Hvad er bimetalstrimmel: konstruktion og dens typer

Hvert metallisk materiale i universet har sine egne egenskaber som elektrisk ejendom, mekanisk egenskab, magnetiske egenskaber, kemiske egenskaber, termiske egenskaber og optiske egenskaber. Denne artikel forklarer om en bimetalstrimmel, der er baseret på termisk ekspansionsegenskab. Det observeres normalt i applikationer som en jernkasse, varmeapparater, kedler osv. En bimetalstrimmel konverterer termisk energi i mekanisk forskydning.

Hvad er bimetalstrimmel?

Definition: En bimetalstrimmel fungerer på princippet om termisk ekspansion, som defineres som ændring i metalvolumen med temperaturændring. Den bimetalliske strimmel arbejder på to grundlæggende grundlæggende metaller.

• Det første grundlæggende er den termiske ekspansion, der siger, at metallerne ekspanderer eller trækker sig sammen baseret på temperaturvariation
• Det andet fundamentale er temperaturkoefficienten, hvor hvert metal (med sin egen temperaturkoefficient) udvider sig eller trækker sig forskelligt sammen ved en konstant temperatur.

Egenskaber for bimetalstrimmel

Nogle af de vigtige egenskaber ved bimetalstrimlen er

• Ekspansionskoefficient: Det er defineret som en ændring i et metals fysiske egenskab som reaktion på ændringer i temperaturer som form, areal og volumen.
• Elasticitetsmoduler: Det defineres som forholdet mellem spænding og belastning i et elastisk deformationsområde.
• Elastisk grænse for køling: Det er den standardgrænse, hvormed metallet vender tilbage til sin normale tilstand ved køling. Denne egenskab varierer fra metal til metal.
• Elektrisk ledningsevne: Den defineres som mængden af ​​strøm, der passerer gennem materialet.
• Duktilitet
• Metallurgisk evne.

Konstruktion af bimetalstrimmel

En bimetalstrimmel dannes ved at binde to forskellige tynde strimler af metaller normalt stål (12 * 10^-6TIL^-1) & messing (18,7 * 10^-6TIL^-1) eller kobber (16,6 * 10^-6TIL^-1), hvor den ene ende af disse metaller er fikseret ved at svejse dem, og den anden ende er fri. Når temperaturen påføres disse materialer, vil de begynde at ændre deres fysiske tilstand enten ved at udvide eller ved at deformere.

Konstruktion

Det kan forklares i de følgende to tilfælde,

Sag (i): Når temperaturen stiger, tillader den strimlen at ekspandere mod metallet med en lavere værdi af temperaturkoefficienten, hvilket kan observeres i nedenstående figur.

Strip fast i den ene ende

Huse (ii): Når temperaturen falder, tillader den strimlen at ekspandere mod metallet med en højere værdi af temperaturkoefficient, som vist nedenfor.

Bøjning af bimetalstrimmel

Ud fra dette kan vi forstå, at

Afbøjningsområde = anvendt metal

Bøjning af metal = (båndlængde + temperaturvariation) / båndtykkelse

Matematisk repræsentation

Overvej to metaller som A og B ved to forskellige temperaturer 'T1' og 'T2'. Radien af ​​krumningen af ​​den bimetalstrimmel kan matematisk bestemmes ud fra nedenstående ligning.

R = t {3 (1 + m)^to+ (1 + m * n) [m^to+ 1 / m * n]} / 6 (α '_TIL- α ‘_B) (T_to-T₁) (1 + m)^to…… 1

Hvor,

R = krumningsradius ved temperatur 'T2'

t = (t1 + t2) = summen af ​​tykkelsen af ​​den bimetalstrimmel

n = E_TIL/ ER_B = forholdet mellem to metalers elasticitet

m = t1 / t2 = (Lavere tykkelse - udvidelse af metal) / (højere tykkelse - udvidelse af metal)

en'_TIL, a '_B = Termisk udvidelseskoefficient for metal A og B

T₁ = starttemperatur

T_to = Endelig temperatur.

