نوار دو فلزی ترمومتر: نحوه عملکرد و کاربردهای آن

دماگیر نوار دو فلزی چیست؟

دماگیر نوار دو فلزی یک دستگاه است که از اصل تغییرات حرارتی جامدات برای اندازه‌گیری دمای استفاده می‌کند. این دستگاه شامل دو نوار فلزی (مانند فولاد و برنج) با ضرایب مختلف تغییرات حرارتی است که به صورت محکم در طول خود به هم متصل شده‌اند. وقتی نوار دو فلزی گرم یا سرد می‌شود، به دلیل تغییرات نامتقارن بین دو فلز، خم یا پیچ می‌شود. مقدار خمیدگی یا پیچش متناسب با تغییر دما است و می‌تواند با یک نشانه‌گر روی مقیاس کالیبره‌شده نشان داده شود.

دماگیرهای نوار دو فلزی به دلیل سادگی، قدرت تحمل و کم‌هزینه‌بودن در صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند دمایی از زیر -۱۰۰ درجه سانتیگراد تا بیش از ۵۰۰ درجه سانتیگراد را اندازه‌گیری کنند، به شرطی که مواد و طراحی نوار دو فلزی مناسب باشد. آنها همچنین دستگاه‌های کاملاً مکانیکی هستند که نیازی به منبع برق یا مدار الکتریکی ندارند.

دماگیر نوار دو فلزی چگونه عمل می‌کند؟

ساختار و اصل کار دماگیر نوار دو فلزی در شکل زیر نشان داده شده است. نوار دو فلزی شامل دو نوار فلزی با ضرایب مختلف تغییرات حرارتی، مانند فولاد و برنج است. ضریب تغییرات حرارتی نوار فولاد کمتر از نوار برنج است، که به این معناست که برای یک تغییر دما، فولاد کمتر از برنج تغییر می‌کند.

شکل: ساختار و اصل کار نوار دو فلزی

وقتی نوار دو فلزی گرم می‌شود، نوار برنج بیشتر از نوار فولاد تغییر می‌کند، که باعث می‌شود نوار دو فلزی خم شود و نوار برنج در سمت بیرونی منحنی قرار گیرد. به عبارت دیگر، وقتی نوار دو فلزی سرد می‌شود، نوار برنج بیشتر از نوار فولاد تغییر می‌کند، که باعث می‌شود نوار دو فلزی خم شود و نوار برنج در سمت داخلی منحنی قرار گیرد.

خمیدگی یا پیچش نوار دو فلزی می‌تواند برای حرکت یک نشانه‌گر متصل به یک سمت نوار استفاده شود، که دمای را روی یک مقیاس کالیبره‌شده نشان می‌دهد. یا خمیدگی یا پیچش نوار دو فلزی می‌تواند برای باز یا بسته کردن یک تماس الکتریکی استفاده شود، که می‌تواند یک سیستم کنترل دما یا دستگاه ایمنی را فعال کند.

نوع‌های دماگیر نوار دو فلزی

در بازار دو نوع اصلی دماگیر نوار دو فلزی وجود دارد: نوع مارپیچ و نوع حلقوی. هر دو نوع از یک نوار دو فلزی پیچیده برای افزایش حساسیت و فشرده‌سازی دستگاه استفاده می‌کنند.

دماگیر نوار دو فلزی مارپیچ

دماگیر نوار دو فلزی مارپیچ از یک نوار دو فلزی استفاده می‌کند که به صورت یک مارپیچ مسطح پیچیده شده است. سمت داخلی مارپیچ به پوسته متصل شده است، در حالی که سمت خارجی مارپیچ به یک نشانه‌گر متصل است. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، وقتی دما بالا یا پایین می‌رود، مارپیچ بیشتر یا کمتر پیچ می‌شود، که باعث می‌شود نشانه‌گر در طول یک مقیاس دایره‌ای حرکت کند.

