Kas ir bimetāla sloksne: konstrukcija un tās veidi

Katram metāla materiālam Visumā ir savas īpašības, piemēram, elektriskās īpašības, mehāniskās īpašības, magnētiskās īpašības, ķīmiskās īpašības, termiskās īpašības un optiskās īpašības. Šajā rakstā ir paskaidrots par bimetāla sloksni, kuras pamatā ir siltuma izplešanās īpašība. Parasti to novēro tādās lietojumprogrammās kā dzelzs kaste, sildītāji, tējkannas utt. Pārvērš bimetāla sloksnes siltumenerģija mehāniskā pārvietojumā.

Kas ir bimetāla sloksne?

Definīcija: Bimetāla sloksne darbojas pēc termiskās izplešanās principa, kas tiek definēts kā metāla tilpuma izmaiņas līdz ar temperatūras izmaiņām. Bimetāla sloksne darbojas uz diviem pamatmetāliem.

• Pirmais pamatelements ir termiskā izplešanās, kas norāda, ka metāli izplešas vai saraujas, pamatojoties uz temperatūras izmaiņām
• Otrs pamats ir temperatūras koeficients, kur katrs metāls (kam ir savs temperatūras koeficients) nemainīgā temperatūrā izplešas vai saraujas atšķirīgi.

Bimetāla sloksnes īpašības

Dažas no bimetāla sloksnes svarīgām īpašībām ir

• Izplešanās koeficients: To definē kā metāla fizisko īpašību izmaiņas, reaģējot uz temperatūras izmaiņām, piemēram, formu, laukumu un tilpumu.
• Elastības moduļi: To definē kā sprieguma un deformācijas attiecību elastīgās deformācijas reģionā.
• Elastīgā dzesēšanas robeža: tā ir standarta robeža, pie kuras metāls atdziestot atgriežas normālā stāvoklī. Šis īpašums atšķiras no metāla līdz metālam.
• Elektrovadītspēja: To definē kā strāvas daudzumu, kas iet caur materiālu.
• Plastīgums
• Metalurģiskās spējas.

Bimetāla joslas izbūve

Bimetāla sloksne tiek veidota, savienojot divas dažādas plānas metālu sloksnes, parasti tērauda (12 * 10^-6TO^-1) un misiņš (18,7 * 10^-6TO^-1) vai vara (16,6 * 10^-6TO^-1), kur šo metālu vienu galu nostiprina, tos metinot, un otru galu atstāj brīvu. Pielietojot temperatūru šiem materiāliem, tie sāks mainīt savu fizisko stāvokli, vai nu paplašinoties, vai deformējoties.

Celtniecība

To var izskaidrot divos šādos gadījumos:

Lieta i): Kad temperatūra paaugstinās, tas ļauj sloksnei izplesties metāla virzienā ar zemāku temperatūras koeficienta vērtību, ko var novērot zemāk redzamajā attēlā.

Sloksne fiksēta vienā galā

Mājas (ii): Kad temperatūra pazeminās, tas ļauj sloksnei paplašināties pret metālu ar augstāku temperatūras koeficienta vērtību, kā parādīts zemāk.

Bimetāla sloksnes novirze

No tā mēs varam saprast, ka

Izlieces diapazons = izmantotais metāls

Metāla novirze = (sloksnes garums + temperatūras svārstības) / sloksnes biezums

Matemātiskā attēlošana

Apsveriet divus metālus, piemēram, A un B, divās dažādās temperatūrās “T1” un “T2”. Bimetāla sloksnes izliekuma rādiusu var matemātiski noteikt pēc zemāk esošā vienādojuma.

R = t {3 (1 + m)^divi+ (1 + m * n) [m^divi+ 1 / m * n]} / 6 (α ’_TO- α ‘_B) (T._divi-T₁) (1 + m)^divi…… 1

Kur,

R = izliekuma rādiuss temperatūrā “T2”

t = (t1 + t2) = bimetāla sloksnes biezuma summa

n = E_TO/ IS_B = divu metālu elastības attiecība

m = t1 / t2 = (mazāks biezums - metāla izplešanās) / (lielāks biezums - metāla izplešanās)

a '_TO, a ’_B = Metāla izplešanās termiskais koeficients A un B

T₁ = sākotnējā temperatūra

T_divi = Galīgā temperatūra.

Vienādojums metāla sloksnei, kas liecas pret metālu ar zemas temperatūras koeficientu, tiek dots kā

r = 2 t / [6 * (α_TO- α_B) (T._divi-T₁)] …………… (divi)

Praktiskajā pasaulē metālu elastības moduļu un to biezuma attiecība ir jāsaglabā vienāda, lai, mainoties pielietotajai temperatūrai, metāls atgrieztos normālā stāvoklī. Ja metāla biezums ir t / 2, tad

[r + (t / 2)] / r = Paplašinātās joslas A pagarinātais garums / Paplašinātās joslas B paplašinātais garums

= L [1 + α_TO(T._divi-T₁)] / L [1 + α_B(T._divi-T₁)]

= t / 2 [[1 + α_B(T._divi-T₁)] / [(a_TO- α_B) (T._divi-T₁)]]

r = t / [2 α_TO(T._divi-T₁)] ………… .. (3)

No iepriekš minētā vienādojuma mēs varam secināt, ka, ja viens metāla sloksnes gals ir fiksēts, sloksnes otrs gals izplešas vai saraujas dažādās temperatūrās. Šāda veida principu parasti ievēro zemas jutības termometros.

