Dubbelmetale Strip Termometer: Hoe Dit Werk en Sy Toepassings
Wat is 'n Bimetale Streep Termometer?
'n Bimetale streep termometer is 'n toestel wat die beginsel van verskillende termiese uitbreiding van vaste stowwe gebruik om temperatuur te meet. Dit bestaan uit twee metaalstrepe (bv. staal en messing) met verskillende koëffisiënte van termiese uitbreiding, wat langs hul lengte vas saamgevoeg word. Wanneer die bimetale streep verhit of afgekoel word, buig of draai dit as gevolg van die ongelyke uitbreiding of samentrekking van die twee metale. Die hoeveelheid buiging of draaiing is eweredig aan die temperatuurverandering en kan aangedui word deur 'n wyser op 'n gekalibreerde skaal.
Bimetale streep termometers word wyeverspreid in verskeie industriële en toepassings gebruik as gevolg van hulle eenvoud, robuustheid, en lae koste. Hulle kan temperatuur van onder -100 °C tot meer as 500 °C meet, afhangende van die materiale en ontwerp van die bimetale streep. Hulle is ook volledig meganiese toestelle wat geen kragbron of elektriese stroombaan nodig het nie.
Hoe werk 'n Bimetale Streep Termometer?
Die basiese struktuur en beginsel van 'n bimetale streep termometer word in die figuur hieronder gewys. Die bimetale streep bestaan uit twee metaalstrepe met verskillende koëffisiënte van termiese uitbreiding, soos staal en messing. Die staalstreep het 'n laer koëffisiënt van termiese uitbreiding as die messingstreep, wat beteken dat dit minder uitbrei of samentrek as die messingstreep vir dieselfde temperatuurverandering.
Figuur: Struktuur en beginsel van 'n bimetale streep
Wanneer die bimetale streep verhit word, brei die messingstreep meer uit as die staalstreep, wat veroorsaak dat die bimetale streep buig met die messingkant aan die buitekant van die boog. Omgekeerd, wanneer die bimetale streep afgekoel word, samentrek die messingstreep meer as die staalstreep, wat veroorsaak dat die bimetale streep buig met die messingkant aan die binnekant van die boog.
Die buiging of draaiing van die bimetale streep kan gebruik word om 'n wyser, wat aan een einde van die streep vastgemaak is, te beweeg, wat die temperatuur op 'n gekalibreerde skaal aandui. Alternatiewelik, kan die buiging of draaiing van die bimetale streep gebruik word om 'n elektriese kontak oop of toe te maak, wat 'n temperatuurbeheersisteem of veiligheidstoestel kan aktiveer.
Tipes Bimetale Streep Termometer
Daar is hoofsaaklik twee tipes bimetale streep termometers beskikbaar op die mark: spiraal tipe en helikaal tipe. Beide tipes gebruik 'n gerolde bimetale streep om die sensitiefheid en kompaktheid van die toestel te verhoog.
Spiraal Tipe Bimetale Termometer
'n Spiraal tipe bimetale termometer gebruik 'n bimetale streep wat in 'n plat spiraalkoil gerol is. Die binne-einde van die koil is vasgeklamp aan die behuis, terwyl die buite-einde van die koil verbonden is aan 'n wyser. Soos in die figuur hieronder getoon, wanneer die temperatuur styg of daal, draai die koil meer of minder, wat die wyser laat beweeg langs 'n sirkelvormige skaal.
Figuur: Bimetale termometer (spiraal tipe)
'n Spiraal tipe bimetale termometer is eenvoudig en goedkoop om te vervaardig en te bedryf. Dit het egter sekere beperkings, soos:
Die skyn en die sensor is nie van mekaar geskei nie, wat beteken dat die hele toestel blootgestel moet wees aan die medium waarvan die temperatuur gemeet moet word nie.
Die akkuraatheid en resolusie van die toestel hang af van die gehalte en eenvormigheid van die bimetale streep en sy binding.
Die toestel kan beïnvloed word deur meganiese skokke of vibrasies wat foute of skade kan veroorsaak.