شکل: دماگیر نوار دو فلزی (نوع مارپیچ)

دماگیر نوار دو فلزی مارپیچ ساده و ارزان قابل ساخت و استفاده است. با این حال، دارای محدودیت‌هایی است، مانند:

• دایل و سنسور از یکدیگر جدا نیستند، که به این معناست که تمام دستگاه باید به مedium که دمای آن اندازه‌گیری می‌شود، مواجه باشد.

• دقت و تفکیک‌پذیری دستگاه به کیفیت و یکنواختی نوار دو فلزی و اتصال آن بستگی دارد.

• دستگاه ممکن است تحت تأثیر شوک‌های مکانیکی یا ارتعاشات قرار گیرد که می‌تواند خطاهایی یا آسیب‌ها ایجاد کند.

دماگیر نوار دو فلزی حلقوی

دماگیر نوار دو فلزی حلقوی از یک نوار دو فلزی استفاده می‌کند که به صورت یک مارپیچ حلقوی پیچیده شده است، مشابه یک فنر. سمت پایینی مارپیچ به یک میله متصل شده است، در حالی که سمت بالایی مارپیچ آزاد است تا حرکت کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، وقتی دما بالا یا پایین می‌رود، مارپیچ محوری بزرگ یا کوچک می‌شود، که باعث می‌شود میله دوران کند. دوران میله می‌تواند از طریق یک سیستم گیربکس-لوله به یک نشانه‌گر منتقل شود، که دمای را روی یک مقیاس خطی نشان می‌دهد.

شکل: دماگیر نوار دو فلزی (نوع حلقوی)

دماگیر نوار دو فلزی حلقوی برخی مزایایی نسبت به نوع مارپیچ دارد، مانند:

• دایل و سنسور می‌توانند از یکدیگر جدا شوند با استفاده از یک لوله کاپیلاری انعطاف‌پذیر، که اجازه می‌دهد دستگاه دمای را در مکان‌های دور یا غیرقابل دسترس اندازه‌گیری کند.

• دقت و تفکیک‌پذیری دستگاه بیشتر از نوع مارپیچ است به دلیل جابجایی بزرگتر و نیروی بیشتر مارپیچ حلقوی.

• دستگاه کمتر تحت تأثیر شوک‌های مکانیکی یا ارتعاشات قرار می‌گیرد که می‌تواند نوع مارپیچ را تحت تأثیر قرار دهد.

کاربردهای دماگیر نوار دو فلزی

دماگیرهای نوار دو فلزی در صنایع و زمینه‌های مختلفی کاربرد دارند، مانند:

• دستگاه‌های کنترل دما: دماگیرهای نوار دو فلزی می‌توانند برای فعال یا غیرفعال کردن یک سیستم خنک‌سازی یا گرم‌سازی استفاده شوند وقتی دما به یک مقدار تنظیم شده می‌رسد. به عنوان مثال، یک نوار دو فلزی می‌تواند برای خاموش کردن یک قوری برقی وقتی آب جوش می‌شود یا برای روشن کردن یک موتور بادکنک وقتی دمای اتاق خیلی بالا است، استفاده شود.

• تهویه مطبوع و سردسازی: دماگیرهای نوار دو فلزی می‌توانند برای اندازه‌گیری و تنظیم دمای در لوله‌های هوا، یخچال‌ها، فریزرها و دستگاه‌های دیگر خنک‌سازی یا گرم‌سازی استفاده شوند. به عنوان مثال، یک دماگیر نوار دو فلزی مارپیچ می‌تواند در یک ترموستات تهویه مطبوع برای تنظیم جریان هوا بر اساس دمای مورد نظر استفاده شود.

• فرآیندهای صنعتی: دماگیرهای نوار دو فلزی می‌توانند برای نظارت و کنترل دمای در فرآیندهای صنعتی مختلف، مانند تصفیه نفت، ولکانیزاسیون لاستیک، یکپارچه‌سازی ساختمانی، گرم‌سازی سیم‌های گرم و دیگران استفاده شوند. به عنوان مثال، یک دماگیر نوار دو فلزی حلقوی می‌تواند در یک سوزن نفتی برای تنظیم تأمین سوخت بر اساس دمای شعله استفاده شود.

<