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थर्मोकपल सुरक्षा ट्यूब उच्च-तापमान औद्योगिक तापमान माप प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक हैं।

वे थर्मोकपल सेंसर को इससे बचाते हैं:

• उच्च-तापमान ऑक्सीकरण
• संक्षारक गैसें
• पिघली हुई सामग्री
• थर्मल शॉक
• यांत्रिक क्षति

सिरेमिक सुरक्षा ट्यूब सामग्री में, सिलिकॉन कार्बाइड-आधारित सिरेमिक अपने उत्कृष्ट गुणों के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं:

• उच्च-तापमान स्थिरता
• थर्मल चालकता
• थर्मल शॉक प्रतिरोध
• रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध

हालांकि, सभी सिलिकॉन कार्बाइड सुरक्षा ट्यूब एक ही तरह से प्रदर्शन नहीं करते हैं।

तीन सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री में शामिल हैं:

• पुनर्क्रिस्टलीकृत सिलिकॉन कार्बाइड (RSiC)
• प्रतिक्रिया बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड (SiSiC / RBSC)
• सिलिकॉन नाइट्राइड बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड (Si₃N₄-SiC)

प्रत्येक सामग्री के अपने अलग-अलग फायदे हैं:

• गैस तंगी
• अधिकतम सेवा तापमान
• थर्मल शॉक प्रतिरोध
• संक्षारण प्रतिरोध
• यांत्रिक शक्ति

सही सामग्री का चयन करने के लिए वास्तविक परिचालन स्थितियों को समझना आवश्यक है।

पुनर्क्रिस्टलीकृत सिलिकॉन कार्बाइड उच्च-शुद्धता वाले SiC कणों का उपयोग करके बिना किसी सिंटरिंग एडिटिव्स या बाइंडर के उत्पादित किया जाता है।

लगभग पर सिंटरिंग के दौरान:

2200–2400°C

बारीक SiC कण वाष्पीकरण-संघनन बंधन से गुजरते हैं, जिससे एक उच्च-शुद्धता वाली सिरेमिक संरचना बनती है।

विशिष्ट गुण:

RSiC तापमान तक स्थिर प्रदर्शन बनाए रखता है:

1650°C

यह इसके लिए उपयुक्त है:

• ग्लास पिघलाने वाले भट्ठे
• उच्च-तापमान भस्मक
• कीमती धातु प्रसंस्करण
• सल्फर युक्त फ्लू गैस वातावरण

क्योंकि RSiC में शामिल हैं:

• उच्च SiC शुद्धता
• कोई मुक्त सिलिकॉन चरण नहीं
• कोई धातु बंधन चरण नहीं

यह उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करता है:

• ऑक्सीकरण वातावरण
• सल्फर यौगिक
• उच्च-तापमान संक्षारक गैसें

का संयोजन:

• कम थर्मल विस्तार
• अच्छी थर्मल चालकता
• हल्की संरचना

RSiC ट्यूब को तापमान में तेजी से बदलाव का सामना करने की अनुमति देता है।

इसकी नियंत्रित छिद्रपूर्ण संरचना के कारण:

• गैस पारगम्यता मौजूद है
• पूर्ण सीलिंग की गारंटी नहीं दी जा सकती

इसलिए, RSiC की अनुशंसा नहीं की जाती है:

• गैस-तंग माप प्रणाली
• लाइनर के बिना कीमती धातु थर्मोकपल सुरक्षा

Pt-Rh थर्मोकपल के लिए, आमतौर पर एक अतिरिक्त एल्यूमिना आंतरिक ट्यूब की आवश्यकता होती है।

प्रतिक्रिया बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड को छिद्रपूर्ण SiC-कार्बन बॉडी में पिघला हुआ सिलिकॉन डालकर निर्मित किया जाता है।

सिलिकॉन कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके द्वितीयक SiC बनाता है, जबकि शेष सिलिकॉन छिद्रों को भर देता है।

यह लगभग शून्य सरंध्रता वाली एक सघन संरचना बनाता है।

विशिष्ट गुण:

SiSiC का सबसे बड़ा फायदा है:

लगभग शून्य खुली सरंध्रता

यह प्रदान करता है:

• उत्कृष्ट गैस सीलिंग
• वातावरण प्रवेश से सुरक्षा
• स्थिर थर्मोकपल माप

यह विशेष रूप से इसके लिए उपयुक्त है:

• वातावरण भट्ठे
• गैस विश्लेषण प्रणाली
• नियंत्रित वातावरण ताप उपचार

SiSiC प्रदान करता है:

• उच्च घनत्व
• उच्च फ्लेक्सरल शक्ति
• उत्कृष्ट आयामी सटीकता

विशिष्ट फ्लेक्सरल शक्ति:

