Varje metalliskt material i universum har sina egna egenskaper som elektriska egenskaper, mekaniska egenskaper, magnetiska egenskaper, kemiska egenskaper, termiska egenskaper och optiska egenskaper. Denna artikel förklarar om en bimetallremsa som är baserad på termisk expansionsegenskap. Det observeras vanligtvis i applikationer som en järnlåda, värmare, vattenkokare etc. En bimetallremsa omvandlas värmeenergi i mekanisk förskjutning.

Vad är Bimetallic Strip?

Definition: En bimetallremsa fungerar på principen om termisk expansion, som definieras som volymförändringen av metall med temperaturförändringen. Den bimetalliska remsan fungerar på två grundläggande grundämnen för metaller.

Det första grundläggande är den termiska expansionen, som anger att metallerna expanderar eller drar sig samman baserat på temperaturvariationer
Det andra grundläggande är temperaturkoefficienten, där varje metall (med sin egen temperaturkoefficient) expanderar eller dras samman olika vid en konstant temperatur.

Egenskaper för Bimetallic Strip

Några av de viktiga egenskaperna hos bimetallremsan är

Expansionskoefficient: Den definieras som en förändring av den fysiska egenskapen hos en metall som svar på temperaturförändringar som form, area och volym.
Elasticitetsmoduler: Det definieras som förhållandet mellan spänning och töjning i ett elastiskt deformationsområde.
Elastisk gräns för kylning: Det är standardgränsen vid vilken metallen återgår till sitt normala tillstånd vid kylning. Den här egenskapen varierar från metall till metall.
Elektrisk ledningsförmåga: Den definieras som mängden ström som passerar genom materialet.
Duktilitet
Metallurgisk förmåga.

Konstruktion av bimetallremsa

En bimetallremsa bildas genom att binda två olika tunna remsor av metaller vanligtvis stål (12 * 10^-6TILL^-1) & mässing (18,7 * 10^-6TILL^-1) eller koppar (16,6 * 10^-6TILL^-1), där den ena änden av dessa metaller fixeras genom att svetsa dem och den andra änden lämnas fri. När temperaturen appliceras på dessa material kommer de att ändra sitt fysiska tillstånd antingen genom att expandera eller genom att deformera.

Konstruktion

Det kan förklaras i följande två fall,

Fall (i): När temperaturen ökar tillåter den att remsan expanderar mot metallen med ett lägre temperaturkoefficient, vilket kan observeras i figuren nedan.

Strip fast i ena änden

Hus (ii): När temperaturen sjunker tillåter den att remsan expanderar mot metallen med ett högre värde på temperaturkoefficienten, som visas nedan.

Böjning av bimetallremsan

“vad är ett eternätverk ”

Från detta kan vi förstå att

Avböjningsområde = metall som används

Böjning av metall = (bandlängd + temperaturvariation) / bandtjocklek

Matematisk representation

Tänk på två metaller som A och B vid två olika temperaturer 'T1' och 'T2'. Krökningsradien för den bimetalliska remsan kan matematiskt bestämmas från nedanstående ekvation.

R = t {3 (1 + m)^två+ (1 + m * n) [m^två+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘_TILL- α ‘_B) (T_två-T₁) (1 + m)^två…… 1

Var,

R = krökningsradie vid temperatur ”T2”

t = (t1 + t2) = summan av bimetallremsans tjocklek

n = E_TILL/ ÄR_B = förhållandet mellan två metallers elasticitet

m = t1 / t2 = (Lägre tjocklek - expansion av metall) / (högre tjocklek - expansion av metall)

a '_TILL, a '_B = Värmekoefficient för expansionsmetall A och B

T₁ = initialtemperatur

T_två = Slutlig temperatur.

