے درجہ حرارت کے مطابق ہوگا۔

اس صورت میں، برقی موصلیت کی ایک پتلی تہہ، مثال کے طور پر ابرک کی ایک پتلی شیٹ، کو تھرمو الیکٹروڈس اور پلیٹ کے درمیان رکھا جانا چاہیے۔ یہ بھی سفارش کی جاتی ہے کہ جنکشن کی پوری سطح اور تھرمو الیکٹروڈ ایریا کو تھرمل موصلیت کی ایک پرت سے ڈھانپیں، مثال کے طور پر ریفریکٹری کوٹنگ، تاکہ تابکاری اور محرک حرارت کی منتقلی سے ہونے والے نقصانات کو کم کیا جا سکے۔

ان احتیاطی تدابیر کا مشاہدہ کرتے ہوئے، یہ یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ دھاتی حصوں کی سطح کا درجہ حرارت چند ڈگریوں کے اندر ناپا جائے۔

بعض اوقات یہ تھرموکوپل کا کنکشن نہیں ہوتا ہے جسے دھاتی پلیٹ کی سطح پر ویلڈ کیا جاتا ہے، بلکہ اس کے تھرموکوپل ایک دوسرے سے کچھ فاصلے پر ہوتے ہیں۔

دھات کی سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش کا یہ طریقہ صرف اسی صورت میں قابل قبول سمجھا جا سکتا ہے جب تھرمو الیکٹروڈز کی ویلڈنگ کے دو مقامات پر پلیٹوں کے درجہ حرارت کی مساوات پر اعتماد ہو۔ بصورت دیگر، پرجیوی تھرمو الیکٹرک پاور تھرموکوپل سرکٹ میں ظاہر ہوگی۔ d پلیٹ مواد کے ساتھ تھرمو الیکٹروڈ مواد سے تیار کیا گیا ہے۔

ذیل میں تھرموکوپلز کی تفصیل ہے جیسے بو، پیچ اور بیونیٹ۔وہ ساکن جسموں کی سطحوں کے درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

کمان کے ساتھ تھرموکوپل (ربن)

ناک کا تھرموکوپل ایک حساس عنصر سے لیس ہوتا ہے جو دو دھاتوں یا مرکب دھاتوں (مثال کے طور پر کروم اور ایلومیل) سے بنی پٹی کی شکل میں ہوتا ہے جس کی لمبائی 300 ملی میٹر، چوڑائی 10 - 15 ملی میٹر ہوتی ہے، سولڈرڈ یا ویلڈڈ پیشانی اور 0.1 - 0.2 ملی میٹر کی موٹائی پر گھمایا گیا...

درمیان میں جوائنٹ کے ساتھ بینڈ کے سروں کو کمان کی شکل کے اسپرنگ ہینڈل کے سروں پر انسولیٹروں پر لگایا جاتا ہے تاکہ بینڈ ہر وقت سخت رہے۔ اس کے سروں سے ماپنے والے آلے (ملی وولٹ میٹر) کے ٹرمینلز تک ٹیپ کے دو حصوں کی طرح ایک ہی مواد سے بنی تاریں ہیں۔

محدب سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے لیے، بیم تھرموکوپل کو درمیانی حصے سے اس سطح کے خلاف دبایا جاتا ہے تاکہ سطح کو جنکشن کے دونوں طرف کم از کم 30 ملی میٹر حصوں کے لیے ٹیپ سے ڈھانپ دیا جائے۔

پگ تھرموکوپل

تھرموکوپل بنانے والے تھرمو الیکٹروڈز کو سرخ تانبے کی ڈسک کے سوراخوں میں سولڈر کیا جاتا ہے۔ ساخت کی مکینیکل طاقت کو یقینی بنانے کے لیے، 2 - 3 ملی میٹر قطر کے تھرمو الیکٹروڈ استعمال کیے جاتے ہیں۔ ڈسک کی نچلی سطح ("پیچ") کو اس سطح میں ڈھالا جاتا ہے جس کے لیے تھرموکوپل کا مقصد درجہ حرارت کی پیمائش کرنا ہوتا ہے۔

