Každý kovový materiál ve vesmíru má své vlastní vlastnosti, jako jsou elektrické vlastnosti, mechanické vlastnosti, magnetické vlastnosti, chemické vlastnosti, tepelné vlastnosti a optické vlastnosti. Tento článek vysvětluje bimetalový pás, který je založen na vlastnosti tepelné roztažnosti. To je obvykle pozorováno v aplikacích, jako je železná skříň, ohřívače, varné konvice atd. Bimetalový pás se převádí Termální energie do mechanického posunutí.
Co je to bimetalický pás?
Definice: Bimetalový pás funguje na principu tepelné roztažnosti, který je definován jako změna objemu kovu se změnou teploty. Bimetalový pás pracuje na dvou základních základech kovů.
- Prvním základem je tepelná roztažnost, která uvádí, že se kovy rozpínají nebo smršťují na základě kolísání teploty
- Druhým základem je teplotní koeficient, kde každý kov (který má svůj vlastní teplotní koeficient) se při konstantní teplotě rozpíná nebo smršťuje odlišně.
Vlastnosti bimetalového pásu
Některé z důležitých vlastností bimetalového pásu jsou
- Koeficient roztažnosti: Je definován jako změna fyzikální vlastnosti kovu v reakci na změnu teplot, jako je tvar, plocha a objem.
- Moduly pružnosti: Je definována jako poměr napětí k přetvoření v oblasti elastické deformace.
- Elastický limit chlazení: Jedná se o standardní limit, při kterém se kov při chlazení dostane zpět do normálního stavu. Tato vlastnost se u jednotlivých kovů liší.
- Elektrická vodivost: Je definována jako množství proudu procházejícího materiálem.
- Kujnost
- Hutní schopnost.
Konstrukce bimetalového pásu
Bimetalový pás se vytvoří spojením dvou různých tenkých pásů kovů, obvykle z oceli (12 * 10-6K-1) a mosaz (18,7 * 10-6K-1) nebo měď (16,6 * 10-6K-1), kde je jeden konec těchto kovů připevněn jejich svařením a druhý konec je ponechán volný. Při aplikaci teploty na tyto materiály začnou měnit svůj fyzikální stav buď roztažením nebo deformací.
Konstrukce
Lze to vysvětlit v následujících dvou případech,
Případ (i): Když se teplota zvýší, umožňuje pásu expandovat směrem ke kovu s nižší hodnotou teplotního koeficientu, což lze pozorovat na obrázku níže.
Pás fixovaný na jednom konci
Domy (ii): Když teplota klesá, umožňuje pás expandovat směrem ke kovu s vyšší hodnotou teplotního koeficientu, jak je uvedeno níže.
Vychýlení bimetalového pásu
Z toho můžeme pochopit, že
Rozsah vychýlení = použitý kov
Průhyb kovu = (délka pásu + kolísání teploty) / tloušťka pásu
Matematické vyjádření
Vezměme si dva kovy jako A a B při dvou různých teplotách „T1“ a „T2“. Poloměr zakřivení bimetalového pásu lze matematicky určit z níže uvedené rovnice.
R = t {3 (1 + m)dva+ (1 + m * n) [mdva+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘NA- α ‘B) (Tdva-T1) (1 + m)dva…… 1
Kde,
R = poloměr zakřivení při teplotě „T2“
t = (t1 + t2) = součet tloušťky bimetalového pásu
n = ENA/ JEB = poměr pružnosti dvou kovů
m = t1 / t2 = (menší tloušťka - roztažnost kovu) / (větší tloušťka - roztažnost kovu)
A'NA„a“B = Tepelný koeficient roztažnosti kovu A a B
T1 = počáteční teplota
Tdva = Konečná teplota.
Rovnice pro ohýbání kovového pásu směrem ke kovu s nízkoteplotním koeficientem je uvedena jako
r = 2 t / [6 * (αNA- αB) (Tdva-T1)] …………… (dva)
V praktickém světě musí být poměr modulů pružnosti kovů a jejich tloušťky udržován na stejné úrovni, aby se kov při změně aplikované teploty vrátil zpět do své normální polohy. Pokud je tloušťka kovu t / 2, pak
[r + (t / 2)] / r = Rozšířená délka rozšířeného pruhu A / Rozšířená délka rozšířeného pruhu B
= L [1 + αNA(T.dva-T1)] / L [1 + αB(T.dva-T1)]
= t / 2 [[1 + αB(T.dva-T1)] / [(aNA- αB) (Tdva-T1)]]]
r = t / [2 αNA(T.dva-T1)] ………… .. (3)
Z výše uvedené rovnice můžeme vyvodit závěr, že pokud je jeden konec kovového pásu fixován, druhý konec pásu se rozpíná nebo smršťuje při různých teplotách. Tento druh principu je obvykle pozorován u teploměrů s nízkou citlivostí.
