לכל חומר מתכתי ביקום יש תכונות משלו כמו רכוש חשמלי, תכונה מכנית, תכונות מגנטיות, תכונות כימיות, תכונות תרמיות ותכונות אופטיות. מאמר זה מסביר על רצועה דו-מתכתית המבוססת על מאפיין התרחבות תרמית. זה נצפה בדרך כלל ביישומים כמו קופסת ברזל, תנורי חימום, קומקומים וכו '. רצועה דו-מטאלית ממירה אנרגיית תרמית לתזוזה מכנית.
מהי רצועה בימטאלית?
הַגדָרָה: רצועה דו-מתכתית עובדת על עיקרון ההתרחבות התרמית, שמוגדר כשינוי נפח המתכת עם שינוי הטמפרטורה. הרצועה הדו-מתכתית עובדת על שני יסודות בסיסיים של מתכות.
- היסוד הראשון הוא ההתפשטות התרמית, הקובעת כי המתכות מתרחבות או מתכווצות על בסיס שונות בטמפרטורה
- היסוד השני הוא מקדם הטמפרטורה, כאשר כל מתכת (בעלת מקדם טמפרטורה משלה) מתרחבת או מתכווצת אחרת בטמפרטורה קבועה.
מאפיינים של רצועה בימטאלית
חלק מהמאפיינים החשובים של הרצועה הבימטלית הם
- מקדם התפשטות: הוא מוגדר כשינוי בתכונה הפיזיקלית של מתכת בתגובה לשינוי בטמפרטורות כמו צורה, שטח ונפח.
- מודולי גמישות: הוא מוגדר כיחס המתח למתח באזור דפורמציה אלסטי.
- מגבלה אלסטית בקירור: זו המגבלה הסטנדרטית שבה המתכת חוזרת למצבה הרגיל עם קירור. מאפיין זה משתנה ממתכת למתכת.
- מוליכות חשמלית: היא מוגדרת ככמות הזרם העוברת דרך החומר.
- מְשִׁיכוּת
- יכולת מטלורגית.
בניית רצועה בימטאלית
רצועה דו-מתכתית נוצרת על ידי הצמדת שתי רצועות דקות שונות של מתכות בדרך כלל פלדה (12 * 10-6ל-1) ופליז (18.7 * 10-6ל-1), או נחושת (16.6 * 10-6ל-1), כאשר קצה אחד של מתכות אלה מתקבע על ידי ריתוך אותם וקצה אחר נותר חופשי. כאשר מפעילים טמפרטורה על חומרים אלה, הם יתחילו לשנות את מצבם הפיזי באמצעות הרחבה או עיוות.
בְּנִיָה
ניתן להסביר זאת בשני המקרים הבאים,
מקרה (i): כאשר הטמפרטורה עולה, היא מאפשרת לרצועה להתרחב לכיוון המתכת עם ערך מקדם טמפרטורה נמוך יותר, אשר ניתן לראות באיור להלן.
רצועה קבועה בקצה אחד
בתים (ii): כאשר הטמפרטורה יורדת, היא מאפשרת לרצועה להתרחב לכיוון המתכת עם ערך מקדם טמפרטורה גבוה יותר, כפי שמוצג להלן.
סטיה של הרצועה הבי-מטאלית
מכאן אנו יכולים להבין כי
טווח סטיה = מתכת בשימוש
סטיה של מתכת = (אורך הרצועה + וריאציה בטמפרטורה) / עובי הרצועה
ייצוג מתמטי
שקול שתי מתכות כמו A ו- B בשתי טמפרטורות שונות 'T1' ו- 'T2'. ניתן לקבוע את רדיוס העקמומיות של הרצועה הדו-מתכתית מהמשוואה הבאה.
R = t {3 (1 + m)שתיים+ (1 + m * n) [mשתיים+ 1 / m * n]} / 6 (α 'ל- α 'ב) (תשתיים-ט1) (1 + מ ')שתיים…… 1
איפה,
R = רדיוס העקמומיות בטמפרטורה 'T2'
t = (t1 + t2) = סכום עובי הרצועה הבי-מטאלית
n = E.ל/ ISב = יחס האלסטיות של שתי מתכות
m = t1 / t2 = (עובי תחתון - התפשטות מתכת) / (עובי גבוה יותר - התפשטות מתכת)
א'ל, א 'ב = מקדם תרמי של מתכת התפשטות A ו- B
ט1 = טמפרטורה ראשונית
טשתיים = טמפרטורה סופית.