कमरे के तापमान पर 260–300 MPa

यह इसे यांत्रिक स्थायित्व की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

उच्च थर्मल चालकता में सुधार करता है:

• गर्मी हस्तांतरण दक्षता
• तापमान प्रतिक्रिया गति
• माप सटीकता

मुख्य सीमा है:

क्योंकि संरचना में मुक्त सिलिकॉन होता है:

• अधिकतम तापमान सीमित है
• ऑक्सीकरण प्रतिरोध RSiC से कम है
• कुछ पिघली हुई धातु के वातावरण सिलिकॉन चरण पर हमला कर सकते हैं

इसलिए, SiSiC को आम तौर पर इससे ऊपर निरंतर संचालन के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है:

1400°C

सिलिकॉन नाइट्राइड बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड को सिंटरिंग के दौरान सिलिकॉन पाउडर को नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके उत्पादित किया जाता है।

Si₃N₄ चरण SiC कणों के बीच बंधन नेटवर्क बनाता है।

विशिष्ट गुण:

सामग्री इसमें बहुत अच्छा प्रदर्शन करती है:

• तेजी से गर्म होना
• तेजी से ठंडा होना
• बार-बार भट्ठी चक्रण

यह व्यापक रूप से इसमें उपयोग किया जाता है:

• अधिरोही भट्टियाँ
• ताप उपचार भट्ठे
• सिरेमिक फायरिंग सिस्टम

सिलिकॉन नाइट्राइड बंधन चरण प्रदान करता है:

• कम संकोचन
• स्थिर संरचना
• अच्छी निर्माण सटीकता

उच्च-शुद्धता RSiC या सघन SiC सामग्री की तुलना में:

Si₃N₄-SiC प्रदान करता है:

• कम उत्पादन लागत
• बड़े आकार की क्षमता
• अच्छा समग्र प्रदर्शन संतुलन

SiSiC की तुलना में:

• गैस तंगी कम है

RSiC की तुलना में:

• अधिकतम तापमान क्षमता कम है

इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है:

• मजबूत क्षारीय वातावरण
• पिघला हुआ नमक का संपर्क
• अत्यधिक संक्षारक वातावरण

✓ तापमान 1500°C से अधिक हो

✓ ऑक्सीकरण प्रतिरोध महत्वपूर्ण हो

✓ सल्फर युक्त गैसें मौजूद हों

✓ थर्मल शॉक प्रतिरोध की आवश्यकता हो

विशिष्ट अनुप्रयोग:

• ग्लास पिघलाने वाले भट्ठे
• भस्मक
• उच्च-तापमान रासायनिक प्रणालियाँ

✓ गैस तंगी प्राथमिकता हो

✓ थर्मोकपल सुरक्षा के लिए सीलिंग की आवश्यकता हो

✓ वातावरण नियंत्रण महत्वपूर्ण हो

विशिष्ट अनुप्रयोग:

• वातावरण भट्ठे
• गैस विश्लेषण उपकरण
• ताप उपचार प्रणालियाँ

✓ बार-बार थर्मल चक्रण हो

✓ लागत दक्षता महत्वपूर्ण हो

✓ बड़े व्यास वाली ट्यूबों की आवश्यकता हो

विशिष्ट अनुप्रयोग:

• सिरेमिक भट्टियाँ
• अधिरोही भट्ठे
• ताप उपचार उपकरण

कोई एक "सर्वश्रेष्ठ" सिलिकॉन कार्बाइड थर्मोकपल सुरक्षा ट्यूब सामग्री नहीं है।

इष्टतम विकल्प परिचालन वातावरण पर निर्भर करता है:

• RSiC उच्चतम तापमान क्षमता और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है।
• SiSiC सर्वोत्तम गैस तंगी और यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।
• Si₃N₄-बंधुआ SiC उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध और लागत दक्षता प्रदान करता है।

विश्वसनीय थर्मोकपल सुरक्षा के लिए, इंजीनियरों को मूल्यांकन करना चाहिए:

• परिचालन तापमान
• भट्ठी का वातावरण
• गैस पारगम्यता की आवश्यकताएं
• थर्मल चक्रण आवृत्ति
• संक्षारण की स्थिति

सही SiC सामग्री का चयन करने से थर्मोकपल जीवनकाल, माप सटीकता और भट्ठी संचालन की विश्वसनीयता में काफी सुधार हो सकता है।

• पुनर्क्रिस्टलीकृत सिलिकॉन कार्बाइड (RSiC) थर्मोकपल सुरक्षा ट्यूब
• प्रतिक्रिया बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड (SiSiC) सुरक्षा ट्यूब
• सिलिकॉन नाइट्राइड बंधुआ सिलिकॉन कार्बाइड ट्यूब
• प्रेशरलेस सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड (SSiC) घटक