پیچ تھرموکوپل کی تھرمو الیکٹرو موٹیو فورس پیچ کی دھات کے ذریعہ تھرمو الیکٹروڈس کے بند ہونے کے نتیجے میں بنتی ہے۔ اچھی سولڈرنگ میں، یہ بندش پیچ کے اندر دبے ہوئے تھرمو الیکٹروڈ حصوں کی پوری سطح پر ہوتی ہے۔لیکن سب سے کم مزاحمت والا برقی سرکٹ بنیادی طور پر پیچ کی اوپری سطح کی تہہ سے بنتا ہے، اور اس تہہ کا درجہ حرارت بنیادی طور پر تھرمو الیکٹرک پاور کا تعین کرتا ہے۔ وغیرہ v. تھرموکوپل۔

پیچ تھرموکوپل کی حرارت کے توازن کی مساوات اسی طرح کی ہے جو اوپر پٹی تھرموکوپل کے لیے کی گئی تھی، اس فرق کے ساتھ کہ پیچ کی بیرونی سطح سے محرک اور تابکاری حرارت کی منتقلی کے نتیجے میں گرمی کے بہاؤ کے علاوہ، بہت زیادہ اہمیت یہ ہے کہ ان کی تھرمل چالکتا کی وجہ سے تھرمو الیکٹروڈ پیچ کی طرف سے چوسنے والے گرمی کے بہاؤ کے حصے کو مدنظر رکھا جائے۔

مندرجہ ذیل حالات کو مدنظر رکھنا ضروری ہے۔ تھرمو الیکٹروڈ مختلف دھاتوں یا مرکب دھاتوں سے بنے ہوتے ہیں جن میں تھرمل چالکتا کے گتانک کی مختلف اقدار ہوتی ہیں۔ اس طرح، مثال کے طور پر، PP قسم کا پلاٹینم-روڈیم تھرموکوپل تھرموکوپل تھرمل چالکتا کے گتانک کی طرف سے خصوصیت رکھتا ہے جو دوسرے تھرموکوپل - پلاٹینم سے نصف ہے۔

اگر تھرمو الیکٹروڈز کے قطر ایک جیسے ہیں، تو تھرمو الیکٹروڈس کے تھرمل چالکتا گتانکوں کی قدروں میں فرق اس حقیقت کا باعث بنے گا کہ تھرمو الیکٹروڈس کے برقی رابطے کی جگہوں پر درجہ حرارت کا فرق پیدا ہوتا ہے۔ پیچ، جو تھرموکوپل سرکٹ میں پرجیوی تھرمو الیکٹرک توانائی کی ظاہری شکل کا باعث بنے گا۔ وغیرہ کے ساتھ

پن تھرموکوپل

اس قسم کے تھرموکوپل بنیادی طور پر نسبتاً نرم دھاتوں اور مرکب دھاتوں کی سطح کے درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ بیونیٹ تھرموکوپل کے لیے، کافی سخت مرکب دھاتوں سے بنے تھرمو الیکٹروڈز، مثال کے طور پر 3-5 ملی میٹر قطر والے کرومیل اور ایلومیل استعمال کیے جاتے ہیں۔

تھرموکوپل تھرمو الیکٹروڈس میں سے ایک سر پر فکسڈ ہے، اور دوسرا اپنے محور پر چل سکتا ہے، اور غیر کام کرنے والی حالت میں، اس کے سرے کو پہلے تھرمو الیکٹروڈ کے اختتام کے نیچے ایک سپرنگ کے ذریعے کھینچا جاتا ہے۔ دو تھرمو الیکٹروڈ کے سرے نوکیلے ہیں۔

جب تھرموکوپل کو کافی سائز کی کسی چیز پر لایا جاتا ہے، تو اس چیز کی سطح سب سے پہلے حرکت پذیر تھرمو الیکٹروڈ کی نوک کو چھوتی ہے۔ سر پر اضافی دباؤ کے ساتھ، تھرمو الیکٹروڈ اس میں داخل ہوتا ہے جب تک کہ تھرمو الیکٹروڈ کی نوک چیز کی سطح سے نہیں ملتی۔ دونوں پوائنٹس پھر آبجیکٹ کی سطح پر سطحی آکسائیڈ فلم کو چھیدتے ہیں اور یہ دھات تھرموکوپل کے برقی سرکٹ کو بند کر دیتی ہے۔

تھرمو الیکٹروڈز کے سروں کو اچھی طرح سے تیز کرنے کے ساتھ، تھرموکوپل نرم، آسانی سے چھیدنے والی آکسائڈ فلم کے ساتھ غیر الوہ دھاتوں کی سطحوں کے درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے قابل اعتماد نتائج دیتا ہے۔

