Každý kovový materiál vo vesmíre má svoje vlastné vlastnosti, ako sú elektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti, magnetické vlastnosti, chemické vlastnosti, tepelné vlastnosti a optické vlastnosti. Tento článok vysvetľuje bimetalový pás, ktorý je založený na vlastnostiach tepelnej rozťažnosti. Zvyčajne sa to pozoruje v aplikáciách, ako je železná skrinka, ohrievače, kanvice atď. Konvertuje sa bimetalový pás termálna energia do mechanického posunu.

Čo je to bimetalový pásik?

Definícia: Bimetalový pás funguje na princípe tepelnej rozťažnosti, ktorá je definovaná ako zmena objemu kovu so zmenou teploty. Bimetalový pás pracuje na dvoch základných princípoch kovov.

Prvým základom je tepelná rozťažnosť, ktorá udáva, že kovy sa rozpínajú alebo sťahujú na základe zmeny teploty
Druhým základom je teplotný koeficient, kde sa každý kov (ktorý má svoj vlastný teplotný koeficient) pri konštantnej teplote rozpína alebo sťahuje inak.

Vlastnosti bimetalového pásu

Niektoré dôležité vlastnosti bimetalového pásu sú

Koeficient rozťažnosti: Je definovaný ako zmena fyzikálnych vlastností kovu v reakcii na zmeny teplôt, ako sú tvar, plocha a objem.
Moduly pružnosti: Je definované ako pomer napätia k deformácii v oblasti elastickej deformácie.
Elastická hranica chladenia: Je to štandardná hranica, pri ktorej sa kov dostane späť do normálneho stavu pri chladení. Táto vlastnosť sa líši od kovu k kovu.
Elektrická vodivosť: Je definovaná ako množstvo prúdu prechádzajúceho materiálom.
Tvárnosť
Hutnícka schopnosť.

Konštrukcia bimetalového pásu

Bimetalový pás sa vytvorí spojením dvoch rôznych tenkých pásov z kovov, zvyčajne z ocele (12 * 10^-6K^-1) a mosadz (18,7 * 10^-6K^-1) alebo meď (16,6 * 10^-6K^-1), kde je jeden koniec týchto kovov pripevnený ich zváraním a druhý koniec je ponechaný voľný. Pri pôsobení teploty na tieto materiály začnú meniť svoj fyzikálny stav roztiahnutím alebo deformáciou.

Konštrukcia

Možno to vysvetliť v nasledujúcich dvoch prípadoch,

Prípad (i): Keď sa teplota zvýši, umožní to pásu expandovať smerom ku kovu s nižšou hodnotou teplotného koeficientu, čo je možné pozorovať na obrázku nižšie.

Pásik fixovaný na jednom konci

Domy (ii): Keď teplota klesá, umožňuje to pásu expandovať smerom ku kovu s vyššou hodnotou teplotného koeficientu, ako je uvedené nižšie.

Vychýlenie bimetalového pásu

Z toho môžeme pochopiť, že

Rozsah vychýlenia = použitý kov

Vychýlenie kovu = (dĺžka pásu + kolísanie teploty) / hrúbka pásu

Matematické znázornenie

Zvážte dva kovy ako A a B pri dvoch rôznych teplotách „T1“ a „T2“. Polomer zakrivenia bimetalového pásu je možné matematicky určiť z nižšie uvedenej rovnice.

R = t {3 (1 + m)^dva+ (1 + m * n) [m^dva+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘_TO- α ‘_B) (T_dva-T₁) (1 + m)^dva…… 1

Kde,

R = polomer zakrivenia pri teplote „T2“

t = (t1 + t2) = súčet hrúbky bimetalového pásu

n = E_TO/ JE_B = pomer pružnosti dvoch kovov

m = t1 / t2 = (menšia hrúbka - rozťažnosť kovu) / (vyššia hrúbka - rozťažnosť kovu)

a '_TO„a“_B = Tepelný koeficient rozťažnosti kovu A a B

T₁ = počiatočná teplota

T_dva = Konečná teplota.

Rovnica pre ohýbanie kovového pásu smerom k kovu s nízkoteplotným koeficientom je uvedená ako

r = 2 t / [6 * (α_TO- α_B) (T_dva-T₁)] ……………(dva)

V praktickom svete musí byť pomer modulu pružnosti kovov a ich hrúbky udržiavaný na rovnakej úrovni, aby sa kov pri zmene použitej teploty vrátil späť do svojej normálnej polohy. Ak je hrúbka kovu t / 2, potom

[r + (t / 2)] / r = predĺžená dĺžka roztiahnutého pruhu A / predĺžená dĺžka roztiahnutého pruhu B

= L [1 + a_TO(T._dva-T₁)] / L [1 + α_B(T._dva-T₁)]

= t / 2 [[1 + α_B(T._dva-T₁)] / [(a_TO- α_B) (T_dva-T₁)]]]

r = t / [2 a_TO(T._dva-T₁)] ………… .. (3)

“ako zapojiť obojsmerný prepínač ”

Z vyššie uvedenej rovnice môžeme vyvodiť záver, že ak je jeden koniec kovového pásu fixovaný, druhý koniec pásu sa rozpína alebo sťahuje pri rôznych teplotách. Tento druh princípu sa zvyčajne pozoruje na teplomeroch s nízkou citlivosťou.