Helikaal Tipe Bimetale Termometer
'n Helikaal tipe bimetale termometer gebruik 'n bimetale streep wat in 'n helikaalkoil gerol is, soortgelyk aan 'n veer. Die onderste einde van die koil is vasgeklamp aan 'n as, terwyl die bo-einde van die koil vry is om te beweeg. Soos in die figuur hieronder getoon, wanneer die temperatuur styg of daal, brei of samentrek die koil aksiaal, wat die as laat roteer. Die rotasie van die as kan oorgedra word na 'n wyser deur 'n tandwiel-hefbalk-stelsel, wat die temperatuur op 'n lynvormige skaal aandui.
Figuur: Bimetale termometer (helikaal tipe)
'n Helikaal tipe bimetale termometer het sekere voordele bo die spiraal tipe, soos:
Die skyn en die sensor kan van mekaar geskei word deur 'n buigsame kapillairebuis te gebruik, wat die toestel in staat stel om die temperatuur in verre of ontoeganklike plekke te meet.
Die akkuraatheid en resolusie van die toestel is hoër as die spiraal tipe as gevolg van die groter verplaasings en hefboom van die helikaalkoil.
Die toestel is minder vatbaar vir meganiese skokke of vibrasies wat die spiraal kan beïnvloed.
Toepassings van Bimetale Streep Termometers
Bimetale streep termometers het 'n wye reeks toepassings in verskeie velde en industrieë, soos:
Temperatuurbeheertoestelle: Bimetale streep termometers kan gebruik word om 'n koel- of warmtesisteem te aktiveer of te deaktiveer wanneer die temperatuur 'n vooraf gestelde waarde bereik. Byvoorbeeld, kan 'n bimetale streep gebruik word om 'n elektriese ketel af te sluit wanneer die water kook of om 'n waaiertjie aan te skuif wanneer die kamer temperatuur te hoog is.
Lugversorging en koeling: Bimetale streep termometers kan gebruik word om die temperatuur in lugkanale, yskastee, vrieskasse, en ander koel- of warmtestoestelle te meet en te reguleer. Byvoorbeeld, kan 'n spiraal tipe bimetale termometer in 'n lugversorgingsthermostaat gebruik word om die lugtoevoer volgens die gewenste temperatuur te verstel.
Industriële prosesse: Bimetale streep termometers kan gebruik word om die temperatuur in verskeie industriële prosesse, soos olieverfyn, band vulkaniseer, warm soldeer, warm draadverwarm, en ander, te moniteer en te beheer. Byvoorbeeld, kan 'n helikaal tipe bimetale termometer in 'n oliebrander gebruik word om die brandstofvoorsiening volgens die temperatuur van die vlam te reguleer.
Temperatuurmeting en aanduiding: Bimetale streep termometers kan gebruik word om die temperatuur van verskeie media, soos vloeistowwe, gasse, vaste stowwe, en oppervlakke, te meet en te wys. Byvoorbeeld, kan 'n bimetale streep termometer gebruik word om die water temperatuur in 'n verwarmingspijp of die oppervlaktemperatuur van 'n motor te meet.
Bimetale streep termometers is geskik vir hierdie toepassings omdat hulle:
Eenvoudig en goedkoop: Bimetale streep termometers het 'n eenvoudige struktuur en ontwerp wat maklik vervaardig en bedryf kan word. Hulle vereis geen kragbron of elektriese stroombaan nie, wat die koste en instandhouding van die toestel verminder.
Robuust en duurzaam: Bimetale streep termometers is gemaak van metalliese materiale wat weerstand bied teen korrosie, versletting, en skok. Hulle kan hoë temperature en drukte verdra sonder om hul akkuraatheid of funksionaliteit te verloor.
Meganies en analoog: Bimetale streep termometers is meganiese toestelle wat 'n analoog uitset produseer wat direk eweredig is aan die temperatuurverandering. Hulle het geen kalibrering of aanpassing nodig nie, en word nie beïnvloed deur elektromagnetiese interferensie of geraas nie.