کند اشارے کے ساتھ بیونیٹ تھرموکوپل کا استعمال اس حقیقت کی طرف لے جاتا ہے کہ دو تھرمو الیکٹروڈز کی شے کے ساتھ رابطے کی سطحیں نسبتاً بڑی ہوجاتی ہیں، جس کے نتیجے میں اشیاء کی سطحیں ان جگہوں پر ٹھنڈی ہوجاتی ہیں جہاں تھرموکلز کے سرے چھوتے ہیں اور تھرموکوپل واضح طور پر کم درجہ حرارت کی ریڈنگ دیتا ہے۔ تاہم، پہلے سے ہی 20 - 30 سیکنڈ کے بعد، آبجیکٹ کے ارد گرد کے علاقوں سے آنے والی گرمی ٹھنڈے حصے کو گرم کر دیتی ہے، اور اس کے ساتھ تھرمو الیکٹروڈز کے سرے ہوتے ہیں۔

اس طرح، رابطے کے وقت کند سروں کے ساتھ ایک سنگین تھرموکوپل آبجیکٹ کے درجہ حرارت کی کم تخمینہ ریڈنگ دیتا ہے، جس کے بعد، چند دس سیکنڈ کے اندر، اس کی ریڈنگ میں اضافہ، غیر علامتی طور پر ایک مستحکم قدر کے قریب پہنچ جاتا ہے۔یہ مستحکم قدر آبجیکٹ کی سطح کے درجہ حرارت کی اصل قدر سے زیادہ مختلف ہوتی ہے، شے کے ساتھ تھرمو الیکٹروڈز کے کند سروں کی رابطہ سطح اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔

سطح کے تھرموکوپل کی انشانکن

سطح کے تھرموکوپل کا اسٹیشنری درجہ حرارت اس سطح کے ماپا درجہ حرارت سے کم ہے جس کے ساتھ تھرموکوپل رابطے میں ہے۔ درجہ حرارت کے اس فرق کو بڑی حد تک اس کی بیرونی سطح سے حرارت کی منتقلی کے حالات کے تحت سطح کے تھرموکوپل کے انشانکن کی وجہ سے سمجھا جا سکتا ہے، آپریٹنگ حالات کے قریب پہنچنا۔

اس پوزیشن سے، یہ مندرجہ ذیل ہے کہ تھرموکوپل سطحوں کی انشانکن کی خصوصیت ایک ہی تھرمو الیکٹروڈس کے ذریعہ بننے والے تھرموکوپل کی خصوصیت سے نمایاں طور پر مختلف ہو سکتی ہے، لیکن ایک مثال کے ساتھ موازنہ کے طریقہ سے کیلیبریٹ کی جاتی ہے، جب وہ بیک وقت تھرموسٹیٹیڈ جگہ میں ڈوبی جاتی ہیں۔

لہٰذا، سطح کے تھرموکوپلز کو تھرموسٹیٹس میں ڈوب کر کیلیبریٹ نہیں کیا جا سکتا ہے (تھرموکپل کیلیبریٹ کرنے کے لیے مائع لیبارٹری ہیٹنگ تھرموسٹیٹ)۔ ان پر ایک مختلف انشانکن تکنیک کا اطلاق کرنا ضروری ہے۔

سطح کے تھرموکوپلز کو پتلی دیواروں والے مائع تھرموسٹیٹ کی بیرونی دھاتی سطح پر مطلوبہ دباؤ لگا کر کیلیبریٹ کیا جاتا ہے۔ تھرموسٹیٹ کے اندر گرم مائع کو اچھی طرح ملایا جاتا ہے اور اس کا درجہ حرارت کچھ نمونے والے آلے سے ناپا جاتا ہے۔

تھرموسٹیٹ کی بیرونی سطح تھرمل موصلیت کی پرت سے ڈھکی ہوئی ہے۔ تھرمل موصلیت بیرونی سطح کے صرف ایک چھوٹے سے علاقے کا احاطہ نہیں کرتی ہے، جو تھرموسٹیٹ کی اونچائی کے تقریباً نصف ہے، جس پر تھرموکوپل لگایا جاتا ہے۔

اس ڈیزائن میں، سطح کے تھرموکوپل کے نیچے تھرموسٹیٹ کی دھات کی سطح کا درجہ حرارت، جس میں ایک ڈگری کے چند دسویں حصے سے زیادہ نہ ہو، کو تھرموسٹیٹ میں مائع کے درجہ حرارت کے برابر سمجھا جا سکتا ہے۔