Ekvationen för metallremsan som böjer sig mot metallen med låg temperaturkoefficient ges som

r = 2 t / [6 * (a_TILL- α_B) (T_två-T₁)] …………… (två)

I en praktisk värld måste förhållandet mellan metallmoduler av elasticitet och deras tjocklek bibehållas lika så att metallen återgår till sitt normala läge när den applicerade temperaturen ändras. Om metalltjockleken är t / 2 då

[r + (t / 2)] / r = Expanderad längd på expanderad remsa A / expanderad längd på expanderad remsa B

= L [1 + a_TILL(T_två-T₁]] / L [1 + a_B(T_två-T₁)]

= t / 2 [[1 + a_B(T_två-T₁)] / [(a_TILL- α_B) (T_två-T₁)]]

r = t / [2 a_TILL(T_två-T₁)] ………… .. (3)

Från ovanstående ekvation kan vi dra slutsatsen att om den ena änden av metallremsan är fixerad, expanderar eller drar den andra änden av remsan vid varierande temperaturer. Denna typ av princip observeras vanligtvis i termometrar med låg känslighet.

Typer av bimetallremsor

Bimetallremsor finns i två typer, de är

Spiral Strip Type

Den består av en spiralliknande struktur och en pekare är fäst vid den som används för att skala temperaturen. När denna fjäderstruktur värms upp uppvisar metallerna värmeutvidgningsegenskap och den deformeras när temperaturen faller. I detta skede registrerar pekaren temperaturen på skalan. Dessa typer av termometrar används vanligtvis vid registrering av omgivningstemperatur.

Spiral Strip Type

Helical typ

Den består av en spiralformad struktur vars funktion liknar den bimetalliska remsan. Där den fria änden av remsan är ansluten till en pekare. När remsan värms upp, upplever den värmeutvidgningsegenskap och samlas på kylning. I detta skede registrerar pekaren temperaturavläsningen. Vanligtvis används dessa typer av termometrar i industriella applikationer.

Helical typ

Fördelar

Följande är fördelarna med bimetallremsan

Ingen extern strömkälla krävs
Enkel att använda och robust
Mindre kostnad
Ger noggrannhet mellan ± 2 till 5%

Nackdelar

Följande är nackdelarna med den bimetalliska remsan

De kan mäta upp till 4000 ° C
Det kommer att bli en förändring av metallkvaliteten vid regelbunden användning, vilket kan leda till ett fel under mätningen.
Vid låg temperatur är känsligheten och noggrannheten inte upp till märket.

Tillämpningar av Bimetallic Strip

Följande är tillämpningarna av den bimetalliska remsan

Klockor
Termistor
Järnlåda
Värmemotor
Värmare

Vanliga frågor

1). Vilka enheter använder en bimetallremsa?

En bimetallremsa används i enheter som brandlarm, fläktar etc.

2). Vad händer när en bimetallremsa värms upp?

När en bimetallremsa värms upp expanderar eller deformeras metallerna baserat på deras värmekoefficientegenskaper.
Fall 1: Med temperaturökningen gör remsan att den expanderar mot metallen med det lägre värdet på temperaturkoefficienten, vilket kan observeras i figuren nedan och
Fall 2: När temperaturen sjunker gör det att remsan expanderar mot metallen med ett högre värde på temperaturkoefficienten, som visas nedan.

3). Används bimetallremsa i fans?

Ja, de används i fläktar för att omvandla temperatur till mekanisk förskjutning.

4). Varför böjer bimetallremsor?

Bimetallremsor böjs på grund av metallens termiska expansionsegenskap.

5). Kan en bimetallremsa av mässing och silver användas i termostaten?

Nej, bimetallremsa av mässing och silver kan inte användas i termostaten. Eftersom de har en försumbar skillnad i deras termiska expansionsegenskap.

Således handlar det här om en översikt över en bimetallremsa som fungerar på två huvudsakliga grundläggande värmeutvidgningar och temperaturkoefficienter. Det är vanligtvis en termometeranordning som mäter temperaturen. Den består av två olika metallremsor, där båda svetsas ihop och en av dess ändar är fixerade och en annan ände frigörs. Dessa metaller expanderar eller deformeras vid varierande temperaturer. De finns i två former spiralformade och spiralformade. Där spiralformad bimetallbandtermometer används i industriområden och spiralbimetalltermometer används i mindre känsliga områden. Den största fördelen är att den ger en noggrannhet mellan ± 2 och 5%. Här är en fråga till dig, vilken funktion har den bimetalliska remsan?