Bimetāla sloksņu veidi

Bimetāla sloksnes ir pieejamas divos veidos

Spirālveida sloksnes tips

Tas sastāv no spirālveida struktūras un tam pievienots rādītājs, ko izmanto temperatūras mērogošanai. Kad šī atsperes konstrukcija tiek uzkarsēta, metāliem piemīt siltuma izplešanās īpašība, un tā deformējas, kad notiek temperatūras pazemināšanās. Šajā posmā rādītājs reģistrē temperatūru skalā. Šāda veida termometrus parasti izmanto, lai reģistrētu apkārtējo temperatūru.

Spirālveida sloksnes tips

Spirālveida tips

Tas sastāv no spirālveida struktūras, kuras darbība ir līdzīga bimetāla sloksnei. Vietā, kur sloksnes brīvais gals ir savienots ar rādītāju. Ikreiz, kad sloksne tiek uzkarsēta, tai piemīt siltuma izplešanās īpašība un tā atdziest. Šajā posmā rādītājs reģistrē temperatūras rādījumu. Parasti šāda veida termometri tiek izmantoti rūpnieciskām vajadzībām.

Spirālveida tips

Priekšrocības

Šīs ir bimetāla sloksnes priekšrocības

• Ārējs enerģijas avots nav nepieciešams
• Vienkāršs lietošanā un izturīgs
• Mazākas izmaksas
• Piešķir precizitāti no ± 2 līdz 5%

Trūkumi

Tālāk ir minēti bimetāla sloksnes trūkumi

• Viņi var izmērīt līdz 4000 C
• Regulāri lietojot, metāla kvalitāte mainīsies, un mērīšanas laikā var rasties kļūda.
• Pie zemas temperatūras jutīgums un precizitāte neatbilst atzīmei.

Bimetāla sloksnes pielietojumi

Tālāk ir minēti bimetāla sloksnes pielietojumi

• Pulksteņi
• Termistors
• Dzelzs kaste
• Siltuma dzinējs
• Sildītāji

Bieži uzdotie jautājumi

1). Kādās ierīcēs tiek izmantota bimetāla sloksne?

Bimetāla sloksni izmanto tādās ierīcēs kā ugunsgrēka trauksme, ventilatori utt.

2). Kas notiek, kad karsē bimetāla sloksni?

• Sildot bimetāla sloksni, metāli vai nu izplešas, vai deformējas, pamatojoties uz to siltuma koeficienta īpašībām.
• 1. gadījums: paaugstinoties temperatūrai, lente izplešas pret metālu ar zemāku temperatūras koeficienta vērtību, ko var novērot zemāk redzamajā attēlā un
• 2. gadījums: Kad temperatūra pazeminās, sloksne izplešas pret metālu ar augstāku temperatūras koeficienta vērtību, kā parādīts zemāk.

3). Vai ventilatoros tiek izmantota bimetāla sloksne?

Jā, tos izmanto ventilatoros, lai temperatūru pārveidotu par mehānisko tilpumu.

4). Kāpēc bimetāla sloksnes liekas?

Bimetāla sloksnes liekas metāla siltuma izplešanās īpašību dēļ.

5). Vai termostatā var izmantot bimetāla sloksni, kas izgatavota no misiņa un sudraba?

Nē, termostatā nevar izmantot bimetāla sloksni, kas izgatavota no misiņa un sudraba. Tā kā to siltuma izplešanās īpašībā ir nenozīmīga atšķirība.

Tādējādi tas ir viss bimetāla sloksnes pārskats kas darbojas uz diviem galvenajiem fundamentālajiem siltuma izplešanās un temperatūras koeficientiem. Parasti tas ir termometra ierīce kas mēra temperatūru. Tas sastāv no divām dažādām metāla sloksnēm, kur abas ir sametinātas kopā, un viens no tās galiem ir fiksēts un cits gals ir atbrīvots. Tēzes metāli paplašinās vai deformējas dažādās temperatūrās. Tie ir pieejami divās formās - spirālveida un spirālveida. Vietās, kur rūpnieciskajās zonās izmanto spirālveida bimetāla sloksnes termometru, un mazāk jutīgās vietās - spirālveida bimetāla termometru. Galvenā priekšrocība ir tā, ka tā nodrošina precizitāti no ± 2 līdz 5%. Šeit ir jautājums jums, kāda ir bimetāla sloksnes funkcija?