Ligningen for metalstrimlen, der bøjes mod metallet med lav temperaturkoefficient, er angivet som

r = 2 t / [6 * (a_TIL- α_B) (T_to-T₁)] …………… (to)

I en praktisk verden skal forholdet mellem metalmoduler af elasticitet og deres tykkelse holdes ens, så metallet genvinder til sin normale position, når den anvendte temperatur ændres. Hvis tykkelsen på metal er t / 2, så

[r + (t / 2)] / r = Udvidet længde af udvidet strimmel A / Udvidet længde af udvidet strimmel B

= L [1 + a_TIL(T_to-T₁)] / L [1 + a_B(T_to-T₁)]

= t / 2 [[1 + a_B(T_to-T₁)] / [(a_TIL- α_B) (T_to-T₁)]]

r = t / [2 a_TIL(T_to-T₁)] ………… .. (3)

Fra ovenstående ligning kan vi konkludere, at hvis den ene ende af metalstrimlen er fast, udvides den anden ende af strimlen eller trækker sig sammen ved forskellige temperaturer. Denne form for princip overholdes normalt i termometre med lav følsomhed.

Typer af bimetalstrimler

Bimetalliske strimler fås i to typer, de er

Spiral Strip Type

Den består af en spiralignende struktur, og der er fastgjort en markør til den, der bruges til at skalere temperaturen. Når denne fjederstruktur opvarmes, udviser metallerne termisk ekspansionsegenskab, og den deformeres, når der er et fald i temperaturen. På dette tidspunkt registrerer markøren temperaturen på skalaen. Disse typer termometre bruges normalt til registrering af omgivelsestemperatur.

Spiral Strip Type

Spiralformet type

Den består af en spiralformet struktur, hvis funktion svarer til den bimetalstrimmel. Hvor den frie ende af strimlen er forbundet med en markør. Når strimlen opvarmes, oplever den termisk ekspansionsejendom og trækker sig sammen om afkøling. På dette tidspunkt registrerer markøren temperaturaflæsningen. Normalt bruges disse typer termometre til industrielle applikationer.

Spiralformet type

Fordele

Følgende er fordelene ved den bimetalstrimmel

• Der kræves ingen ekstern strømkilde
• Enkel i brug og robust
• Mindre omkostninger
• Giver nøjagtighed mellem ± 2 til 5%

Ulemper

Følgende er ulemperne ved den bimetalstrimmel

• De kan måle op til 4000 ° C
• Der vil være en ændring i kvaliteten af ​​metal ved regelmæssig brug, hvilket kan føre til en fejl under måling.
• Ved lav temperatur er følsomheden og nøjagtigheden ikke op til mærket.

Anvendelser af bimetalstrimmel

Følgende er anvendelserne af den bimetalstrimmel

• Ure
• Termistor
• Jernkasse
• Varmemotor
• Varmeapparater

Ofte stillede spørgsmål

1). Hvilke enheder bruger en bimetalstrimmel?

En bimetalstrimmel bruges i enheder som brandalarm, ventilatorer osv.

2). Hvad sker der, når en bimetalstrimmel opvarmes?

• Når en bimetalstrimmel opvarmes, ekspanderer eller deformeres metallerne baseret på deres termiske koefficientegenskaber.
• Tilfælde 1: Med stigningen i temperaturen udvider strimlen sig mod metallet med den lavere værdi af temperaturkoefficienten, hvilket kan observeres i nedenstående figur og
• Tilfælde 2: Når temperaturen falder, får den strimlen ud mod metallet med en højere temperaturkoefficient, som vist nedenfor.

3). Bruges bimetalstrimmel i fans?

Ja, de bruges i ventilatorer til at konvertere temperatur til mekanisk forskydning.

4). Hvorfor bøjer bimetalstrimler sig?

Bimetalstrimler bøjes på grund af metalets termiske ekspansionsegenskab.

5). Kan en bimetalstrimmel af messing og sølv bruges i termostaten?

Nej, bimetalstrimmel af messing og sølv kan ikke bruges i termostaten. Da de har en ubetydelig forskel i deres egenskaber for termisk ekspansion.

Således handler det hele om en oversigt over en bimetalstrimmel der arbejder på to grundlæggende termiske termiske udvidelser og temperaturkoefficienter. Det er normalt en termometer enhed der måler temperatur. Den består af to forskellige metalliske strimler, hvor begge er svejset sammen, og den ene af dens ender er fastgjort, og en anden ende frigøres. Disse metaller ekspanderer eller deformeres ved forskellige temperaturer. De fås i to former spiralformet og spiralformet. Hvor spiralformet bimetalstrimletermometer anvendes i industrielle områder, og det spiralformede bimetalliske termometer bruges i mindre følsomme områder. Den største fordel er, at det giver en nøjagtighed mellem ± 2 til 5%. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af ​​den bimetalstrimmel?