Was ist Bimetallstreifen: Konstruktion und ihre Typen

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Jedes metallische Material im Universum hat seine eigenen Eigenschaften wie elektrische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften, magnetische Eigenschaften, chemische Eigenschaften, thermische Eigenschaften und optische Eigenschaften. Dieser Artikel erklärt einen Bimetallstreifen, der auf der Wärmeausdehnungseigenschaft basiert. Es wird normalerweise bei Anwendungen wie einer Eisenbox, Heizungen, Kesseln usw. beobachtet. Ein Bimetallstreifen wandelt sich um Wärmeenergie in mechanische Verschiebung.

Was ist ein Bimetallstreifen?

Definition: Ein Bimetallstreifen arbeitet nach dem Prinzip der Wärmeausdehnung, das als Änderung des Metallvolumens mit der Änderung der Temperatur definiert ist. Der Bimetallstreifen arbeitet auf zwei grundlegenden Grundlagen von Metallen.




  • Das erste Fundament ist die Wärmeausdehnung, die besagt, dass sich die Metalle aufgrund von Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen
  • Die zweite Grundlage ist der Temperaturkoeffizient, bei dem sich jedes Metall (mit seinem eigenen Temperaturkoeffizienten) bei konstanter Temperatur unterschiedlich ausdehnt oder zusammenzieht.

Eigenschaften des Bimetallstreifens

Einige der wichtigen Eigenschaften des Bimetallstreifens sind

  • Ausdehnungskoeffizient: Er ist definiert als Änderung der physikalischen Eigenschaften eines Metalls als Reaktion auf Änderungen von Temperaturen wie Form, Fläche und Volumen.
  • Elastizitätsmodule: Es ist definiert als das Verhältnis von Spannung zu Dehnung in einem elastischen Verformungsbereich.
  • Elastizitätsgrenze beim Abkühlen: Dies ist die Standardgrenze, bei der das Metall beim Abkühlen wieder in seinen normalen Zustand zurückkehrt. Diese Eigenschaft variiert von Metall zu Metall.
  • Elektrische Leitfähigkeit: Sie ist definiert als die Strommenge, die durch das Material fließt.
  • Duktilität
  • Metallurgische Fähigkeit.

Bau eines Bimetallstreifens

Ein Bimetallstreifen wird gebildet, indem zwei verschiedene dünne Metallstreifen, üblicherweise Stahl (12 * 10), miteinander verbunden werden-6ZU-1) & Messing (18,7 * 10-6ZU-1) oder Kupfer (16,6 * 10-6ZU-1), wobei ein Ende dieser Metalle durch Schweißen fixiert wird und das andere Ende frei bleibt. Wenn diese Materialien einer Temperatur ausgesetzt werden, beginnen sie, ihren physikalischen Zustand entweder durch Ausdehnen oder durch Verformen zu ändern.



Konstruktion

Konstruktion

Es kann in den folgenden zwei Fällen erklärt werden:

Fall (i): Wenn die Temperatur ansteigt, kann sich der Streifen mit einem niedrigeren Wert des Temperaturkoeffizienten in Richtung Metall ausdehnen, was in der folgenden Abbildung zu sehen ist.


Streifen an einem Ende befestigt

Streifen an einem Ende befestigt

Häuser (ii): Wenn die Temperatur abnimmt, kann sich der Streifen mit einem höheren Wert des Temperaturkoeffizienten zum Metall ausdehnen, wie unten gezeigt.

Durchbiegung des Bimetallstreifens

Durchbiegung des Bimetallstreifens

Daraus können wir verstehen, dass die

Durchbiegungsbereich = verwendetes Metall

Durchbiegung des Metalls = (Bandlänge + Temperaturschwankung) / Banddicke

Mathematische Darstellung

Betrachten Sie zwei Metalle wie A und B bei zwei unterschiedlichen Temperaturen „T1“ und „T2“. Der Krümmungsradius des Bimetallstreifens kann aus der folgenden Gleichung mathematisch bestimmt werden.

R = t {3 (1 + m)zwei+ (1 + m * n) [mzwei+ 1 / m * n]} / 6 (α ‘ZU- α ‘B.) (T.zwei-T1) (1 + m)zwei…… 1

Wo,

R = Krümmungsradius bei der Temperatur „T2“

t = (t1 + t2) = Summe der Dicke des Bimetallstreifens

n = E.ZU/ ISB. = Elastizitätsverhältnis zweier Metalle

m = t1 / t2 = (geringere Dicke - Ausdehnung des Metalls) / (höhere Dicke - Ausdehnung des Metalls)

ein'ZU, ein 'B. = Wärmekoeffizient des Expansionsmetalls A und B.

T.1 = Anfangstemperatur

T.zwei = Endtemperatur.

Die Gleichung für den Metallstreifen, der sich mit einem Niedertemperaturkoeffizienten zum Metall hin biegt, ist gegeben als

r = 2 t / [6 * (αZU- αB.) (T.zwei-T1)] …………… (zwei)

In einer praktischen Welt müssen das Verhältnis der Elastizitätsmodule der Metalle und ihre Dicke gleich gehalten werden, damit das Metall bei Änderung der angelegten Temperatur wieder in seine normale Position zurückkehrt. Wenn die Metalldicke t / 2 beträgt, dann

[r + (t / 2)] / r = Erweiterte Länge des erweiterten Streifens A / Erweiterte Länge des erweiterten Streifens B.

