K타입 열전대 구성, 사양과 온도범위

K 유형 열전대는 널리 이용되는 1 차적인 온도 측정 성분의 한개입니다. K타입 열전대의 넓은 온도 범위와 비용 효율성으로 인해 가장 널리 사용되는 열전대 중 하나입니다.

 

 

 

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1. 구성

K타입 열전대는 크로멜과 알루멜의 두 가지 합금으로 만들어집니다. 재료의 구성은 크롬에는 90 % 니켈과 10 % 크롬이 있으며 알루멜은 95% 니켈, 2% 망간, 2% 알루미늄 및 1% 실리콘을 함유하고 있습니다. 크로멜은 양극 다리에 사용되며 알루멜은 열전대의 음극 다리에 사용됩니다.

 

또한 한 가지 중요한 점은 크로멜은 비자성이고 알루멜은 자성이라는 것입니다. 따라서 많은 사람들이 K타입 열전대의 다리를 자기 특성, 즉 자기 다리와 비자성 다리의 관점에서 다루는 것을 접할 수 있습니다.

 

 

 

 

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크롬 재료의 특성 중 하나는 크롬 금속의 존재로 인해 녹색 부패가 발생한다는 것입니다. 녹색 부패는 열전대가 낮은 농도의 산소 가스로 800 ° C에서 1260 ° C의 온도 범위에 노출 될 때 발생합니다. 이 녹색 부패로 인해 측정이 부정확해질 수 있으며 측정 중에 드리프트가 관찰될 수도 있습니다.

 

따라서 K타입 열전대는 산소가 풍부한 대기에서 사용해야 합니다. 또한 유황 환경은 열전대에 손상을 일으켜 궁극적으로 열전대 재료를 부서지기 쉽게 만들 수 있습니다. 따라서 이러한 유형의 열전대는 유황 환경에서 사용해서는 안 됩니다. 이 열전대를 만드는 데 사용되는 합금에 존재하는 크롬 물질은 진공 상태에서 기화합니다.

 

 

 

따라서 K타입 열전대는 진공 환경에서 연속 사용을 위해 사용해서는 안 됩니다.

 

 

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2. 온도 범위

K타입 열전대는 다른 모든 열전대에 비해 가장 넓은 온도 범위를 가지고 있습니다. 이 유형의 열전대는 -200 °C에서 1350 °C까지의 온도를 측정 할 수 있으며, 즉, 열전대의 온도 범위는 1550 °C입니다. 이 열전대의 이러한 넓은 온도 범위는 구성에 기본 합금을 사용하기 때문입니다.

 

니켈-크롬/니켈-알루멜 열전대는 일반적으로 540°C 이상의 온도 측정에 사용됩니다. 가장 정확한 출력을 얻으려면 -200°C에서 1260°C의 온도 범위에서 사용해야 합니다.

 

중요한 점은 이러한 유형의 열전대에는 자기 다리가 있다는 것입니다. 따라서 특정 온도에서 퀴리 점(퀴리 점은 열전대에 사용된 자성 재료가 특정 온도에서 출력 변화를 일으키는 지점)의 문제에 직면하게 됩니다.

 

K타입 열전대의 퀴리점은 약 354°C입니다. 따라서 온도가 거의 354°C에 도달하면 K타입 열전대에서 출력의 변화가 관찰됩니다. 열전대의 감도는 41μV/ ° C입니다.

K타입 열전대의 일반적인 온도 범위는 -200 - 1260°C (-326 - 2300°F)입니다. 그러나 여기에는 몇 가지 특정 조건이 있습니다.

1. 0°C 이하에서 타입 열전대를 사용하면 지정된 정확도를 제공할 수 없습니다. 정확도를 충족시키기 위해 구성하려면 특정 재료가 필요합니다.
2. 온도의 상한은 열전대에 사용되는 도체의 크기에 따라 다릅니다.

 

다음 표는 도체 크기와 K타입 열전대 온도 범위 간의 관계를 보여줍니다.

와이어 게이지	직경	최대 권장 온도
#8 AWG	0.128”	1280°C/2300°F
#14 AWG	0.064”	1090°C/2000°F
#20 AWG	0.032”	980°C/1800°F
#24 AWG	0.020”	870°C/1600°F
#28 AWG	0.013”	870°C/1600°F
#30 AWG	0.010”	760°C/1400°F

 

 

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3. 절연 재료

 

두 가지 유형의 단열재가 있습니다. 하나는 세라믹 비드 단열재이고 다른 하나는 외부 금속 피복이 있는 미네랄 단열재입니다.

