Što je bimetalna traka: konstrukcija i njezine vrste

Što je bimetalna traka: konstrukcija i njezine vrste

Svaki metalni materijal u svemiru ima svoja svojstva poput električnih svojstava, mehaničkih svojstava, magnetskih svojstava, kemijskih svojstava, toplinskih svojstava i optičkih svojstava. Ovaj članak objašnjava bimetalnu traku koja se temelji na svojstvu toplinskog širenja. Obično se opaža u primjenama poput željezne kutije, grijača, kuhala za vodu, itd. Bimetalna traka se pretvara Termalna energija u mehanički pomak.



Što je bimetalna traka?

Definicija: Bimetalna traka radi na principu toplinskog širenja, koji se definira kao promjena volumena metala s promjenom temperature. Bimetalna traka djeluje na dva osnovna osnova metala.


  • Prvi temelj je toplinsko širenje, koje kaže da se metali šire ili skupljaju na temelju temperaturnih promjena
  • Drugi temelj je temperaturni koeficijent, gdje se svaki metal (koji ima svoj temperaturni koeficijent) širi ili drugačije skuplja pri konstantnoj temperaturi.

Svojstva bimetalne trake

Neka od važnih svojstava bimetalne trake su





  • Koeficijent širenja: Definiran je kao promjena fizikalnih svojstava metala kao odgovor na promjenu temperatura poput oblika, površine i volumena.
  • Moduli elastičnosti: Definiran je kao omjer naprezanja i naprezanja u području elastične deformacije.
  • Elastično ograničenje hlađenja: To je standardno ograničenje pri kojem se metal hlađenjem vraća u normalno stanje. Ovo svojstvo varira od metala do metala.
  • Električna vodljivost: Definira se kao količina struje koja prolazi kroz materijal.
  • Duktilnost
  • Metalurška sposobnost.

Izgradnja bimetalne trake

Bimetalna traka nastaje spajanjem dviju različitih tankih traka metala, obično čelika (12 * 10-6DO-1) i mesing (18,7 * 10-6DO-1), ili bakar (16,6 * 10-6DO-1), gdje je jedan kraj ovih metala pričvršćen njihovim zavarivanjem, a drugi kraj je slobodan. Primjenjujući temperaturu na ove materijale, tada će početi mijenjati svoje fizičko stanje širenjem ili deformiranjem.

Izgradnja

Izgradnja



To se može objasniti u sljedeća dva slučaja,

Slučaj (i): Kada se temperatura povećava, omogućuje traci da se širi prema metalu s nižom vrijednošću temperaturnog koeficijenta, što se može uočiti na donjoj slici.


Traka fiksirana na jednom kraju

Traka fiksirana na jednom kraju

Kuće (ii): Kad se temperatura smanji, omogućuje traci da se širi prema metalu s većom vrijednošću temperaturnog koeficijenta, kao što je prikazano dolje.

Otklon bimetalne trake

Otklon bimetalne trake

Iz ovoga možemo razumjeti da

Opseg otklona = upotrijebljeni metal

Otklon metala = (duljina trake + varijacija temperature) / debljina trake

Matematički prikaz

Razmotrimo dva metala poput A i B na dvije različite temperature 'T1' i 'T2'. Polumjer zakrivljenosti bimetalne trake može se matematički odrediti iz dolje navedene jednadžbe.

R = t {3 (1 + m)dva+ (1 + m * n) [mdva+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘DO- α ‘B) (Tdva-T1) (1 + m)dva…… 1

Gdje,

R = polumjer zakrivljenosti na temperaturi ‘T2’

t = (t1 + t2) = zbroj debljine bimetalne trake

n = EDO/ ISB = omjer elastičnosti dva metala

m = t1 / t2 = (Donja debljina - širenje metala) / (veća debljina - širenje metala)

'DO, a ’B = Toplinski koeficijent širenja metala A i B

T1 = početna temperatura

Tdva = Konačna temperatura.