= L [1 + αZU(T.zwei-T1)] / L [1 + αB.(T.zwei-T1)]

= t / 2 [[1 + αB.(T.zwei-T1)] / [(einZU- αB.) (T.zwei-T1)]]

r = t / [2 αZU(T.zwei-T1) ] ………….. (3)

Aus der obigen Gleichung können wir schließen, dass sich das andere Ende des Streifens bei unterschiedlichen Temperaturen ausdehnt oder zusammenzieht, wenn ein Ende des Metallstreifens fixiert ist. Diese Art von Prinzip wird normalerweise bei Thermometern mit niedriger Empfindlichkeit beobachtet.

Arten von Bimetallstreifen

Bimetallstreifen sind in zwei Ausführungen erhältlich

Spiralstreifentyp

Es besteht aus einer spiralförmigen Struktur und ist mit einem Zeiger versehen, der zur Skalierung der Temperatur verwendet wird. Wenn diese Federstruktur erwärmt wird, zeigen die Metalle Wärmeausdehnungseigenschaften und verformen sich, wenn die Temperatur abfällt. In diesem Stadium zeichnet der Zeiger die Temperatur auf der Skala auf. Diese Arten von Thermometern werden normalerweise zur Aufzeichnung der Umgebungstemperatur verwendet.

Spiralstreifentyp

Spiralstreifentyp

Helix-Typ

Es besteht aus einer helixartigen Struktur, deren Funktionsweise dem Bimetallstreifen ähnlich ist. Wo das freie Ende des Streifens mit einem Zeiger verbunden ist. Immer wenn der Streifen erwärmt wird, erfährt er Wärmeausdehnungseigenschaften und zieht sich beim Abkühlen zusammen. In diesem Stadium zeichnet der Zeiger den Temperaturmesswert auf. Normalerweise werden diese Arten von Thermometern in industriellen Anwendungen verwendet.

Helix-Typ

Helix-Typ

Vorteile

Das Folgende sind die Vorteile des Bimetallstreifens

  • Es ist keine externe Stromquelle erforderlich
  • Einfach in der Bedienung und robust
  • Weniger Kosten
  • Gibt eine Genauigkeit zwischen ± 2 bis 5%

Nachteile

Das Folgende sind die Nachteile des Bimetallstreifens

  • Sie können bis zu 4000 ° C messen
  • Bei regelmäßigem Gebrauch ändert sich die Metallqualität, was zu Messfehlern führen kann.
  • Bei niedrigen Temperaturen entsprechen die Empfindlichkeit und Genauigkeit nicht der Marke.

Anwendungen von Bimetallstreifen

Das Folgende sind die Anwendungen des Bimetallstreifens

  • Uhren
  • Thermistor
  • Eisenbox
  • Wärmekraftmaschine
  • Heizungen

FAQs

1). Welche Geräte verwenden einen Bimetallstreifen?

Ein Bimetallstreifen wird in Geräten wie einem Feueralarm, Ventilatoren usw. verwendet.

2). Was passiert, wenn ein Bimetallstreifen erhitzt wird?

  • Wenn ein Bimetallstreifen erhitzt wird, dehnen sich die Metalle aufgrund ihrer Wärmekoeffizienteneigenschaften entweder aus oder verformen sich.
  • Fall 1: Mit zunehmender Temperatur dehnt sich der Streifen zum Metall mit dem niedrigeren Wert des Temperaturkoeffizienten aus, der in der folgenden Abbildung und zu sehen ist
  • Fall 2: Wenn die Temperatur abnimmt, dehnt sich der Streifen mit einem höheren Wert des Temperaturkoeffizienten zum Metall hin aus, wie unten gezeigt.

3). Wird Bimetallstreifen in Ventilatoren verwendet?

Ja, sie werden in Lüftern verwendet, um die Temperatur in mechanische Verschiebung umzuwandeln.

4). Warum biegen sich Bimetallstreifen?

Bimetallstreifen biegen sich aufgrund der Metallwärmeausdehnungseigenschaft.

5). Kann im Thermostat ein Bimetallstreifen aus Messing und Silber verwendet werden?

Nein, Bimetallstreifen aus Messing und Silber können im Thermostat nicht verwendet werden. Da sie einen vernachlässigbaren Unterschied in ihrer Wärmeausdehnungseigenschaft haben.

Das ist also alles über eine Übersicht über einen Bimetallstreifen Dies funktioniert auf zwei grundlegenden thermischen Ausdehnungen und Temperaturkoeffizienten. Es ist normalerweise ein Thermometergerät das misst die Temperatur. Es besteht aus zwei verschiedenen Metallstreifen, bei denen beide zusammengeschweißt sind und eines seiner Enden fixiert und ein anderes Ende frei ist. Diese Metalle dehnen sich bei unterschiedlichen Temperaturen aus oder verformen sich. Sie sind in zwei Formen spiralförmig und spiralförmig erhältlich. Wo in Industriegebieten ein helixförmiges Bimetallstreifenthermometer und in weniger empfindlichen Bereichen ein spiralförmiges Bimetallthermometer verwendet wird. Der Hauptvorteil ist die Genauigkeit zwischen ± 2 und 5%. Hier ist eine Frage an Sie, welche Funktion hat der Bimetallstreifen?