 

1) 세라믹 비드 절연

세라믹 비드 단열재는 가볍기 때문에 사용됩니다. 또한 낮거나 매우 작은 보온 능력, 낮은 열전도율 및 효과적인 절연과 같은 다른 특성으로 인해 이 단열재는 K타입 열전대에 더 적합합니다. 최대 1260°C의 온도를 유지할 수 있습니다.

 

2) 외부 금속 피복을 사용한 미네랄 단열재

이 유형의 단열재에는 산화 마그네슘(MgO)이 있는 외부 금속 피복이 있는 미네랄 단열재가 있습니다. MgO는 온도 변화에 매우 빠르게 반응하며 MgO의 내구성이 매우 높습니다. MgO 단열재는 수분이 많거나 부식성 가스가 있는 액체에 담그거나 고압 환경이 있는 경우 K타입 열전대와 함께 사용하는 것이 좋습니다.

 

 

 

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4.  색상 코드 및 사양

1) 색상 코드

 

2) 사양

속성	사양
코드	ANSI: K IEC: K
합금 조합	+ 리드:니켈크롬 Ni-Cr – 리드: 니켈-알루미늄 Ni-AI (마그네틱)
컬러 코딩 (Thermocouple Grade)
컬러 코딩 (Extension Grade)
최대 사용 온도 범위	K 유형 열전대 등급 : -328 ~ 2282°F, -200 ~ 1250°C 확장등급 : 32 ~ 392°F, 0 ~ 200°C
최대 열전대 등급 온도 범위	–454 to 2501°F –270 to 1372°C
EMF (mV) 최대온도 범위 이상	–6.458 to 54.886
오차 표준 한계 (0°C 이상)	2.2°C 또는 0.75% 중 큰 값
오차 의 특별 한계 (0°C 이상)	1.1°C 또는 0.4 중 큰 값
국제 IEC 584-3 색상 코드

 

 

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5. K타입 열전대의 전압

Temperature	Output
0°C	0.000 mV
100°C	4.096 mV
200°C	8.138 mV
300°C	12.209 mV
400°C	16.397 mV
500°C	20.644 mV
600°C	24.905 mV
700°C	29.129 mV
800°C	33.275 mV
900°C	37.326 mV
1000°C	41.276 mV
1100°C	45.119 mV
1200°C	48.838 mV

 

 

 

 

 

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6. 장단점과 응용

1) 장점

1. 가장 저렴한 온도 측정 요소 중 하나입니다.
2. 그것은 가장 넓은 온도 측정 범위를 가지고 있습니다.
3. 생성된 밀리볼트와 측정할 온도의 선형성이 우수합니다.
4. 견고합니다. 따라서 다양한 대기 조건과 가혹한 환경에서 사용할 수 있습니다.
5. K타입 열전대는 온도 측정 범위가 넓기 때문에 거의 모든 곳에서 사용할 수 있습니다.
6. 이 열전대의 수명은 구성에 철이 포함된 E형 열전대와 같은 다른 열전대에 비해 길어 빠르게 산화됩니다.
7. 안정적인 출력, 정확한 측정 및 빠른 응답을 제공합니다. 크기가 더 작습니다.
8. 이 열전대가 제공하는 선형성도 좋습니다.

 

2) 단점

1. K타입 열전대는 환원 반응이 발생할 수 있는 대기에는 적합하지 않습니다.
2. 이 열전대를 사용하는 동안 노화로 인해 약간의 문제가 발생할 수 있습니다. 이 노화는 생성된 EMF에 변화를 일으킵니다.
3. 크롬의 존재는 크롬이 진공 상태에서 기화하기 때문에 이 열전대를 진공 조건에서 사용하기에 적합하지 않게 만듭니다.
4. 이 열전대가 낮은 산소 농도에 노출되면 녹색 부패가 발생하여 열전대 요소가 손상될 수 있습니다.
5. 유황이 풍부한 환경에서도 사용할 수 없습니다.

 

3) 응용

K타입 열전대는 고온 측정에 적합하며 다음 분야의 온도 측정에 널리 사용됩니다.

1. 철강 공장
2. 정 련 소
3. 석유화학단지
4. 원자력 응용 분야