Can nhiệt loại K là loại can nhiệt được sử dụng phổ biến nhất trong các loại can nhiệt, được ứng dụng để do nhiệt độ ở các lò đốt, lò sấy, lò hơi,... trong công nghiệp. Vậy can nhiệt loại K là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của can nhiệt loại K như thế nào? Và lựa chọn can nhiệt loại K cần chú ý những tiêu chí gì? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
- Can nhiệt loại K là gì? Can nhiệt loại K hay còn gọi là can K, đầu dò nhiệt độ loại K hay cảm biến nhiệt độ loại K, trong tiếng Anh gọi là Thermocouple type K, là loại can nhiệt được cấu tạo bởi 2 dây kim loại khác nhau và được hàn cố định một đầu, hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi suất điện động theo nhiệt độ. Loại cảm biến nhiệt độ này được sử dụng để đo nhiệt độ trong các ứng dụng công nghiệp với dải nhiệt độ đo được từ -200 đến +1260 độ C.
Hình 1: Can nhiệt loại K là gì?
Để hiểu thêm về can nhiệt loại K là gì? Hãy tham khảo hình ảnh và thông số kỹ thuật của sản phẩm Can nhiệt loại K, dây liền OMRON E52MY-CA15D D4.7MM SUS316 2M hiện đang phân phối ở Bảo An tại đây.
Về cơ bản, can nhiệt loại K có cấu tạo giống các loại can nhiệt khác, chỉ khác nhau ở vật liệu dây kim loại. Chúng đều gồm những bộ phận cơ bản sau đây:
- Đầu kết nối: Tùy thuộc vào can nhiệt loại K mà có phần đầu kết nối này hay không, đối với can nhiệt K dạng dây sẽ không có phần đầu kết nối này. Phần này được gọi là phần đầu bảo vệ hay đầu củ hành, thường được làm từ vật liệu nhôm, gang dẻo hay thép không gỉ, là bộ phận cơ học bảo vệ cầu nối dây và dây tín hiệu bên trong.
- Ống dẫn dây tín hiệu: Là một kết cấu kim loại nối phần đầu kết nối với phần que đo
- Kết nối cơ khí: Là phần kết nối giúp cố định can nhiệt K vào thiết bị cần đo. Có một vài dạng kết nối cơ khí cơ bản là kết nối ren, kết nối mặt bích, kết nối hàn, kết nối dạng kẹp,...
- Ống bảo vệ: Phần đầu dò của can nhiệt được bao bọc bởi nhiều lớp bảo vệ khác nhau, trong đó lớp bảo vệ ngoài cùng (có thể bằng sứ hoặc vật liệu khác) có độ dày phù hợp với nhiệt độ cần đo, đồng thời phải có độ cứng cao, chịu được va đập và có khả năng truyền nhiệt vào bên trong.
- Ống bảo vệ đầu dò: Nằm giữa lớp bảo vệ bên ngoài và đầu dò, là một lớp bảo vệ hỗn hợp khác. Giữa hai lớp này phải có khoảng cách nhất định, đảm bảo khả năng truyền nhiệt mà không bị ảnh hưởng bởi sự giãn nở trong môi trường nhiệt độ cao của cảm biến.
- Đầu dò nhiệt độ: Là bộ phận nằm ở trong cùng của que đo, chứa hai dây kim loại (dây âm và dây dương) được coi là bộ phận quan trong nhất của can nhiệt, cảm nhận trực tiếp giá trị nhiệt độ, thông qua dây dẫn để truyền giá trị nhiệt độ đo được.
Hình 2: Cấu tạo can nhiệt loại K
- Các can nhiệt đều có nguyên lý hoạt động giống nhau, chỉ khác nhau về vật liệu cấu thành hai dây kim loại. Can nhiệt được cấu thành từ hai dây kim loại khác nhau được hàn cố định, một đầu được gọi là đầu nóng (hay đầu đo), đầu còn lại gọi là đầu lạnh (hay là đầu chuẩn). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ sinh ra một suất điện động tại đầu lạnh.
