【正文】 電阻 Ω；f—電阻絲截面積mm2；L—電熱體總長度m把已知數(shù)據(jù)代入（19）(110) (111)可得：表15：FeCrAl和NiCr 電熱體的表面積負(fù)荷值溫度正常表面積負(fù)荷（w/cm2）正常表面積負(fù)荷（w/cm2）正常表面積負(fù)荷（w/cm2）正常表面積負(fù)荷（w/cm2）正常表面積負(fù)荷（w/cm2）FeCrAl電熱體FeCrAl電熱體FeCrAl電熱體Cr20Ni80電熱體Cr15Ni60電熱體Cr27Al6Cr27Al5Cr25Al5Cr20Ni80Cr15Ni60500,405506006507007508008509009501000105011001011501200驗算： 上面的計算是否正確，可按表面負(fù)荷公式驗算： (112)把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（112）式，可得：這與設(shè)計時選用的表面負(fù)荷還小，故可保證安全使用。（1）確定匝數(shù)并在爐管上纏電阻絲根據(jù)上述，選擇電阻絲為Cr25Al5,其直徑d==49m,爐膛外徑Φ=110mm, ，則電熱絲匝數(shù)： (113)式中：n—匝數(shù) L—電熱絲總長度 l—爐管外圓周長 D—爐膛外徑匝間距離h=H/n, H為加熱帶長度，這里為800mm所以：H=800/142=(mm)。 根據(jù)上面的計算可以在爐管上纏電阻絲，但在纏時應(yīng)注意將兩頭各留一米左右電阻絲作為引線，取同一材料的電阻絲作為綁線，另外，為了纏繞均勻，應(yīng)在爐管上畫好匝間距。一般為了保證爐子的恒溫帶，在纏繞時應(yīng)按密纏疏纏密纏的方法，爐管兩端密纏中間疏纏，纏好后的爐管，用Al2O3（經(jīng)過1300℃焙燒）粉末加入磷酸或膠水?dāng)嚲鶆?，均勻的涂在爐管上，這主要是保護(hù)電阻絲高溫時不暴露在空氣中，延緩電阻絲氧化，另外還起到固定電阻絲作用，在高溫時不易脫落，爐管涂好Al2O3后，要陰干24小時。爐子裝好后要在100℃烘4小時，除去水分，400℃烘4小時把爐子烘干。（2）測定電阻爐的恒溫帶為了確定爐子的軸向溫度分布，在爐子制成后一定要測定爐子的溫度分布情況。如圖12圖12是測定電爐縱向恒溫帶的裝置略圖，首先用控溫儀把爐溫控制在要求溫度附近，此溫度應(yīng)盡量與工作溫度相近，將控溫?zé)犭娕挤旁跔t子中間盡量貼近電熱絲，再用一根足夠長的熱電偶畫好刻度，以備測量時使用，假設(shè)控溫儀溫度控制在900℃，當(dāng)溫穩(wěn)定在177。1℃時，開始將熱電偶下插一個刻度，并記錄下此點插入深度和溫度。例如：表16SV℃900900900900900900900900PV℃901899900901901900899900插入深度mma BcDeFGh實際溫度℃940956963962960958952945圖12 測定電爐縱向恒溫帶的裝置示意圖當(dāng)溫度穩(wěn)定后再下插一個刻度，直到最高溫度點出現(xiàn)后，再測到和起始點溫度差不多點出現(xiàn)時，測試完畢。用插入深度和實際溫度作圖。所謂爐子的恒溫帶是指具有一定恒溫精度的加熱帶長度。因此在得出爐子恒溫帶的同時，還要指出爐子其工作溫度與恒溫精度。利用表16試求ah和bg長度上的恒溫帶。在ah兩點之間共測八個點，其平均值為： （℃） （114）式中：ti－為各點溫度測定值n－為測定點數(shù)Δti－為各測量點值與平均值之差，則其算術(shù)平均值偏差Δt為:（℃） （115）所以ah兩點之間的恒溫代為954177。6℃。用同樣的方法bf間的恒溫帶為959177。2℃，由此可見，恒溫帶的恒溫精度與恒溫帶的長度有關(guān)，恒溫帶越短精度越高。當(dāng)然恒溫帶要滿足式樣的要求。下面簡單介紹一下我們常用的熱電高溫計。熱電高溫計是由熱電偶、電器測試儀表和連接導(dǎo)線組成。用熱電高溫計測溫具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高使用方便，適用于遠(yuǎn)距離測量和自動控制等優(yōu)點，因此，無論是在生產(chǎn)和實驗中，熱電偶都是主要的測溫工具。（1）熱電偶的工作原理熱電偶是熱電高溫集中的敏感元件，它是一種換能器，他將熱能轉(zhuǎn)換成電能所以可用所產(chǎn)生的熱電勢來計算溫度。