Kaj je bimetalni trak: gradnja in njene vrste

Vsak kovinski material v vesolju ima svoje lastnosti, kot so električne lastnosti, mehanske lastnosti, magnetne lastnosti, kemijske lastnosti, toplotne lastnosti in optične lastnosti. Ta članek razlaga o bimetalnem traku, ki temelji na lastnosti toplotnega raztezanja. Običajno ga opazimo pri aplikacijah, kot so železna škatla, grelniki, grelniki vode itd. Bimetalni trak se pretvori termalna energija v mehanski premik.

Kaj je bimetalni trak?

Opredelitev: Bimetalni trak deluje po principu toplotnega raztezanja, ki je opredeljen kot sprememba prostornine kovine s spremembo temperature. Bimetalni trak deluje na dveh osnovnih osnovah kovin.

• Prvi temelj je toplotna ekspanzija, ki navaja, da se kovine širijo ali krčijo na podlagi temperaturnih sprememb
• Drugi temelj je temperaturni koeficient, kjer se vsaka kovina (ki ima svoj temperaturni koeficient) pri konstantni temperaturi različno razširi ali krči.

Lastnosti bimetalnega traku

Nekatere pomembne lastnosti bimetalnega traku so

• Koeficient raztezanja: Opredeljen je kot sprememba fizikalnih lastnosti kovine kot odziv na spremembe temperatur, kot so oblika, površina in prostornina.
• Moduli elastičnosti: opredeljen je kot razmerje napetosti in deformacije v območju elastične deformacije.
• Elastična meja hlajenja: To je standardna meja, pri kateri se kovina pri hlajenju vrne v normalno stanje. Ta lastnost se razlikuje od kovine do kovine.
• Električna prevodnost: Določena je kot količina toka, ki prehaja skozi material.
• Duktilnost
• Metalurška sposobnost.

Gradnja bimetalnega traku

Bimetalni trak nastane z lepljenjem dveh različnih tankih trakov kovin, običajno jekla (12 * 10^-6TO^-1) in medenina (18,7 * 10^-6TO^-1) ali baker (16,6 * 10^-6TO^-1), kjer je en konec teh kovin pritrjen z varjenjem, drugi konec pa je prost. Pri nanašanju temperature na te materiale bodo svoje fizično stanje začeli spreminjati bodisi s širjenjem bodisi z deformacijo.

Gradnja

To je mogoče razložiti v naslednjih dveh primerih,

Primer (i): Ko se temperatura poveča, omogoča, da se trak razširi proti kovini z nižjo vrednostjo temperaturnega koeficienta, kar lahko opazimo na spodnji sliki.

Trak, pritrjen na enem koncu

Hiše (ii): Ko temperatura pade, omogoča, da se trak razširi proti kovini z višjo vrednostjo temperaturnega koeficienta, kot je prikazano spodaj.

Odklon bimetalnega traku

Iz tega lahko razumemo, da

Območje deformacije = uporabljena kovina

Deformacija kovine = (dolžina traku + nihanje temperature) / debelina traku

Matematični prikaz

Razmislite o dveh kovinah, kot sta A in B pri dveh različnih temperaturah 'T1' in 'T2'. Polmer ukrivljenosti bimetalnega traku lahko matematično določimo iz spodnje enačbe.

R = t {3 (1 + m)^dva+ (1 + m * n) [m^dva+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘_TO- α ‘_B) (T_dva-T_1.) (1 + m)^dva…… 1

Kje,

R = polmer ukrivljenosti pri temperaturi „T2“

t = (t1 + t2) = vsota debeline bimetalnega traku

n = E_TO/ JE_B = razmerje elastičnosti dveh kovin

m = t1 / t2 = (nižja debelina - raztezanje kovine) / (večja debelina - raztezanje kovine)

a '_TO, a ’_B = Toplotni koeficient raztezne kovine A in B

T_1. = začetna temperatura

T_dva = Končna temperatura.

Enačba za upogibanje kovinskega traku proti kovini z nizkotemperaturnim koeficientom je podana kot

r = 2 t / [6 * (α_TO- α_B) (T_dva-T_1.)] …………… (dva)

V praktičnem svetu je treba razmerje modulov elastičnosti kovin in njihove debeline vzdrževati enako, da se kovina ob spremembi uporabljene temperature vrne v svoj običajni položaj. Če je debelina kovine t / 2, potem

[r + (t / 2)] / r = Razširjena dolžina razširjenega traku A / Razširjena dolžina razširjenega traku B

= L [1 + α_TO(T_dva-T_1.)] / L [1 + α_B(T_dva-T_1.)]]

