Dvojmetalka termometr: Kako deluje in njene uporabe

Kaj je termometr s dvometalno trakom?

Termometr s dvometalno trakom je naprava, ki uporablja načelo različnega toplinskega raztezanja teles za merjenje temperature. Sestavljen je iz dveh kovinskih trakov (na primer, jekla in laške) z različnimi koeficienti toplinskega raztezanja, ki sta močno združena po svoji dolžini. Ko je dvometalni trak segrejan ali ohlajen, se ukrivi ali skrči zaradi neravnomernega raztezanja ali skrčevanja dveh kovin. Količina ukrivanja ali skrčevanja je sorazmerna s spremembo temperature in jo lahko pokaže kazalec na kalibriranem lestvici.

Termometri s dvometalnimi traki so široko uporabljani v različnih industrijah in aplikacijah zaradi njihove enostavnosti, odpornosti in nizke cene. Lahko meritve temperature od pod -100 °C do več kot 500 °C, odvisno od materialov in oblikovanja dvometalnega traka. So tudi popolnoma mehanične naprave, ki ne zahtevajo nobenega viru energije ali električnega kruga.

Kako deluje termometr s dvometalnim trakom?

Osnovna struktura in načelo termometra s dvometalnim trakom so prikazana na spodnji sliki. Dvometalni trak sestavlja dva kovinski traka z različnimi koeficienti toplinskega raztezanja, kot sta jeklo in laška. Trak jekla ima manjši koeficient toplinskega raztezanja kot trak laške, kar pomeni, da se razteže ali skrči manj kot trak laške za isto spremembo temperature.

Slika: Struktura in načelo dvometalnega traka

Ko je dvometalni trak segrejan, se trak laške razteže več kot trak jekla, kar povzroči ukrivljenje dvometalnega traka z laško stranjo na zunanjem delu ukrivljenja. Obratno, ko je dvometalni trak ohlajen, se trak laške skrči več kot trak jekla, kar povzroči ukrivljenje dvometalnega traka z laško stranjo na notranjem delu ukrivljenja.

Ukrivanje ali skrčevanje dvometalnega traka se lahko uporabi za premikanje kazalca, pritrjenega na enem koncu traka, ki kaže temperaturo na kalibrirani lestvici. Alternativno se lahko ukrivanje ali skrčevanje dvometalnega traka uporabi za odpiranje ali zapiranje električnega kontakta, ki lahko aktivira sistem za regulacijo temperature ali varnostno napravo.

Vrste termometrov s dvometalnimi traki

Na trgu je na voljo predvsem dva tipa termometrov s dvometalnimi traki: spiralski in spiralni. Oba tipa uporabljata zakotan dvometalni trak, da povečata občutljivost in kompaktnost naprave.

Spiralski termometr s dvometalnim trakom

Spiralski termometr s dvometalnim trakom uporablja dvometalni trak, ki je zakoten v raven spirali. Notranji konec spirale je fiksiran na kurop, medtem ko je zunanji konec spirale povezan z kazalcem. Kot je prikazano na spodnji sliki, ko temperatura naraste ali padne, se spirala bolj ali manj ukrivi, kar povzroči, da se kazalec premakne po krožni lestvici.

Slika: Termometr s dvometalnim trakom (spiralski)

Spiralski termometr s dvometalnim trakom je preprost in poceni za izdelavo in delovanje. Vendar pa ima nekaj omejitev, kot so:

• Lestvica in senzor nista ločena eden od drugega, kar pomeni, da mora celotna naprava biti izpostavljena sredstvu, katere temperature se meri.

• Natančnost in ločljivost naprave odvisna sta od kakovosti in enakomerne združitve dvometalnega traka in njegovega spoja.

• Naprava se lahko utrpi pod mehanskim šokom ali vibracijami, ki lahko povzročijo napake ali poškodbe.

Helikalni termometr s dvometalnim trakom

Helikalni termometr s dvometalnim trakom uporablja dvometalni trak, ki je zakoten v helikalno spiralo, podobno vrvi. Spodnji konec spirale je fiksiran na valjk, medtem ko je zgornji konec spirale prosto gibljiv. Kot je prikazano na spodnji sliki, ko temperatura naraste ali padne, se spirala axilno razteže ali skrči, kar povzroči, da se valjak vrti. Vrtenje valjka se lahko prenese na kazalec preko sistema z ozkih, ki kaže temperaturo na linearni lestvici.

Slika: Termometr s dvometalnim trakom (helikalni)

Helikalni termometr s dvometalnim trakom ima nekaj prednosti nad spiralskim, kot so:

• Lestvica in senzor se lahko ločita eden od drugega z uporabo gibljive kapilarne cevi, kar omogoča napravi, da meri temperaturo na oddaljenih ali nedostopnih mestih.

• Natančnost in ločljivost naprave sta višja kot pri spiralskem zaradi večjega pomika in prenosa sil helikalne spirale.

• Naprava je manj občutljiva na mehanske šoke ali vibracije, ki bi lahko vplivale na spiralo.

Uporabe termometrov s dvometalnimi traki

Termometri s dvometalnimi traki imajo širok spekter uporab v različnih področjih in industrijah, kot so:

• Napoji za regulacijo temperature: Termometri s dvometalnimi traki se lahko uporabljajo za aktiviranje ali deaktiviranje hladilnega ali segrevanja sistema, ko temperatura doseže prednastavljeno vrednost. Na primer, dvometalni trak se lahko uporabi za izklop električnega čajnika, ko voda zvrhe, ali za vklop ventilatorja, ko je temperatura sobe previsoka.

• Hladilna in segrevanja: Termometri s dvometalnimi traki se lahko uporabljajo za merjenje in reguliranje temperature v hladilnikih, mrazilnikih in drugih hladilnih ali segrevanja naprav. Na primer, spiralski termometr s dvometalnim trakom se lahko uporabi v termostatu za hladilnik, da prilagodi pretok zraka glede na željeno temperaturo.

• Industrijski postopki: Termometri s dvometalnimi traki se lahko uporabljajo za spremljanje in reguliranje temperature v različnih industrijskih postopkih, kot so destilacija nafte, vulkanizacija gumenih pnevmatik, toplo lutanje, toplo žično segrevanje in drugi. Na primer, helikalni termometr s dvometalnim trakom se lahko uporabi v gorilu za reguliranje oskrbe s gorivom glede na temperaturo plamena.

• Merjenje in prikaz temperature: Termometri s dvometalnimi traki se lahko uporabljajo za merjenje in prikaz temperature različnih medijev, kot so tekočine, plini, trditve in površine. Na primer, termometr s dvometalnim trakom se lahko uporabi za merjenje temperature vode v segrevanju ali površine motora.

Termometri s dvometalnimi traki so primerjni za te uporabe, ker so:

• Preprosti in poceni: Termometri s dvometalnimi traki imajo preprosto strukturo in dizajn, ki sta enostavna za izdelavo in delovanje. Ne zahtevajo nobenega vira energije ali električnega kruga, kar zmanjša stroške in vzdrževanje naprave.

• Odporni in trajni: Termometri s dvometalnimi traki so izdelani iz kovinskih materialov, ki so odporni na korozijo, nošnjo in šoke. Lahko izdržijo visoke temperature in tlake brez izgube natančnosti ali funkcionalnosti