המשוואה לפס המתכתי המתכופף לכיוון המתכת עם מקדם טמפרטורה נמוכה ניתנת כ-
r = 2 t / [6 * (αל- αב) (תשתיים-ט1)] ……………(שתיים)
בעולם מעשי, יש לשמור על יחס שווי גמישות המתכות וגמישותם כך שהמתכת תחזור למקומה הרגיל כאשר הטמפרטורה המיושמת משתנה. אם עובי המתכת הוא t / 2 אז
[r + (t / 2)] / r = אורך מורחב של רצועה מורחבת A / אורך מורחב של רצועה B מורחבת
= L [1 + αל(תשתיים-ט1)] / L [1 + αב(תשתיים-ט1]]
= t / 2 [[1 + αב(תשתיים-ט1)] / [(אל- αב) (תשתיים-ט1)]]
r = t / [2 αל(תשתיים-ט1)] ………… .. (3)
מהמשוואה לעיל, אנו יכולים להסיק שאם קצה אחד של הרצועה המתכתית הוא קבוע, הקצה השני של הרצועה מתרחב או מתכווץ בטמפרטורות משתנות. סוג זה של עיקרון נצפה בדרך כלל במדי חום בעלי רגישות נמוכה.
סוגי רצועות בימטאליות
רצועות בימטאליות קיימות בשני סוגים
סוג רצועת ספירלה
הוא מורכב ממבנה דמוי ספירלה ומחובר אליו מצביע המשמש לקנה המידה של הטמפרטורה. כאשר מבנה קפיץ זה מחומם, אז המתכות מציגות תכונת התרחבות תרמית והיא מתעוותת כאשר יש ירידה בטמפרטורה. בשלב זה המצביע רושם את הטמפרטורה בסולם. סוגים אלה של מדחומים משמשים בדרך כלל להקלטת טמפרטורת הסביבה.
סוג רצועת ספירלה
סוג סליל
הוא מורכב ממבנה דמוי סליל שפעולתו דומה לרצועה הדו-מתכתית. איפה שהקצה החופשי של הרצועה מחובר למצביע. בכל פעם שהרצועה מחוממת, היא חווה רכוש התרחבות תרמית ומתכווצת על קירור. בשלב זה המצביע מתעד את קריאת הטמפרטורה. בדרך כלל, סוגים אלה של מדחומים משמשים ביישומים תעשייתיים.
סוג סליל
יתרונות
להלן היתרונות של הרצועה הבי-מטאלית
- אין צורך במקור חשמל חיצוני
- פשוט לשימוש וחזק
- פחות עלות
- נותן דיוק בין ± 2 עד 5%
חסרונות
להלן החסרונות של הרצועה הדו-מתכתית
- הם יכולים למדוד עד 4000 צלזיוס
- יהיה שינוי באיכות המתכת בשימוש קבוע שעלול להוביל לשגיאה בזמן המדידה.
- בטמפרטורה נמוכה, הרגישות והדיוק אינם עומדים בסימן.
יישומים של רצועה בימטאלית
להלן יישומי הרצועה הדו-מתכתית
- שעונים
- תרמיסטור
- קופסת ברזל
- מנוע חום
- תנורי חימום
שאלות נפוצות
1). באילו מכשירים משתמשים ברצועה דו-מטאלית?
רצועה דו-מטאלית משמשת במכשירים כמו אזעקת אש, מאווררים וכו '.
2). מה קורה כאשר מחממים רצועה דו-מתכתית?
- כאשר מחממים רצועה דו-מתכתית, המתכות מתרחבות או מתעוותות על בסיס תכונות המקדם התרמי שלהן.
- מקרה 1: עם עליית הטמפרטורה גורם לרצועה להתרחב לכיוון המתכת עם הערך הנמוך יותר של מקדם הטמפרטורה, אשר ניתן לראות באיור להלן ו
- מקרה 2: כאשר הטמפרטורה יורדת היא גורמת לרצועה להתרחב לכיוון המתכת עם ערך מקדם טמפרטורה גבוה יותר, כפי שמוצג להלן.
3). האם משתמשים ברצועה דו-מטאלית במעריצים?
כן, הם משמשים במאווררים להמרת טמפרטורה לתזוזה מכנית.
4). מדוע רצועות בימטליות מתכופפות?
רצועות בי-מטאליות מתכופפות עקב מאפיין התפשטות התרמית המתכתית.
5). האם ניתן להשתמש ברצועה דו-מטאלית עשויה פליז וכסף בתרמוסטט?
לא, לא ניתן להשתמש בתרמוסטט רצועה דו-מתכתית עשויה פליז וכסף. מכיוון שיש להם הבדל זניח במאפיין ההתרחבות התרמית שלהם.
לפיכך, מדובר בכל סקירה כללית של רצועה דו-מטאלית שעובד על שני התרחבות תרמית בסיסית ומקדם טמפרטורה. זה בדרך כלל א מכשיר מדחום המודד טמפרטורה. הוא מורכב משתי רצועות מתכתיות שונות, כאשר שניהם מרותכים יחד ואחד מקצותיו קבוע וקצה אחר משתחרר. מתכות התיזה מתרחבות או מתעוותות בטמפרטורות שונות. הם זמינים בשתי צורות סליל וספירלה. כאשר נעשה שימוש במדחום רצועה דו-מתכתי סלילי באזורי תעשייה, ובמדחום הדו-ממדי הספירלי נעשה שימוש באזורים פחות רגישים. היתרון העיקרי הוא שהוא מספק דיוק בין ± 2 עד 5%. הנה שאלה עבורך, מה הפונקציה של הרצועה הבי-מטאלית?