在一個由兩種不同金屬導(dǎo)體A和B組成的回路中，如果t1≠t0,這時毫伏計將指示出一個數(shù)值（圖13），圖13 熱電偶測試原理這叫熱電勢。1端稱為工作端或測量端，2端稱自由端或參考端、冷端。當(dāng)A、B兩種材料選定后，則熱電偶的熱電勢僅與兩導(dǎo)體接點2處的溫度有關(guān)。它們的分電勢為eAB(t1),eAB(t0)?？傠妱萑缡剑?16）：EAB(t1’to)=eAB(t1)eAB(t0) (116)當(dāng)自由端溫度恒定時，則eAB(t0)為常數(shù)，那么 EAB(t1’to)=eAB(t1)C=f(t1) (117)式中當(dāng)C=0時EAB(t1’t0)=eAB(t1)，故通過測量熱電勢即可達(dá)到測溫的目的。通常to保持在0℃EAB(t1’0)的數(shù)值可由數(shù)字電壓表讀出，所對應(yīng)的溫度值可以從“熱電偶毫伏對照表”查出，所測溫度也可用溫度顯示儀直接顯示，若冷端溫度不為0℃，則需對其修正。（2）熱電偶材料用作熱電偶的材料應(yīng)由如下條件；1) 熱電勢與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系；2) 產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值要高且穩(wěn)定，并有重現(xiàn)性；3) 熱電偶的材料要有抗腐蝕性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，易于加工。在常使用的的熱電偶中，又分標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，國內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的特性如表17所示。非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶使用較為普遍的是鎢錸和鉑銠系見（表18），國內(nèi)生產(chǎn)鎢錸熱電偶為WRe(5/20),鎢錸熱電偶從1370℃起靈敏度開始下降，在2000℃分度時，數(shù)據(jù)分散，因此，使用溫度應(yīng)在2000℃以下，WRe(5/20)熱電偶絲的均勻性差，無互換性，每批生產(chǎn)出的分度是不同的，在使用時應(yīng)注意。表17：常用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶特性熱電偶名稱分度號熱電及材料使用溫度℃使用條件極性識別化學(xué)成分長期短期鉑銠10—鉑LB3+較硬Pt90％,Rh10％13001600氧化性，中性氣氛－柔軟Pt100％13001600鉑銠30—鉑銠6LL2+較硬Pt70％,Rh30％16001800氧化性，中性氣氛－柔軟Pt94％,Rh6％鎳鉻—鎳硅EU2+不親磁Cr910％,％,Ni90％10001200氧化性，中性氣氛－稍親磁％,Co≤％,Ni97％鎳鉻—考銅EA2+色較暗Cr910％,％,Ni90％600800－銀白色Cu5657％,Ni4344％銅—考銅CK+紅色Cu100％200300－銀白色Cu55％,Ni45％表18：非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶特性熱電偶種類極性熱電極成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)％使用溫度/℃?zhèn)渥㈤L期短期鉑銠20/40+Pt80,Rh2017001900在氧化性、中性氣氛使用，熱電勢小Pt60,Rh40鉑銠5/20+Pt95,Rh516001800在氧化性、中性氣氛使用，熱電勢小Pt80,Rh20鎢錸（5/26）+W95,Re523002700在真空，惰性和弱還原氣氛中使用W74,Re26鎢錸（5/20）+W95,Re520002400在真空，惰性和弱還原氣氛中使用W80,Re20（3）熱電偶的使用熱電偶使用前，工作端（熱端）必須焊在一起，常用的焊接方法有：1) 直流電弧；2) 鹽水焊接（見圖14）；3) 氬弧焊，適用于鎢錸熱電偶。圖14 熱電偶鹽水焊接示意圖熱電偶測溫時，通常使用絕緣管和保護(hù)套管，以使兩極分開避免熱電極與被測介質(zhì)接觸。