- Nói cách khác, can nhiệt là một thiết bị cảm biến nhiệt-điện với mạch kín bao gồm hai dây kim loại khác nhau được hàn cố định ở cả hai đầu. Một suất điện động được tạo ra khi nhiệt độ ở một đầu khác với nhiệt độ ở đầu còn lại. Hiện tượng này được biết đến là hiệu ứng Seebeck, là cơ sở để đo nhiệt độ của can nhiệt.
- Can nhiệt loại K hoạt động dựa trên nguyên lý “hiệu ứng nhiệt điện”. Hiệu ứng này xảy ra khi hai kim loại khác nhau được nối lại với nhau một đầu sẽ sinh ra một suất điện động rất nhỏ được tính bằng milivon (mV). Khi nhiệt độ tại điểm nối này thay đổi sẽ làm cho suất điện động bên trong thay đổi. Dựa vào tín hiệu điện này sẽ đọc được giá trị nhiệt độ.
Hình 3: Nguyên lý hoạt động của can nhiệt loại K
* Can nhiệt loại K kiểu kết nối ren
- Đây là dạng kết nối phổ biến và được sử dụng nhiều nhất, Đối với những yêu cầu thông thường, người ta thường lựa chọn kết nối dạng ren vừa thuận tiện trong quá trình sử dụng vừa tối ưu chi phí giá thành. Có nhiều chuẩn kết nối ren thường được sử dụng như ren NPT, ren BSP,...
Hình 4: Can nhiệt loại K với kiểu kết nối ren
* Can nhiệt loại K kiểu kết nối mặt bích
- Kết nối mặt bích thường được sử dụng cho những vị trí có nhiều rung động, hoặc trong môi trường áp suất, nhiệt độ cao hoặc kích thước đầu dò lớn.
Hình 5: Can nhiệt loại K kiểu kết nối mặt bích
* Can nhiệt loại K kiểu kết nối hàn
- Thường được sử dụng đối với một số ứng dụng đo nhiệt độ bề mặt (bề mặt bình, bồn, kết cấu thép,...). Phần dưới của đầu dò thường được hàn lên bề mặt của kết cấu cần đo.
Hình 6: Can nhiệt loại K kiểu kết nối hàn
* Can nhiệt loại K kiểu đầu củ hành
Là loại can nhiệt loại K được thiết kế bao gồm một đầu bảo vệ (vì phần đầu bảo vệ này có hình dạng củ hành nên nhiều người dùng Việt Nam gọi với tên là can nhiệt củ hành loại K), có chức năng bảo vệ các các bộ phận bên trọng. Loại can nhiệt có đầu bảo vệ này thường được thiết kế cho những ứng dụng đo nhiệt độ cao.
Hình 7: Can nhiệt loại K đầu củ hành
* Can nhiệt loại K dạng có dây
Khác với can nhiệt củ hành, loại can nhiệt K dạng sợi không bao gồm phần đầu bảo vệ phía trên, thích hợp để đo các ứng dụng có nhiệt độ thấp (thường ≤ 400°C tùy theo thiết kế từng nhà sản xuất) trong các vị trí, khu vực nhỏ hẹp như khuôn đúc, lò có kích thước nhỏ, phòng thí nghiệm,… Loại can nhiệt này có chiều dài dây dẫn tùy theo yêu cầu cụ thể của khách hàng.
Hình 8: Can nhiệt loại K kiểu có dây
- Can nhiệt K được sử dụng vô cùng rộng rãi và phổ biến, cho nên thuận tiện trong quá trình tìm kiếm, sửa chữa hoặc thay thế.
- Giá thành can nhiệt K thường thấp hơn giá thành của cảm biến nhiệt độ Pt100.
- Kích thước của can nhiệt K nhỏ gọn, chắc chắn, tiện lợi và linh hoạt.
- Dải đo của can nhiệt loại K rộng (–200° đến +1260°C), phù hợp với hầu hết các ứng dụng công nghiệp thông thường.
- Điện áp do can nhiệt loại K tạo ra độc lập với chiều dài và đường kính dây.
- Tuổi thọ và độ bền của can nhiệt loại K cao.