= t / 2 [[1 + α_B(T_dva-T_1.)] / [(a_TO- α_B) (T_dva-T_1.)]]]

r = t / [2 α_TO(T_dva-T_1.)] ………… .. (3)

Iz zgornje enačbe lahko sklepamo, da če je en konec kovinskega traku pritrjen, se drugi konec traku razširi ali krči pri različnih temperaturah. Tovrstno načelo običajno opazimo pri termometrih z nizko občutljivostjo.

Vrste bimetalnih trakov

Bimetalni trakovi so na voljo v dveh vrstah, so

Tip spiralnega traku

Sestavljen je iz spiralno podobne konstrukcije in nanj je pritrjen kazalec, ki se uporablja za merjenje temperature. Ko se ta vzmetna struktura segreje, imajo kovine lastnost toplotnega raztezanja in se pri padcu temperature deformirajo. Na tej stopnji kazalec beleži temperaturo na lestvici. Tovrstni termometri se običajno uporabljajo za beleženje temperature okolice.

Tip spiralnega traku

Spiralni tip

Sestavljen je iz vijačne strukture, katere delovanje je podobno bimetalnemu traku. Kjer je prosti konec traku povezan s kazalcem. Kadarkoli se trak segreje, ima lastnost toplotnega raztezanja in se hladi. Na tej stopnji kazalec beleži odčitavanje temperature. Običajno se tovrstni termometri uporabljajo v industrijski uporabi.

Spiralni tip

Prednosti

Sledijo prednosti bimetalnega traku

• Zunanji vir napajanja ni potreben
• Preprosta uporaba in robustnost
• Manj stroškov
• Zagotavlja natančnost med ± 2 do 5%

Slabosti

Sledijo slabosti bimetalnega traku

• Izmerijo lahko do 4000 C
• Pri redni uporabi se bo kakovost kovine spremenila, kar lahko pri merjenju povzroči napako.
• Pri nizki temperaturi občutljivost in natančnost nista na višini.

Uporaba bimetalnega traku

Sledi uporaba bimetalnega traku

• Ure
• Termistor
• Železna škatla
• Toplotni motor
• Grelci

Pogosta vprašanja

1). Katere naprave uporabljajo bimetalni trak?

Bimetalni trak se uporablja v napravah, kot so požarni alarm, ventilatorji itd.

2). Kaj se zgodi, ko se bimetalni trak segreje?

• Ko se bimetalni trak segreje, se kovine razširijo ali deformirajo glede na lastnosti toplotnih koeficientov.
• Primer 1: S povečanjem temperature se trak razširi proti kovini z nižjo vrednostjo temperaturnega koeficienta, kar lahko opazimo na spodnji sliki in
• Primer 2: Ko se temperatura zniža, se trak razširi proti kovini z višjo vrednostjo temperaturnega koeficienta, kot je prikazano spodaj.

3). Ali se bimetalni trak uporablja v ventilatorjih?

Da, uporabljajo se v ventilatorjih za pretvorbo temperature v mehanski premik.

4). Zakaj se bimetalni trakovi upogibajo?

Bimetalni trakovi se upogibajo zaradi lastnosti kovinske toplotne ekspanzije.

5). Ali lahko v termostatu uporabimo bimetalni trak iz medenine in srebra?

Ne, v termostatu ni mogoče uporabiti bimetalnega traku iz medenine in srebra. Ker imajo v lastnostih toplotnega raztezanja zanemarljivo razliko.

Tu gre torej za to pregled bimetalnega traku ki deluje na dva glavna temeljna toplotna raztezanja in temperaturni koeficient. Običajno je a termometer ki meri temperaturo. Sestavljen je iz dveh različnih kovinskih trakov, pri čemer sta oba zvarjena skupaj in je eden od njegovih koncev pritrjen, drugi konec pa sproščen. Te kovine se razširijo ali deformirajo pri različnih temperaturah. Na voljo so v dveh oblikah vijačne in spiralne oblike. Kjer se spiralni bimetalni tračni termometer uporablja na industrijskih območjih, spiralni bimetalni termometer pa na manj občutljivih območjih. Glavna prednost je, da zagotavlja natančnost med ± 2 do 5%. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija bimetalnega traku?