Hva er bimetallstrimmel: konstruksjon og dens typer

Hvert metallmateriale i universet har sine egne egenskaper som elektrisk eiendom, mekanisk egenskap, magnetiske egenskaper, kjemiske egenskaper, termiske egenskaper og optiske egenskaper. Denne artikkelen forklarer om en bimetallstrimmel som er basert på termisk ekspansjonsegenskap. Det observeres vanligvis i applikasjoner som en jernboks, varmeovner, vannkokere, etc. En bimetallstrimmel konverterer Termisk energi inn i mekanisk forskyvning.

Hva er Bimetallic Strip?

Definisjon: En bimetallstrimmel fungerer på prinsippet om termisk ekspansjon, som er definert som endring i volum av metall med endring i temperatur. Den bimetalliske stripen fungerer på to grunnleggende grunnleggende metaller.

• Det første grunnleggende er den termiske ekspansjonen, som sier at metallene ekspanderer eller trekker seg sammen basert på variasjon i temperatur
• Det andre grunnleggende er temperaturkoeffisienten, hvor hvert metall (som har sin egen temperaturkoeffisient) utvider seg eller trekker seg sammen forskjellig ved en konstant temperatur.

Egenskaper til Bimetallic Strip

Noen av de viktige egenskapene til bimetallstripen er

• Ekspansjonskoeffisient: Den er definert som en endring i den fysiske egenskapen til et metall som svar på endring i temperaturer som form, areal og volum.
• Elastisitetsmoduler: Det er definert som forholdet mellom spenning og belastning i en elastisk deformasjonsregion.
• Elastisk grense for kjøling: Det er standardgrensen som metallet kommer tilbake til sin normale tilstand ved kjøling. Denne egenskapen varierer fra metall til metall.
• Elektrisk ledningsevne: Det er definert som mengden strøm som går gjennom materialet.
• Duktilitet
• Metallurgisk evne.

Bygging av bimetallstrimmel

En bimetallstrimmel dannes ved å binde to forskjellige tynne strimler av metaller, vanligvis stål (12 * 10^-6TIL^-1) & messing (18,7 * 10^-6TIL^-1), eller kobber (16,6 * 10^-6TIL^-1), hvor den ene enden av disse metallene er fiksert ved å sveise dem og den andre enden er fri. Når du bruker temperatur på disse materialene, vil de begynne å endre sin fysiske tilstand enten ved å utvide eller deformere.

Konstruksjon

Det kan forklares i de følgende to tilfellene,

Sak (i): Når temperaturen øker, lar den stripen utvide seg mot metallet med en lavere verdi av temperaturkoeffisienten, noe som kan observeres i figuren nedenfor.

Strip fast i den ene enden

Hus (ii): Når temperaturen synker, lar den stripen utvide seg mot metallet med en høyere verdi av temperaturkoeffisienten, som vist nedenfor.

Avbøyning av bimetallstrimmel

Fra dette kan vi forstå at

Avbøyningsområde = brukt metall

Avbøyning av metall = (stripelengde + temperaturvariasjon) / stripetykkelse

Matematisk representasjon

Tenk på to metaller som A og B ved to forskjellige temperaturer ‘T1’ og ‘T2’. Radien til krumningen til den bimetalliske stripen kan matematisk bestemmes fra ligningen nedenfor.

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 av tykkelsen på den bimetalliske stripen

n = E_TIL/ ER_B = forholdet mellom elastisitet og to metall

m = t1 / t2 = (Lavere tykkelse - utvidelse av metall) / (høyere tykkelse - utvidelse av metall)

en'_TIL, a ’_B = Termisk koeffisient for ekspansjonsmetall A og B

T₁ = starttemperatur

T_to = Endelig temperatur.