在冶金高溫試驗時，通常用雙孔細(xì)剛玉管作為絕緣管將兩根熱電極分開，用一端封閉的剛玉管作為熱電偶的保護(hù)套管。熱電偶使用一段時間后，其熱電特性會發(fā)生變化，因此需送熱電偶檢定部門進(jìn)行校正，以保證測溫精確。在實際測溫中，熱電偶的基本測溫線路如圖14所示。所測的熱電勢可以再分度表上查出相應(yīng)的溫度值。例如，鉑銠10鉑熱電偶030℃的分度表如表19所示。表19 鉑銠10鉑熱電偶分度表（分度號：LB—3）(自由端溫度為0℃)工作端溫度0123456789mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏mv(絕對伏010.10720.16130標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的分度表示治自由端為0℃時的熱電勢，實際測溫條件下自由端不一定是零度，由此會帶來誤差，應(yīng)該加以修正。自由度溫度的修正方法：當(dāng)自由端溫度t1≠0℃。但恒定不變或變化很小時，可采用計算法進(jìn)行休整。此時熱電偶實際的熱電勢應(yīng)為測量值與修正值之和，即：EAB(t1,to)=EAB(t,t1)+EAB(t1,to) (118)式中：EAB(t,t1)－當(dāng)自由端溫度為t1時，測溫儀表的讀數(shù)：EAB(t1,to)—當(dāng)自由端溫度為t1時的修正值；例如：用鉑銠10鉑熱電偶測溫時，自由端溫度t1=30℃,在直流電位差計上測得的熱電勢E(t,30)=,試求爐溫。由LB3分度表查得E(30℃,0)= 。由式（118）可得：EAB(t,t0)=EAB(t,t10+EAB(t1,t0)=+=℃。若自由端不修正，℃，與實際溫度1350℃相差14℃。（1）銅液定氧原理氧化鋯固體電解質(zhì)定氧電池由待測極和參比極兩部分組成。由于兩個電極的氧分壓不同，組合在一起就構(gòu)成了氧濃差電池，如圖15所示：圖15氧濃差電池示意圖參比電極是濃差電池的關(guān)鍵部件，是氧分壓為已知（p1o2)的一極。所用的參比電極材料有Cr/Cr2O3，Mo/MoO2,Ni/NiO,及Co/CoO等金屬與其氧化物的混合物的粉末。將參比電極材料裝入氧化鋯管內(nèi)，密封好后，再恒溫條件下參比電極就可產(chǎn)生一個恒定的氧分壓。以銅測頭為例：它用（Co+CoO）為參比電極體系，被測銅液再固體電解質(zhì)外表面構(gòu)成待測電極。參比電極的反應(yīng)為： (119) (120)待測電極的反映為 (121)電池的總反應(yīng)為： CoO=Co+[O]Cu (122)通常，銅液氧含量的平衡氧分壓大于CoO的分解壓，即p11o2p1o2，電池的極性如圖15所示。根據(jù)Nernst方程，電池的電動勢為： (123)式中：E－濃差電池電動勢（伏） F－法拉第常數(shù)（96487焦/） R－理想氣體常數(shù)（） T－熱力學(xué)溫度（K） P1O2－參比電極氧分壓 P11O2－銅液的平衡氧分壓從Nernst 的公式可知，電動勢E與溫度T及電解質(zhì)兩側(cè)的氧分壓有關(guān)。當(dāng) 已知，測定E和T后即可計算：根據(jù)CoO的分解反應(yīng): CoO=Co+1/2O2 (124) (125)Co和CoO 為固態(tài),他們的活度為1，而?G10 =RTLnk1 ，?G10可查熱力學(xué)數(shù)據(jù)表得到,T為實驗溫度，因此可知。由于在銅液的溶解反應(yīng)： (126) (127) (128) (129)DG20可查表得知, T為實驗溫度, PO2Ⅱ則可通過電池電動勢的Nernst方程計算得知。使用Co/CoO( 常溫下的形態(tài)為CO2O3)作參比電極時,銅液中氧活度的計算公式為: (130)根據(jù)公式，取f=1,所得即為銅液中的溶解氧濃度。（2）定氧電池的制作步驟1) 氧化鋯管不能漏氣,使用前需要在3個大氣壓下試漏；2) 參比電極用的鈷粉在1000度的氫氣氣氛下還原23小時,以除去其表面的氧化膜,然后將還原后的Co粉與CO2O3粉以95:5的比例,；3) 填充料Al2O3粉需經(jīng)1300度焙燒，以除去結(jié)晶水；4) 直徑216。= 的Ni—Cr絲擦去表面的氧化膜，一端燒成23圈的螺旋后，緊緊插至氧化鋯管的底部，使之與氧化鋯管緊密接觸，不能松動