اندازه‌گیری دما در پروژه‌های متفاوت بسیار مهم است. در بعضی از مواقع پروژه‌های بزرگ فقط به خاطر مقدار کمی اختلاف دما با شکست روبرو می‌گردند. در صورتی که محیط شما قابل کنترل نباشد، امکان ایجاد دردسرهای زیاد برای اندازه‌گیری آن وجود دارد. برای اندازه‌گیری درست دما قطعاتی را در اختیار ما انسان‌ها قرار می‌دهند که دو نمونه از آن ترموکوپل و ترموول است. بعضی از افراد می‌گویند که این دو را می‌توان به جای همدیگر مورد استفاده قرار داد؛ اما باید بدانید که هر کدام از این‌ها کاربرد به‌خصوص خود را دارد. در این مقاله آموزشی از سنجش حرارت تفاوت ترموکوپل و ترموول را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
ترموکوپل چیست؟
برای بررسی تفاوت ترموکوپل و ترموول باید نخست تعریف آن‌ها را بدانیم. ترموکوپل یک نوع سنسور است که وظیفه آن اندازه‌گیری دما است. این قطعه دارای دو سیم فلزی متفاوت است و زمانی که این دو سیم به هم متصل می‌شوند دمای مورد نظر شما اندازه‌گیری می‌شود. در واقع عمل سرد یا گرم کردن اتصال را سنسور اصلی انجام می‌دهد. در نتیجه یک ولتاژ در مدار مورد نظر ایجاد می‌شود که به آن اندازه دما می‌گوییم. ترموکوبل‌ها می‌توانند گسترده‌ای از دما را اندازه‌گیری کنند و اندازه‌گیری آن‌ها تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد است.
انواع ترموکوپل
ترموکوپل‌ها در یک غلاف محافظ قرار می‌گیرند تا در برابر اتمسفر محلی از آن‌ها محافظت به عمل آید. همچنین ترموکوپل‌ها در انواع مختلف از فلز و کالبراسیون یافت می‌شوند. رایج‌ترین نوع آن‌ها فلز پایه است که به نام‌های Nو Tو E و JوK شناخته شدند. در اینجا به بررسی انواع ترموکوپل می‌پردازیم.
نوع k
رایج‌ترین نوع ترموکوبل است که قیمت کم و قابلیت اطمینان درست دارد. این شامل بازه دمایی گسترده‌ای می‌شود.
نوع J
این نوع بسیار رایج است و نسبت به نوع k بازه دمایی کمتری دارد و عمر مفید آن در دماهای زیاد از نوع k کوتاه‌تر است. از لحاظ هزینه و اطمینان‌پذیری با نوع k برابری می‌کند.
نوع T
بسیار پایدار است و در دماهای بسیار پایین مثل کرایوژنیک و فریزرهای با دمای بسیار پایین کاربرد دارد.
نوع E
در بازه دمایی ۱۰۰۰ درجه فارنهایت و پایین‌تر سیگنال قوی‌تر و بهتری نسبت به J و k ارائه می‌دهد.
نوعN
از نظر محدوده دما و درستی شبیه کاه است؛ ولی کمی گرانتر است.
نوع s
در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد معمولاً این نوع ترموکوبل در بیوتکنولوژی و داروسازی استفاده می‌شود. در بعضی از مواقع به خاطر پایداری بالا در دمای پایین هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نوع R
در دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. نسبت به نوع s گرانتر است و از نظر عملکرد شبیه نوع s است. به خاطر پایداری بالا از این مدل در دماهای پایین هم استفاده می‌شود.
نوع B
در دمایی که به شدت بالا است، به‌کار می‌رود و نسبت به ترموکوپل‌هایی که تا اینجا از آن‌ها صحبت کردیم، بالاترین محدوده دمایی را در بر می‌گیرد. پایداری آن در دماهای بالا بسیار زیاد است.
ترموول چیست؟
در تعریف ترموول Thermowell باید بگوییم، دارای لوله استوانه‌ای است که انتهای آن بسته است و برای نگهداری سنسور دمای مورد نظر ما استفاده می‌شود. دستگاه ترموول با قرارگیری بین سنسور ترموول و فضا یک محیط امن برای اندازه‌گیری درست دما ایجاد می‌کند.