Ligningen for metallstripen som bøyer seg mot metallet med lav temperaturkoeffisient er gitt som

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

I en praktisk verden, må forholdet mellom metallmoduler av elastisitet og deres tykkelse holdes likt slik at metallet gjenvinner tilbake til sin normale stilling når den påførte temperaturen endres. Hvis tykkelsen på metall er t / 2 da

[r + (t / 2)] / r = Utvidet lengde på utvidet stripe A / utvidet lengde på utvidet stripe B

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

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

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

Fra ovenstående ligning kan vi konkludere med at hvis den ene enden av metallstripen er festet, utvider den andre enden av stripen seg eller trekker seg sammen ved varierende temperaturer. Denne typen prinsipp blir vanligvis observert i termometre med lav følsomhet.

Typer bimetallstrimler

Bimetallstrimler er tilgjengelige i to typer, de er

Spiral Strip Type

Den består av en spiralignende struktur og en peker er festet til den, som brukes til å skalere temperaturen. Når denne fjærstrukturen blir oppvarmet, utviser metallene termisk ekspansjonsegenskap, og den deformeres når temperaturen faller. På dette stadiet registrerer pekeren temperaturen på skalaen. Slike termometre brukes vanligvis til å registrere omgivelsestemperatur.

Spiral Strip Type

Helical Type

Den består av en spiralformet struktur som fungerer som den bimetalliske stripen. Hvor den frie enden av stripen er koblet til en peker. Hver gang stripen varmes opp, opplever den termisk ekspansjonsegenskap og trekker seg sammen på kjøling. På dette stadiet registrerer pekeren temperaturavlesningen. Vanligvis brukes slike termometre i industrielle applikasjoner.

Helical Type

Fordeler

Følgende er fordelene med den bimetalliske stripen

• Ingen ekstern strømkilde er nødvendig
• Enkel i bruk og robust
• Mindre kostnad
• Gir nøyaktighet mellom ± 2 til 5%

Ulemper

Følgende er ulempene med den bimetalliske stripen

• De kan måle opptil 4000 C
• Det vil være en endring i metallkvaliteten ved vanlig bruk, noe som kan føre til feil under måling.
• Ved lav temperatur er følsomheten og nøyaktigheten ikke opp til merket.

Bruk av Bimetallic Strip

Følgende er anvendelsene av den bimetalliske stripen

• Klokker
• Termistor
• Jernkasse
• Varmemotor
• Varmeapparater

Vanlige spørsmål

1). Hvilke enheter bruker en bimetallstrimmel?

En bimetallstrimmel brukes i enheter som brannalarm, vifter, etc.

2). Hva skjer når en bimetallstrimmel varmes opp?

• Når en bimetallstrimmel varmes opp, utvides eller deformeres metallene basert på deres termiske koeffisientegenskaper.
• Tilfelle 1: Med økningen i temperatur utvides stripen mot metallet med den lavere verdien av temperaturkoeffisienten, som kan sees i figuren nedenfor og
• Tilfelle 2: Når temperaturen synker, får den stripen til å utvide seg mot metallet med en høyere verdi av temperaturkoeffisienten, som vist nedenfor.

3). Brukes bimetallstrimmel i fans?

Ja, de brukes i vifter for å konvertere temperatur til mekanisk forskyvning.

4). Hvorfor bøyes bimetallstrimler?

Bimetallstrimler bøyes på grunn av metallets termiske ekspansjonsegenskap.

5). Kan en bimetallstrimmel laget av messing og sølv brukes i termostaten?

Nei, bimetallstrimmel laget av messing og sølv kan ikke brukes i termostaten. Siden de har en ubetydelig forskjell i deres termiske ekspansjonsegenskap.

Dermed handler dette om en oversikt over en bimetallstrimmel som fungerer på to hovedgrunnleggende termiske utvidelser og temperaturkoeffisienter. Det er vanligvis en termometer enhet som måler temperatur. Den består av to forskjellige metallstrimler, hvor begge er sveiset sammen og den ene enden er festet og en annen ende blir frigjort. Disse metallene utvides eller deformeres ved varierende temperaturer. De er tilgjengelige i to former spiralformet og spiralformet. Hvor spiralformet bimetallstriptermometer brukes i industriområder, og spiralbimetallstermometer brukes i mindre følsomme områder. Den største fordelen er at den gir en nøyaktighet mellom ± 2 til 5%. Her er et spørsmål til deg, hva er funksjonen til den bimetalliske stripen?