Κάθε μεταλλικό υλικό στο σύμπαν έχει τις δικές του ιδιότητες όπως ηλεκτρική ιδιότητα, μηχανική ιδιότητα, μαγνητικές ιδιότητες, χημικές ιδιότητες, θερμικές ιδιότητες και οπτικές ιδιότητες. Αυτό το άρθρο εξηγεί μια διμεταλλική ταινία που βασίζεται σε ιδιότητα θερμικής διαστολής. Συνήθως παρατηρείται σε εφαρμογές όπως σιδερένιο κουτί, θερμαντήρες, βραστήρες κ.λπ. Μετατρέπεται μια διμεταλλική ταινία θερμική ενέργεια σε μηχανική μετατόπιση.

Τι είναι η διμεταλλική λωρίδα;

Ορισμός: Μια διμεταλλική λωρίδα λειτουργεί με βάση την αρχή της θερμικής διαστολής, η οποία ορίζεται ως η μεταβολή του όγκου του μετάλλου με την αλλαγή της θερμοκρασίας. Η διμεταλλική λωρίδα λειτουργεί σε δύο βασικές αρχές των μετάλλων.

Το πρώτο θεμελιώδες είναι η θερμική διαστολή, η οποία δηλώνει ότι τα μέταλλα διογκώνονται ή συστέλλονται με βάση τη διακύμανση της θερμοκρασίας
Το δεύτερο θεμελιώδες είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας, όπου κάθε μέταλλο (με τον δικό του συντελεστή θερμοκρασίας) διαστέλλεται ή συστέλλεται διαφορετικά σε μια σταθερή θερμοκρασία.

Ιδιότητες διμεταλλικής λωρίδας

Μερικές από τις σημαντικές ιδιότητες της διμεταλλικής ταινίας είναι

Συντελεστής διαστολής: Ορίζεται ως αλλαγή στη φυσική ιδιότητα ενός μετάλλου σε απόκριση σε μεταβολές θερμοκρασιών όπως το σχήμα, η περιοχή και ο όγκος.
Μονάδες ελαστικότητας: Ορίζεται ως ο λόγος πίεσης προς καταπόνηση σε μια περιοχή ελαστικής παραμόρφωσης.
Ελαστικό όριο ψύξης: Είναι το τυπικό όριο στο οποίο το μέταλλο επιστρέφει στην κανονική του κατάσταση κατά την ψύξη. Αυτή η ιδιότητα ποικίλλει από μέταλλο σε μέταλλο.
Ηλεκτρική αγωγιμότητα: Ορίζεται ως η ποσότητα ρεύματος που διέρχεται από το υλικό.
Εύπλαστο
Μεταλλουργική ικανότητα.

Κατασκευή διμεταλλικής λωρίδας

Μια διμεταλλική λωρίδα σχηματίζεται συνδέοντας δύο διαφορετικές λεπτές λωρίδες μετάλλων συνήθως από χάλυβα (12 * 10^-6ΠΡΟΣ ΤΗΝ^-1) & ορείχαλκος (18,7 * 10^-6ΠΡΟΣ ΤΗΝ^-1) ή χαλκός (16,6 * 10^-6ΠΡΟΣ ΤΗΝ^-1), όπου το ένα άκρο αυτών των μετάλλων στερεώνεται με συγκόλληση και το άλλο άκρο αφήνεται ελεύθερο. Όταν εφαρμόζουν θερμοκρασία σε αυτά τα υλικά, τότε θα αρχίσουν να αλλάζουν τη φυσική τους κατάσταση είτε με επέκταση είτε με παραμόρφωση.

Κατασκευή

Μπορεί να εξηγηθεί στις ακόλουθες δύο περιπτώσεις,

Περίπτωση (i): Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, επιτρέπει στη λωρίδα να επεκταθεί προς το μέταλλο με χαμηλότερη τιμή συντελεστή θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να παρατηρηθεί στο παρακάτω σχήμα.

“3 φάσεων και μονοφασικών ”

Η ταινία σταθεροποιήθηκε στο ένα άκρο

Σπίτια (ii): Όταν η θερμοκρασία μειώνεται, επιτρέπει στη λωρίδα να επεκταθεί προς το μέταλλο με υψηλότερη τιμή συντελεστή θερμοκρασίας, όπως φαίνεται παρακάτω.

