Dvostruki metalni termometar: Kako funkcionira i njegove primene

Šta je termometar sa dvojnim metalnim trakama?

Termometar sa dvojnim metalnim trakama je uređaj koji koristi princip različitog toplinskog proširenja čvrstih tela za merenje temperature. Sastoji se od dve metalne trake (npr. čelika i bras) sa različitim koeficijentima toplinskog proširenja, koje su čvrsto spojene duž svoje dužine. Kada se dvojni metalni pojas zagrijava ili hladnovali, savija se ili se zakrivljuje zbog nejednakog proširenja ili skraćivanja dva metala. Iznos savijanja ili zakrivljenja je proporcionalan promeni temperature i može biti označen pokazivačem na kalibriranoj skali.

Termometri sa dvojnim metalnim trakama su široko korišćeni u različitim industrijskim i primenama zbog njihove jednostavnosti, otpornosti i niske cene. Mogu meriti temperature od ispod -100 °C do više od 500 °C, zavisno od materijala i dizajna dvojnog metalnog pojasa. Takođe su potpuno mehanički uređaji koji ne zahtevaju nikakvu izvor energije ili električnu vezu.

Kako radi termometar sa dvojnim metalnim trakama?

Osnovna struktura i princip termometra sa dvojnim metalnim trakama prikazani su na slici ispod. Dvojni metalni pojas sastoji se od dve metalne trake sa različitim koeficijentima toplinskog proširenja, poput čelika i bras. Čelična traka ima niži koeficijent toplinskog proširenja od brasne trake, što znači da se proširuje ili skraćuje manje od brasne trake za istu promenu temperature.

Slika: Struktura i princip dvojnog metalnog pojasa

Kada se dvojni metalni pojas zagrijava, brasna traka se proširuje više od čelične trake, što dovodi do savijanja dvojnog metalnog pojasa sa brasnom stranom na spoljnoj strani krive. Suprotno, kada se dvojni metalni pojas hladnovali, brasna traka se skraćuje više od čelične trake, što dovodi do savijanja dvojnog metalnog pojasa sa brasnom stranom na unutrašnjoj strani krive.

Savijanje ili zakrivljenje dvojnog metalnog pojasa može se koristiti da pomeri pokazivač priložen na jednom kraju pojasa, koji označava temperaturu na kalibriranoj skali. Alternativno, savijanje ili zakrivljenje dvojnog metalnog pojasa može se koristiti da otvori ili zatvori električni kontakt, što može aktivirati sistem kontrole temperature ili sigurnosni uređaj.

Vrste termometara sa dvojnim metalnim trakama

Na tržištu postoje uglavnom dve vrste termometara sa dvojnim metalnim trakama: spirala i heliks. Obe vrste koriste savijeni dvojni metalni pojas kako bi povećale osetljivost i kompaktnost uređaja.

Spiralni termometar sa dvojnim metalnim trakama

Spiralni termometar sa dvojnim metalnim trakama koristi dvojni metalni pojas koji je savijen u ravnu spiralnu bobinu. Unutrašnji kraj bobine je fiksiran na kućište, dok je spoljnjikraj bobine povezan sa pokazivačem. Kao što je prikazano na slici ispod, kada temperatura raste ili pada, bobina se više ili manje zakrivljuje, što dovodi do pomeranja pokazivača duž kružne skale.

Slika: Termometar sa dvojnim metalnim trakama (spiralni tip)

Spiralni termometar sa dvojnim metalnim trakama je jednostavan i jeftin za proizvodnju i korišćenje. Međutim, ima neke ograničenja, kao što su:

• Ploča i senzor nisu odvojeni jedno od drugog, što znači da ceo uređaj mora biti izložen mediju čija se temperatura meri.

• Preciznost i rezolucija uređaja zavise od kvaliteta i uniformnosti dvojnog metalnog pojasa i njegovog spoja.

• Uređaj može biti utičen mehaničkim udarcima ili vibracijama koje mogu dovesti do grešaka ili oštećenja.

Heliksačni termometar sa dvojnim metalnim trakama

Heliksačni termometar sa dvojnim metalnim trakama koristi dvojni metalni pojas koji je savijen u heliksačnu bobinu, slično prstenu. Donji kraj bobine je fiksiran na vrat, dok je gornji kraj bobine slobodan da se kreće. Kao što je prikazano na slici ispod, kada temperatura raste ili pada, bobina se proširuje ili skraćuje aksijalno, što dovodi do rotacije vrata. Rotacija vrata može se preneti na pokazivač kroz sistem zupčanika i leva, što označava temperaturu na linearnoj skali.

Slika: Termometar sa dvojnim metalnim trakama (heliksačni tip)

Heliksačni termometar sa dvojnim metalnim trakama ima neke prednosti nad spiralnim tipom, kao što su:

• Ploča i senzor mogu biti odvojeni jedno od drugog korišćenjem fleksibilne kapilarnog cevi, što omogućava uređaju da meri temperaturu na daljinu ili nedostupnim lokacijama.

• Preciznost i rezolucija uređaja su veće od spiralnog tipa zbog veće odsupstvenosti i opsega heliksačne bobine.

• Uređaj je manje podložan mehaničkim udarcima ili vibracijama koje mogu uticati na spiralni tip.

Primene termometara sa dvojnim metalnim trakama

Termometri sa dvojnim metalnim trakama imaju širok spektar primena u različitim oblastima i industrijama, kao što su:

• Uređaji za kontrolu temperature: Termometri sa dvojnim metalnim trakama mogu se koristiti da aktiviraju ili deaktiviraju sistem hlađenja ili grejanja kada temperatura dostigne predodređenu vrednost. Na primer, dvojni metalni pojas se može koristiti da isključi električnu čajnjaku kada voda zapruti ili da uključi ventilator kada temperatura sobe bude previsoka.

• Hlađenje zraka i hladnjaci: Termometri sa dvojnim metalnim trakama mogu se koristiti da mere i regulišu temperaturu u zračnih kanalima, hladnjacima, zamrzivačima i drugim uređajima za hlađenje ili grejanje. Na primer, spiralni termometar sa dvojnim metalnim trakama se može koristiti u termostatu za hlađenje zraka kako bi se prilagodio protok zraka prema željenoj temperaturi.

• Industrijski procesi: Termometri sa dvojnim metalnim trakama mogu se koristiti da nadgledaju i kontrolišu temperaturu u različitim industrijskim procesima, poput prerade nafti, vulkanizacije guma, topnog lepanja, grejanja žice i drugih. Na primer, heliksačni termometar sa dvojnim metalnim trakama se može koristiti u gorivnom pećniku kako bi regulisao snop goriva prema temperaturi plamene.

• Merenje i indikacija temperature: Termometri sa dvojnim metalnim trakama mogu se koristiti da mere i prikazuju temperaturu različitih medija, poput tekućina, gasova, čvrstih tvari i površina. Na primer, termometar sa dvojnim metalnim trakama se može koristiti da meri temperaturu vode u grejačkoj cevi ili površinsku temperaturu motora.

Termometri sa dvojnim metalnim trakama su pogodni za ove primene jer su:

• Jednostavni i jeftini: Termometri sa dvojnim metalnim trakama imaju jednostavnu strukturu i dizajn koji su lako proizvodljivi i upotrebljivi. Ne zahtevaju nikakvu izvor energije ili električnu vezu, što smanjuje troškove i održavanje uređaja.

• Otporni i dugotrajni: Termometri sa dvojnim metalnim trakama su izrađeni od metaličkih materijala koji su otporni na kor