Druhy bimetalových pásků
Bimetalové pásky jsou k dispozici ve dvou typech, jsou
Typ spirálového pásu
Skládá se ze spirálovité struktury a je k ní připojen ukazatel, který se používá pro změnu měřítka teploty. Když je tato pružinová struktura zahřátá, vykazují kovy vlastnost tepelné roztažnosti a deformuje se při poklesu teploty. V této fázi ukazatel zaznamená teplotu na stupnici. Tyto druhy teploměrů se obvykle používají k záznamu okolní teploty.
Typ spirálového pásu
Spirálovitý typ
Skládá se ze spirálovité struktury, jejíž provoz je podobný bimetalovému pásu. Kde je volný konec proužku připojen k ukazateli. Kdykoli je pás zahříván, dochází k jeho tepelné roztažnosti a smršťuje se při chlazení. V této fázi ukazatel zaznamenává odečet teploty. Obvykle se tyto druhy teploměrů používají v průmyslových aplikacích.
Spirálovitý typ
Výhody
Níže jsou uvedeny výhody bimetalového pásu
- Není vyžadován žádný externí zdroj energie
- Jednoduché použití a robustní
- Méně nákladů
- Poskytuje přesnost mezi ± 2 až 5%
Nevýhody
Následují nevýhody bimetalového pásu
- Mohou měřit až 4000 C
- Při pravidelném používání dojde ke změně kvality kovu, což může vést k chybě při měření.
- Při nízké teplotě není citlivost a přesnost až po značku.
Aplikace bimetalového pásu
Následují aplikace bimetalového pásu
- Hodiny
- Termistor
- Železná krabice
- Zahřejte motor
- Ohřívače
Časté dotazy
1). Jaká zařízení používají bimetalový pás?
Bimetalový pás se používá v zařízeních, jako je požární poplach, ventilátory atd.
2). Co se stane, když se bimetalový pás zahřeje?
- Když se bimetalový pás zahřeje, kovy se buď roztáhnou, nebo deformují na základě svých vlastností tepelných koeficientů.
- Případ 1: S nárůstem teploty se pás rozpíná směrem ke kovu s nižší hodnotou teplotního koeficientu, což lze pozorovat na níže uvedeném obrázku a
- Případ 2: Když teplota klesá, pás se rozpíná směrem ke kovu s vyšší hodnotou teplotního koeficientu, jak je uvedeno níže.
3). Používá se u ventilátorů bimetalový pás?
Ano, používají se ve ventilátorech k přeměně teploty na mechanický výtlak.
4). Proč se bimetalové pásky ohýbají?
Bimetalové pásky se ohýbají kvůli vlastnosti tepelné roztažnosti kovu.
5). Lze v termostatu použít bimetalový pásek z mosazi a stříbra?
Ne, bimetalový pásek z mosazi a stříbra nelze v termostatu použít. Protože mají zanedbatelný rozdíl ve své vlastnosti tepelné roztažnosti.
O toto tedy jde přehled bimetalového pásu který pracuje na dvou hlavních základních teplotních roztažnostech a teplotním koeficientu. Je to obvykle a teploměr který měří teplotu. Skládá se ze dvou různých kovových pásů, kde jsou oba svařeny dohromady a jeden z jeho konců je pevný a druhý konec je volný. Tyto kovy se rozpínají nebo deformují při různých teplotách. Jsou k dispozici ve dvou formách, spirálovitá a spirálová. Tam, kde se v průmyslových oblastech používá spirálový bimetalový pásový teploměr, a spirální bimetalový teploměr se používá v méně citlivých oblastech. Hlavní výhodou je, že poskytuje přesnost mezi ± 2 až 5%. Zde je otázka, jaká je funkce bimetalového pásu?