Εκτροπή της διμεταλλικής λωρίδας

Από αυτό, μπορούμε να καταλάβουμε ότι το

Εύρος εκτροπής = χρησιμοποιούμενο μέταλλο

Εκτροπή μετάλλου = (μήκος ταινίας + διακύμανση θερμοκρασίας) / πάχος λωρίδας

Μαθηματική αναπαράσταση

Εξετάστε δύο μέταλλα όπως το Α και το Β σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες «Τ1» και «Τ2». Η ακτίνα της καμπυλότητας της διμεταλλικής ταινίας μπορεί να προσδιοριστεί μαθηματικά από την παρακάτω εξίσωση.

R = t {3 (1 + m)^δύο+ (1 + m * n) [m^δύο+1/ m * n]} / 6(α ‘_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}– α ‘_σι) (Τ_δύο-Τ₁) (1 + μ)^δύο…… 1

Που,

R = ακτίνα καμπυλότητας σε θερμοκρασία «T2»

t = (t1 + t2) = άθροισμα του πάχους της διμεταλλικής ταινίας

n = Ε_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}/ ΕΙΝΑΙ_σι = αναλογία ελαστικότητας δύο μετάλλων

m = t1 / t2 = (Χαμηλότερο πάχος - διαστολή μετάλλου) / (υψηλότερο πάχος - διαστολή μετάλλου)

α’_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}, α’_σι = Θερμικός συντελεστής διαστολής μετάλλου Α και Β

Τ₁ = αρχική θερμοκρασία

Τ_δύο = Τελική θερμοκρασία.

Η εξίσωση για τη μεταλλική λωρίδα που κάμπτει προς το μέταλλο με συντελεστή χαμηλής θερμοκρασίας δίνεται ως

r = 2 t / [ 6 * (α_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}– α_σι) (Τ_δύο-Τ₁)] ……………(δύο)

Σε έναν πρακτικό κόσμο, ο λόγος των μέσων ελαστικότητας και του πάχους τους πρέπει να διατηρείται ίσος έτσι ώστε το μέταλλο να επανέλθει στην κανονική του θέση όταν αλλάζει η εφαρμοζόμενη θερμοκρασία. Εάν το πάχος του μετάλλου είναι t / 2 τότε

[r + (t / 2)] / r = Διευρυμένο μήκος εκτεταμένης λωρίδας A / Διευρυμένο μήκος εκτεταμένης λωρίδας Β

= L [1 + α_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}(Τ_δύο-Τ₁)] / L [1 + α_σι(Τ_δύο-Τ₁)]

= t/2 [ [1 + α_σι(Τ_δύο-Τ₁)] / [ ( α_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}– α_σι) (Τ_δύο-Τ₁)]]

r = t / [2 α_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}(Τ_δύο-Τ₁)] ………… .. (3)

Από την παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι εάν το ένα άκρο της μεταλλικής ταινίας είναι σταθερό, το άλλο άκρο της ταινίας διαστέλλεται ή συστέλλεται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Αυτό το είδος αρχής παρατηρείται συνήθως σε θερμόμετρα χαμηλής ευαισθησίας.

Τύποι διμεταλλικών ταινιών

Οι διμεταλλικές ταινίες διατίθενται σε δύο τύπους, είναι

Τύπος σπειροειδούς λωρίδας

Αποτελείται από μια σπειροειδή δομή και συνδέεται ένας δείκτης με αυτό, ο οποίος χρησιμοποιείται για την κλιμάκωση της θερμοκρασίας. Όταν αυτή η δομή ελατηρίου θερμαίνεται, τότε τα μέταλλα εμφανίζουν ιδιότητα θερμικής διαστολής και παραμορφώνεται όταν υπάρχει πτώση της θερμοκρασίας. Σε αυτό το στάδιο, ο δείκτης καταγράφει τη θερμοκρασία στην κλίμακα. Αυτά τα είδη θερμομέτρων χρησιμοποιούνται συνήθως για την καταγραφή της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.

Τύπος σπειροειδούς λωρίδας

Ελικοειδής τύπος

Αποτελείται από μια ελικοειδή δομή της οποίας η λειτουργία είναι παρόμοια με τη διμεταλλική λωρίδα. Όπου το ελεύθερο άκρο της ταινίας συνδέεται με ένα δείκτη. Όποτε θερμαίνεται η ταινία, υφίσταται ιδιότητα θερμικής διαστολής και συστέλλεται στην ψύξη. Σε αυτό το στάδιο, ο δείκτης καταγράφει την ένδειξη θερμοκρασίας. Συνήθως, αυτά τα είδη θερμομέτρων χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές.

