Bu makalede pirometrelerin ne olduğu ve ne için kullanıldığı açıklanmaktadır. Böylece bir pirometrenin nasıl çalıştığını, farklı pirometre türlerinin neler olduğunu ve pirometrelerin avantaj ve dezavantajlarını öğreneceksiniz.
Pirometre nedir?
Pirometre , bir vücudun sıcaklığını onunla temas etmeden ölçmenizi sağlayan bir cihazdır. Başka bir deyişle pirometre, sıcaklığı uzaktan ölçen bir termometredir.
Örneğin pirometre aşırı sıcak metallerin (+600 ºC) sıcaklığını ölçebilir. Açıkçası metale temas ettirilerek bu sıcaklık değerlerinin belirlenmesi imkansız olacaktır. Aşağıda bu tür ölçüm cihazlarının daha fazla uygulamasını göreceğiz.
Bir pirometrenin çalışması, vücut sıcaklığının hesaplanabileceği vücut tarafından yayılan radyasyonun ölçülmesine dayanır.
Bu nedenle pirometre ile termometre arasındaki fark, sıcaklığı ölçme yönteminde yatmaktadır. Bir pirometre vücudun sıcaklığını belli bir mesafeden ölçebilirken, bir termometrenin vücutla fiziksel temas halinde olması gerekir. Ek olarak pirometreler termometrelere göre çok daha geniş sıcaklık aralıklarını ölçebilir.
Pirometrenin envanteri bilinmemekle birlikte, icadı, pirometreye çok benzeyen cihazları bağımsız olarak geliştiren Hollandalı Pieter van Musschenbroek ve İngiliz Josiah Wedgwood’a atfedilmektedir.
Pirometre nasıl çalışır?
Artık pirometrenin tanımını bildiğimize göre bu ölçüm cihazının çalışma prensibine bakalım.
Sıcaklığı 0 K’den büyük olan herhangi bir cisim, değeri sıcaklığına bağlı olan termal radyasyon yayar. Bu nedenle, vücut ne kadar sıcak olursa, yaydığı termal radyasyon da o kadar büyük olur.
Bir pirometrenin çalışması, bir cismin sıcaklığını yaydığı termal radyasyonla ilişkilendiren Stefan-Boltzmann yasasına dayanır. Böylece pirometre vücut tarafından yayılan radyasyonu ölçer ve Stefan-Boltzmann yasasını uygulayarak vücut sıcaklığını hesaplar.
Daha doğrusu Stefan-Boltzmann yasasının formülü şu şekildedir:
Altın:
- ÇAY
vücut tarafından yayılan termal radyasyondur.
-
vücudun karakteristik emisyonudur.
-
5,67·10 -8 W·m -2 ·K -4’e eşit olan Stefan-Boltzmann sabitidir.
-
vücut sıcaklığıdır.
Pirometre türleri
Pirometreler nesneden termal radyasyonu nasıl yakaladıklarına bağlı olarak üç farklı tipte sınıflandırılabilir.
- Optik pirometre : Nesnenin sıcaklığını ölçmek için yayılan radyasyonu kalibre edilmiş ışıkla karşılaştıran pirometre türü. Bu nedenle sıcaklığın ölçümü vücut tarafından yayılan görünür ışığa bağlıdır. Bu tip pirometre 700°C’nin üzerindeki sıcaklıkları ölçmek için kullanılır.
- Radyasyon pirometresi : Yaydığı radyasyondan bir cismin sıcaklığını belirleyen pirometre türü. Genel olarak ölçüm aralığı 550°C ile 1600°C arasındadır.
- Kızılötesi pirometre : Çalışması radyasyon pirometresine benzer olan pirometre türü, ancak yalnızca 0,4 ila 0,7 μm arasında dalga boyuna sahip radyasyonu algılar. Tipik olarak -50°C ile 4000°C arası çok geniş bir sıcaklık aralığını ölçebilir.
Pirometrenin avantajları ve dezavantajları
Pirometrenin avantajları:
- Pirometre ile sıcaklığın ölçülmesi çok hızlıdır (genellikle bir saniyeden az sürer).
- Bir pirometrenin ölçebileceği sıcaklık aralığı çok geniştir.
- Geleneksel bir termometrenin aksine, bir pirometre temas aşınmasına maruz kalmaz.
- Pirometreler hareketli cisimlerin sıcaklığını ölçmemizi sağlar.
- Zayıf termal temastan kaynaklanan hatalar önlenir.
Pirometrenin dezavantajları:
- Sıcaklığın doğru bir şekilde belirlenebilmesi için malzemenin emisyonunun bilinmesi gerekir.
- Termal radyasyon kaynaklarından veya ortam ışığından kaynaklanan yansımalar ölçülen sıcaklık değerini etkileyebilir.
pirometre uygulamaları
Pirometreler, ulaşılması çok zor olan veya çok sıcak olduğu için dokunulamayan bir yüzeyin sıcaklığını ölçmek için oldukça kullanışlıdır. Örneğin bir motorun veya makinenin erişilemeyen bir kısmının sıcaklığını bulmak için bir pirometre kullanılabilir.
Benzer şekilde pirometreler, hareketli cisimlerin sıcaklığının ölçülmesini mümkün kılar. Örneğin pirometre, dönen bir türbinin sıcaklığını ölçmek için kullanılan alettir.
Ek olarak pirometre, termometreden çok daha geniş bir sıcaklık aralığını ölçebilir, bu nedenle pirometreler çok yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Örneğin metalurji fırınlarında pirometre, işlenen metalin sıcaklığını sürekli olarak ölçmek için kullanılır.