Jednadžba metalne trake koja se savija prema metalu s koeficijentom niske temperature daje se kao

r = 2 t / [6 * (αDO- αB) (Tdva-T1)] …………… (dva)

U praktičnom svijetu, omjer modula elastičnosti metala i njihove debljine mora se održavati jednakim, tako da se metal vraća u svoj normalni položaj kada se primijenjena temperatura promijeni. Ako je debljina metala t / 2 tada

[r + (t / 2)] / r = Proširena duljina proširene trake A / Proširena duljina proširene trake B

= L [1 + aDO(Tdva-T1)] / L [1 + aB(Tdva-T1)]]

= t / 2 [[1 + aB(Tdva-T1)] / [(aDO- αB) (Tdva-T1)]]]

r = t / [2 αDO(Tdva-T1)] ………… .. (3)

Iz gornje jednadžbe možemo zaključiti da ako je jedan kraj metalne trake učvršćen, drugi kraj trake se širi ili skuplja na različitim temperaturama. Ova vrsta principa obično se primjećuje u termometrima niske osjetljivosti.

Vrste bimetalnih traka

Bimetalne trake dostupne su u dvije vrste, postoje

Tip spiralne trake

Sastoji se od spiralne strukture i na nju je pričvršćen pokazivač koji služi za skaliranje temperature. Kada se ova opružna struktura zagrije, tada metali pokazuju svojstvo toplinskog širenja i ona se deformira kad padne temperatura. U ovoj fazi pokazivač bilježi temperaturu na skali. Ovakve termometre obično se koriste za bilježenje temperature okoline.

Tip spiralne trake

Tip spiralne trake

Spiralni tip

Sastoji se od spiralne strukture čiji je rad sličan bimetalnoj traci. Gdje je slobodni kraj trake povezan s pokazivačem. Kad god se traka zagrije, doživljava svojstvo toplinskog širenja i skuplja se pri hlađenju. U ovoj fazi pokazivač bilježi očitanje temperature. Obično se ove vrste termometra koriste u industrijskoj primjeni.

Spiralni tip

Spiralni tip

Prednosti

Slijede prednosti bimetalne trake

  • Nije potreban vanjski izvor napajanja
  • Jednostavna u upotrebi i robusna
  • Manje troškova
  • Daje točnost između ± 2 do 5%

Mane

Slijede nedostaci bimetalne trake

  • Mogu mjeriti do 4000 C
  • Doći će do promjene u kvaliteti metala redovnom uporabom što može dovesti do pogreške tijekom mjerenja.
  • Pri niskoj temperaturi osjetljivost i točnost nisu na razini.

Primjene bimetalne trake

Slijede primjene bimetalne trake

  • Satovi
  • Termistor
  • Željezna kutija
  • Toplotna mašina
  • Grijalice

Najčešća pitanja

1). Koji uređaji koriste bimetalnu traku?

Bimetalna traka koristi se u uređajima poput vatrogasnog alarma, ventilatora itd.

2). Što se događa kada se bimetalna traka zagrije?

  • Kada se bimetalna traka zagrije, metali se ili šire ili deformiraju na temelju svojstava toplinskog koeficijenta.
  • Slučaj 1: Povećanjem temperature traka se širi prema metalu s nižom vrijednošću temperaturnog koeficijenta, što se može uočiti na donjoj slici i
  • Slučaj 2: Kada se temperatura smanji, traka se širi prema metalu s većom vrijednošću temperaturnog koeficijenta, kao što je prikazano dolje.

3). Koristi li se bimetalna traka u ventilatorima?

Da, koriste se u ventilatorima za pretvaranje temperature u mehanički pomak.

4). Zašto se bimetalne trake savijaju?

Bimetalne trake se savijaju zbog svojstva toplinskog širenja metala.

5). Može li se u termostatu koristiti bimetalna traka od mesinga i srebra?

Ne, bimetalna traka od mesinga i srebra ne može se koristiti u termostatu. Budući da imaju zanemarivu razliku u svojstvu toplinskog širenja.

Dakle, ovdje se radi o svemu pregled bimetalne trake koji djeluje na dva glavna temeljna toplinska širenja i temperaturni koeficijent. To je obično a uređaj termometar koja mjeri temperaturu. Sastoji se od dvije različite metalne trake, pri čemu su obje zavarene zajedno i jedan od njegovih krajeva je fiksiran, a drugi kraj oslobođen. Ovi se metali šire ili deformiraju pri različitim temperaturama. Dostupni su u dva oblika spiralnog i spiralnog oblika. Gdje se spiralni bimetalni trakasti termometar koristi u industrijskim područjima, a spiralni bimetalni termometar u manje osjetljivim područjima. Glavna prednost je što pruža točnost između ± 2 do 5%. Evo pitanja za vas, koja je funkcija bimetalne trake?