Ελικοειδής τύπος

Πλεονεκτήματα

Τα ακόλουθα είναι τα πλεονεκτήματα της διμεταλλικής ταινίας

“τι είναι η τριφασική ισχύς ”

Δεν απαιτείται εξωτερική πηγή ισχύος
Απλό στη χρήση και στιβαρό
Λιγότερο κόστος
Δίνει ακρίβεια μεταξύ ± 2 έως 5%

Μειονεκτήματα

Τα ακόλουθα είναι τα μειονεκτήματα της διμεταλλικής ταινίας

Μπορούν να μετρήσουν έως 4000 C
Θα υπάρξει αλλαγή στην ποιότητα του μετάλλου στην τακτική χρήση που μπορεί να οδηγήσει σε σφάλμα κατά τη μέτρηση.
Σε χαμηλή θερμοκρασία, η ευαισθησία και η ακρίβεια δεν είναι μέχρι το σημάδι.

Εφαρμογές της διμεταλλικής ταινίας

Ακολουθούν οι εφαρμογές της διμεταλλικής ταινίας

Ρολόγια
Θερμίστορ
Σιδερένιο κουτί
Κινητήρας θερμότητας
Θερμοσίφωνες

Συχνές ερωτήσεις

1). Ποιες συσκευές χρησιμοποιούν μια διμεταλλική ταινία;

Μια διμεταλλική ταινία χρησιμοποιείται σε συσκευές όπως συναγερμός πυρκαγιάς, ανεμιστήρες κ.λπ.

2). Τι συμβαίνει όταν θερμαίνεται μια διμεταλλική ταινία;

Όταν θερμαίνεται μια διμεταλλική ταινία, τα μέταλλα είτε διογκώνονται είτε παραμορφώνονται με βάση τις ιδιότητες θερμικού συντελεστή τους.
Περίπτωση 1: Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ταινία επεκτείνεται προς το μέταλλο με τη χαμηλότερη τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να παρατηρηθεί στο παρακάτω σχήμα και
Περίπτωση 2: Όταν μειώνεται η θερμοκρασία, κάνει τη λωρίδα να επεκτείνεται προς το μέταλλο με υψηλότερη τιμή συντελεστή θερμοκρασίας, όπως φαίνεται παρακάτω.

3). Χρησιμοποιείται διμεταλλική ταινία σε ανεμιστήρες;

Ναι, χρησιμοποιούνται σε ανεμιστήρες για να μετατρέψουν τη θερμοκρασία σε μηχανική μετατόπιση.

4). Γιατί κάμπτονται οι διμεταλλικές λωρίδες;

Οι διμεταλλικές λωρίδες κάμπτονται λόγω της μεταλλικής θερμικής διαστολής.

5). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια θερμοστάτης διμεταλλικής ταινίας από ορείχαλκο και ασήμι;

Όχι, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί διμεταλλική ταινία από ορείχαλκο και ασήμι στον θερμοστάτη. Δεδομένου ότι έχουν μια αμελητέα διαφορά στην ιδιότητα θερμικής διαστολής τους.

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση μιας διμεταλλικής ταινίας που λειτουργεί σε δύο βασικές θεμελιώδεις θερμικές διαστολές και συντελεστή θερμοκρασίας. Συνήθως είναι ένα συσκευή θερμομέτρου που μετρά τη θερμοκρασία. Αποτελείται από δύο διαφορετικές μεταλλικές ταινίες, όπου και οι δύο συγκολλούνται μεταξύ τους και ένα από τα άκρα του είναι σταθερό και ένα άλλο άκρο είναι ελεύθερο. Αυτά τα μέταλλα διαστέλλονται ή παραμορφώνονται σε διάφορες θερμοκρασίες. Διατίθενται σε δύο μορφές ελικοειδούς και σπειροειδούς. Όπου το ελικοειδές διμεταλλικό θερμόμετρο χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές περιοχές και το σπειροειδές διμεταλλικό θερμόμετρο χρησιμοποιείται σε λιγότερο ευαίσθητες περιοχές. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι παρέχει ακρίβεια μεταξύ ± 2 έως 5%. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία της διμεταλλικής ταινίας;