- Tín hiệu ra của can nhiệt loại K nhỏ. Điều này làm cho nó nhạy với nhiễu điện và bị giới hạn đối với những ứng dụng dải đo tương đối rộng.
- Can nhiệt K không tuyến tính, và việc chuyển đổi điện áp ngõ thành giá trị nhiệt độ không đơn giản như những thiết bị đo trực tiếp, luôn luôn cần đến bộ khuếch đại, và việc hiệu chuẩn chúng có thể thay đổi bởi vì sự nhiễm bẩn ở bên ngoài hay sự thay đổi thành phần do quá trình ôxi hóa bên trong.
- Can nhiệt loại K không thể sử dụng ở trạng thái dây trần trong chất lỏng dẫn điện, và nếu dây của nó không đồng nhất, điều này có thể tạo ra những điện áp mà rất khó phát hiện.
Qua các phần trên, Bảo An đã giúp các bạn hiểu được can nhiệt loại K là gì? Cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của can nhiệt loại K và một số can nhiệt loại K thường gặp. Vậy lựa chọn can nhiệt loại K phù hợp với mục đích sử dụng cần chú ý những tiêu chí gì? Hãy cùng tìm hiểu trong phần dưới đây.
Để có thể lựa chọn được một sản phẩm can nhiệt loại K phù hợp với nhu cầu sử dụng, cần phải chú ý các tiêu chí cơ bản dưới đây
- Dải đo: Mặc dù dải đo của can nhiệt K khá rộng, tuy nhiên người dùng vẫn cần phải xác định được chính xác dải nhiệt độ cần đo, giúp đảm bảo điều kiện làm việc của thiết bị và tối ưu hóa chi phí.
- Vật liệu đầu bảo vệ: Thông thường, phần đầu kết nối thường có các tùy chọn vật liệu như nhôm, gang dẻo hoặc thép không gỉ,… và nó ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành sản phẩm cho nên người dùng cần phải cân nhắc khi lựa chọn.
- Đường kính que đo: Đây là phần sẽ tiếp xúc trực tiếp với môi chất cần đo hoặc thiết bị bảo vệ nên người dùng cần kiểm tra và lựa chọn kích thước đường kính que đo cho phù hợp, tránh trường hợp khó khăn khi lắp đặt.
- Kết nối cơ khí: Người dùng cần kiểm tra kết nối của hệ thống, thiết bị có sẵn để lựa chọn loại kết nối của can nhiệt K cho phù hợp, đảm bảo cho quá trình lắp đặt. Việc lựa chọn sai phần kết nối cơ khí sẽ dẫn tới rất nhiều vấn đề khi lắp đặt, phải thay mới hoặc chỉnh sửa kết nối của thiết bị hoặc hệ thống.
- Cấp chính xác: Can nhiệt thường có cấp độ chính xác khác nhau và chúng quyết định tới sai số của sản phẩm, giá bán của can nhiệt, do đó người dùng cần nắm rõ để lựa chọn sản phẩm phù hợp.
- Môi trường làm việc: Để xác định xem có cần sử dụng ống bảo vệ thermowell đi kèm hay không? Đối với những môi trường có áp suất cao hoặc môi trường ăn mòn, oxy hóa thì thường cần sử dụng ống thermowell bảo vệ đầu dò.
- Chiều dài que đo: Người dùng cần lựa chọn chiều dài của cảm biến phù hợp để tránh trường hợp chiều dài quá dài dẫn tới việc khó khăn trong lắp đặt hoặc quá ngắn dẫn tới việc can nhiệt đo không chính xác.
- Tín hiệu ngõ ra: Thông thường, cảm biến can nhiệt type K có hai dạng tín hiệu ngõ ra là millivoltage hoặc analog 4-20mA. Tùy vào mục đích sử dụng mà người dùng cân nhắc lựa chọn cho phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp các bạn hiểu được về can nhiệt loại K là gì? Cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của can nhiệt loại K và một số tiêu chí để lựa chọn can nhiệt loại K phù hợp với mục đích sử dụng. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn
 11042024050449.jpg)