Typy bimetalových pásikov

Bimetalové pásky sú k dispozícii v dvoch typoch

Typ špirálového pásu

Skladá sa zo špirálovitej štruktúry a je k nej pripevnený ukazovateľ, ktorý slúži na zmenu mierky teploty. Keď sa táto pružinová štruktúra zahreje, potom kovy vykazujú vlastnosť tepelnej rozťažnosti a deformuje sa pri poklese teploty. V tejto fáze ukazovateľ zaznamenáva teplotu na stupnici. Tieto druhy teplomerov sa zvyčajne používajú na zaznamenávanie teploty okolia.

Typ špirálového pásu

Špirálovitý typ

Skladá sa zo špirálovitej štruktúry, ktorej činnosť je podobná bimetalovému pásu. Kde je voľný koniec pásky pripojený k ukazovateľu. Kedykoľvek je pás zahriaty, pociťuje tepelnú rozťažnosť a ochladzuje sa. V tejto fáze ukazovateľ zaznamená nameranú teplotu. Zvyčajne sa tieto druhy teplomerov používajú v priemyselných aplikáciách.

Špirálovitý typ

Výhody

Nasledujú výhody bimetalového pásu

Nie je potrebný žiadny externý zdroj napájania
Jednoduché na použitie a robustné
Menej nákladov
Poskytuje presnosť medzi ± 2 až 5%

Nevýhody

Nasledujú nevýhody bimetalového pásu

Môžu merať až 4000 C
Pri pravidelnom používaní dôjde k zmene kvality kovu, ktorá môže viesť k chybe pri meraní.
Pri nízkej teplote nie sú citlivosť a presnosť až po značku.

Aplikácie bimetalového pásu

Nasledujú aplikácie bimetalového pásu

Hodiny
Termistor
Železná krabica
Zahrejte motor
Ohrievače

Časté otázky

1). Aké zariadenia používajú bimetalový pásik?

Bimetalový pás sa používa v zariadeniach, ako sú požiarne hlásiče, ventilátory atď.

2). Čo sa stane, keď sa bimetalový pás zahreje?

Keď sa bimetalový pás zahreje, kovy sa buď roztiahnu, alebo deformujú na základe svojich vlastností tepelných koeficientov.
Prípad 1: So zvyšovaním teploty sa pás rozširuje smerom ku kovu s nižšou hodnotou teplotného koeficientu, čo je možné pozorovať na nasledujúcom obrázku a
Prípad 2: Keď teplota klesá, pás sa rozširuje smerom ku kovu s vyššou hodnotou teplotného koeficientu, ako je uvedené nižšie.

3). Používa sa vo ventilátoroch bimetalový pás?

Áno, používajú sa vo ventilátoroch na premenu teploty na mechanický posun.

4). Prečo sa bimetalové pásy ohýbajú?

Bimetalové pásy sa ohýbajú kvôli vlastnosti kovovej tepelnej rozťažnosti.

5). Je možné v termostate použiť bimetalový pásik vyrobený z mosadze a striebra?

Nie, bimetalový pásik vyrobený z mosadze a striebra nemožno v termostate použiť. Pretože majú zanedbateľný rozdiel v ich vlastnostiach tepelnej rozťažnosti.

Toto je teda všetko o prehľad bimetalového pásu ktorý pracuje na dvoch hlavných základných teplotných rozťažnostiach a teplotnom koeficiente. Spravidla ide o a teplomerové zariadenie ktorá meria teplotu. Skladá sa z dvoch rôznych kovových pásikov, kde sú oba navzájom zvarené a jeden z jeho koncov je pevný a druhý koniec je voľný. Tieto kovy sa rozširujú alebo deformujú pri rôznych teplotách. Sú k dispozícii v dvoch formách špirálovitá a špirálová. Tam, kde sa v priemyselných oblastiach používa špirálový bimetalový pásový teplomer, a špirálový bimetalový teplomer v menej citlivých oblastiach. Hlavnou výhodou je, že poskytuje presnosť medzi ± 2 až 5%. Tu je otázka, aká je funkcia bimetalového pásu?