Bimetallisk termometer

Definisjon: Det bimetalliske termometeret bruker bimetalliskstripe som omdanner temperaturen til den mekaniske forskyvningen. Arbeidet med den bimetalliske stripen avhenger av metallets termiske ekspansjonsegenskaper. Den termiske ekspansjonen er tendensen til metall hvor volumet av metall endres med variasjon i temperatur.

Hvert metall har en annen temperaturkoeffisient. Temperaturkoeffisienten viser forholdet mellom endringen i metallets fysiske dimensjon og temperaturen som forårsaker den. Ekspansjonen eller sammentrekningen av metall avhenger av temperaturkoeffisienten, dvs. ved samme temperatur har metallene forskjellige endringer i den fysiske dimensjonen.

Arbeidsprinsipp for bimetallisk termometer

Arbeidsprinsippet for bimetallisk termometer avhenger av de to grunnleggende egenskapene til metallet.

1. Metallet har egenskapen til termisk ekspansjon, dvs. metallutvidelsen og kontrakten angående temperaturen.
2. Temperaturkoeffisienten for alt metallet er ikke det samme. Utvidelsen eller sammentrekningen av metaller er forskjellig ved samme temperatur.

Konstruksjoner av bimetallisk termometer

Den bimetalliske stripen er konstruert ved limingsammen de to tynne stripene av forskjellige metaller. Metallene er sammenføyet i den ene enden ved hjelp av sveisingen. Bindingen holdes på en slik måte at det ikke er noen relativ bevegelse mellom de to metaller. Metallerens fysiske dimensjon varierer med variasjonen i temperaturen.

Siden den bimetalliske stripen av termometeret er konstruert med forskjellige metaller. Derved endres metallens lengde med forskjellige hastigheter. Når temperaturen øker, bøyes stripenmot metallet som har en lav temperatur koeffisient. Og når temperaturen senker, bøyes stripen mot metallet som har en høytemperaturkoeffisient.

Figuren under viser den bimetalliske stripen i form av den rette cantilever beam. Stripen festes i den ene enden og avbøyer i den andre enden.

Omfanget av avbøyning av bimetallisk stripeAvhenger av typen metaller som brukes til bygging. Avbøyningen av metallet er direkte proporsjonal med stripens lengde og variasjonen av temperaturen og er omvendt proporsjonal med strimlens tykkelse.La forstå dette ved hjelp avmatematisk formel. Tenk på at bimetallbåndet er laget av to forskjellige metaller, det vil si metall A og metall B. Begge metallene har en annen temperaturkoeffisient. T₂ - T₁ viser variasjonen av temperaturen, noe som fører til utvidelsen av strengen.

Hvor, t - den totale tykkelsen på stripen
n - forholdet mellom elastisitetsmodulet = E_B/ E_EN
m - forholdet mellom tykkelsen
T₂ - T₁ - temperaturendring
t_EN, t_B - Tykkelsen av metall A og metall B.
α_EN, a_B- termisk utvidelseskoeffisient av metall A og B.

Utvidelsen får stripen til å bevege seg i den ensartede sirkelbuen. Armens radius er gitt ved formelen vist nedenfor.

Ovenstående ligning viser at stripen bøyer seg mot metallene som har en lavtemperaturkoeffisient (når temperaturen øker) og den omvendte vil skje når temperaturen senker.

For praktiske anvendelser er stripen laget avMetaller hvis elastisitetsmodul og tykkelse er like. Elasticitetsmodulen viser materialets evne til å gjenvinne sin opprinnelige posisjon eller form etter fjerning av kraft eller belastning.

Tenk stripen er fast i den ene enden og fri til å bevege seg i den andre enden. Når temperaturomgivelsene stripen varierer, bøyes stripen mot sirkelbuen.

Tenk stripen er laget av metallet med tykkelse t / 2.

Så,

Hvis en av metallene har den meget små temperaturkoeffisienten, så Over ligning viser at hvis en ende av metalleter fast, viser avvikelsen av den frie enden av metaller variasjonen av temperaturen. Dette termometeret brukes ikke til industriell bruk på grunn av lav følsomhet og liten avbøyning. Termometerets følsomhet øker med økningen av stripens lengde.

Typer av bimetallisk stripe

Den lineære stripen viser den lille avbøyningen. Hvis stripens lengde øker, øker termometerets størrelse også. For å holde termometerets størrelse i håndterlig grense, brukes spiral- eller spiralstrimmelen til å lage termometeret.

Spiral Strip bimetallisk termometer - I bimetallisk strip termometer, denspiralformet stripe brukes. Denne typen termometer brukes til å måle omgivelsestemperaturen. På grunn av den termiske ekspansjonsegenskapen til metall forekommer deformasjonen i våren med variasjon av temperatur. Pekeren og rattene festet til fjæren, som indikerer variasjonen av temperaturen.

Helical Typer Bimetall Strip - Bimetallstripen av helix-typen er mest bruktfor industrielle applikasjoner. I dette termometeret brukes spiralformbåndet til å måle temperaturen. Den frie enden av stripen er koblet til pekeren. Avbøyningen av stripen viser variasjonen av temperaturen.

Fordeler

Termometeret er enkelt i konstruksjon, robust og billigere.

ulemper

Termometeret gir mindre nøyaktige resultater mens man måler lav temperatur.

Anvendelser av bimetallisk termometer

Det bimetalliske termometeret brukes i husholdningsapparater som ovn, klimaanlegg og i industrielle apparater som raffinaderier, varme ledninger, varmeapparat, tempereringstanker etc. for måling av temperaturen.