انواع ترموول
حال که متوجه شدیم ترموول چیست باید بگوییم ترموول دارای انواع مختلفی است که در زیر به تعدادی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
ترموول صاف
در این ترموول طول قسمت غوطه‌ور در همه قسمت‌ها یکسان است و محافظت خوبی در برابر خوردگی و سایش دارد.
ترموول مخروطی
در این ترموول زمانی که به نوک انتهایی آن نزدیک می‌شوید قطر ترموول کم می‌شود. این ترموول در جاهایی که سرعت عبور سیال زیاد است به کار می‌رود و برای سیال مایع که سرعتی بیشتر از ۵ متر بر ثانیه دارد و سیالات گازی که سرعتی بیشتر از ۱۵ متر بر ثانیه دارد استفاده می‌شود.
ترموول پله‌ای
کمترین ماده را در قسمت نوک غوطه‌وری دارا است و زمان پاسخگویی آن سریع است.
ترموول دنده‌ای
زمانی که فشار خیلی بالایی وجود ندارد، این اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً این اتصال بر روی لوله‌های فرایند یا مخازن پیچ استفاده می‌شود و به آسانی متصل و جدا می‌شود. این روش نصب نسبت به روش‌های دیگر ضعیف‌تر است و احتمال نشست در آن زیاد است.
اتصال فلنجی
در فشارهای بالا و سرعت بالا این اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این اتصال به لوله‌ها و مخازن وصل شده و به راحتی جدا می‌شود. جنس آن فولاد است و در مقابل مواد خورنده استقامت زیادی دارد. با وجود آنکه قیمت آن بالا است از کیفیت زیادی برخوردار است.
اتصال جوشی
در این اتصال ترموول‌ها به لوله‌ها و دیواره مخزن جوش می‌شود. معمولا این در زمان بالا بودن فشار سیستم اتفاق می‌افتد و زمانی است که اتصال فلنجی چندان پاسخگو نیست. برای جلوگیری از نشتی معمولاً از اتصال جوشی ترموول‌ها استفاده می‌گردد.
مزایا و معایب
از مزایای ترموول می‌توانیم به محافظت از سنسور در برابر فرسایش لرزش و فشار و خوردگی اشاره کنیم و همچنین یکی دیگر از مزایای آن جدا کردن آسان سنسور بدون احتیاج به قطع جریان سیال است. همچنین استفاده از این وسیله باعث می‌شود تا هزینه‌ها کاهش پیدا کند. از مزایای ترموکوپل می‌توانیم به تحمل دمای بسیار بالا در محیط‌های خورنده اشاره کنیم. همچنین ترموکوپل‌ها خوانش‌های یکنواختی دارند و دقت آن‌ها بالا است.
از معایب ترموکوپل می‌توانیم به خطی نبودن نسبت به ولتاژ در محدوده اندازه‌گیری و دقت متوسط و سرعت کم آن اشاره کرد. همچنین از معایب ترموول می‌توان به داشتن محدودیت در برابر شوک حرارتی و تغییرات حرارتی سریع و امکان شکستن در صورت ضربه یا تنش مکانیکی و همچنین هزینه بالا در مقایسه با عایق‌های حرارتی دیگر اشاره کرد.
سخن پایانی
ترموکوپل و ترموول هر دو جزو ابزارهای اندازه‌گیری دما می‌باشند؛ اما عملکردهای متفاوتی دارند. در بیان فرق بین ترموکوپل و ترموول باید بگوییم ترموول‌ها از ترموکوپل‌ها محافظت کرده و باعث طولانی‌تر شدن عمر آن‌ها می‌شوند و کمک می‌کنند تا نیازی به سرویس زیاد نداشته باشند. در واقع ترموکوپل‌ها از دو مواد مختلف درست شده‌اند که در نقاط مختلف دمایی به یکدیگر متصل می‌گردند. در ترموول هم یک سنسور حساس به دما وجود دارد که با تغییر دما بر مقاومت آن اندازه‌گیری می‌شود. در واقع می‌توان گفت فرق ترموکوپل و ترموول در اندازه‌گیری دما و اصول و روش‌هایی است که برای اندازه‌گیری دما به کار برده می‌شود.
