ما هو الشريط المعدنين: البناء وأنواعه

جرب أداة القضاء على المشاكل





كل مادة معدنية في الكون لها خصائصها الخاصة مثل الخصائص الكهربائية ، والخصائص الميكانيكية ، والخصائص المغناطيسية ، والخصائص الكيميائية ، والخصائص الحرارية ، والخصائص البصرية. تشرح هذه المقالة حول الشريط ثنائي المعدن الذي يعتمد على خاصية التمدد الحراري. عادة ما يتم ملاحظتها في تطبيقات مثل الصندوق الحديدي ، والسخانات ، والغلايات ، وما إلى ذلك. يتم تحويل الشريط ثنائي المعدن طاقة حرارية في الإزاحة الميكانيكية.

ما هو الشريط ثنائي المعدن؟

تعريف: يعمل الشريط ثنائي المعدن على مبدأ التمدد الحراري ، والذي يُعرَّف بأنه التغير في حجم المعدن مع تغير درجة الحرارة. يعمل الشريط ثنائي المعدن على أساسيتين أساسيتين للمعادن.




  • العامل الأساسي الأول هو التمدد الحراري ، والذي ينص على أن المعادن تتمدد أو تنكمش بناءً على التباين في درجة الحرارة
  • العامل الأساسي الثاني هو معامل درجة الحرارة ، حيث يتمدد أو يتقلص كل معدن (له معامل درجة الحرارة الخاص به) بشكل مختلف عند درجة حرارة ثابتة.

خصائص الشريط ثنائي المعدن

بعض الخصائص الهامة للشريط المعدنين هي

  • معامل التمدد: يُعرَّف بأنه تغيير في الخصائص الفيزيائية للمعدن استجابةً للتغير في درجات الحرارة مثل الشكل والمساحة والحجم.
  • وحدات المرونة: يتم تعريفها على أنها نسبة الإجهاد إلى الإجهاد في منطقة تشوه مرنة.
  • الحد المرن للتبريد: هو الحد القياسي الذي عنده يعود المعدن إلى حالته الطبيعية عند التبريد. هذه الخاصية تختلف من معدن إلى معدن.
  • الموصلية الكهربائية: يتم تعريفها على أنها مقدار التيار الذي يمر عبر المادة.
  • ليونة
  • القدرة المعدنية.

بناء قطاع ثنائي المعدن

يتم تشكيل شريط ثنائي المعدن من خلال ربط شريحتين رفيعتين مختلفتين من المعادن عادة من الصلب (12 * 10-6إلى-1) والنحاس الأصفر (18.7 * 10-6إلى-1) أو النحاس (16.6 * 10-6إلى-1) ، حيث يتم تثبيت أحد طرفي هذه المعادن باللحام ويترك الطرف الآخر خاليًا. عند تطبيق درجة الحرارة على هذه المواد ، فإنها ستبدأ في تغيير حالتها الفيزيائية إما عن طريق التمدد أو التشوه.



بناء

بناء

يمكن تفسير ذلك في الحالتين التاليتين ،

الحالة (ط): عندما ترتفع درجة الحرارة ، فإنها تسمح للشريط بالتمدد باتجاه المعدن بقيمة أقل لمعامل درجة الحرارة ، والتي يمكن ملاحظتها في الشكل أدناه.


الشريط ثابت في نهاية واحدة

الشريط ثابت في نهاية واحدة

المنازل (2): عندما تنخفض درجة الحرارة ، فإنها تسمح للشريط بالتمدد باتجاه المعدن بقيمة أعلى من معامل درجة الحرارة ، كما هو موضح أدناه.

انحراف الشريط المعدنين

انحراف الشريط المعدنين

من هذا ، يمكننا أن نفهم أن

مدى الانحراف = المعدن المستخدم

انحراف المعدن = (طول الشريط + تغير درجة الحرارة) / سماكة الشريط

التمثيل الرياضي

ضع في اعتبارك معدنين مثل A و B عند درجتي حرارة مختلفتين 'T1' و 'T2'. يمكن تحديد نصف قطر انحناء الشريط المعدنين رياضياً من المعادلة أدناه.

م = ر {3 (1 + م)اثنين+ (1 + م * ن) [ماثنين+ 1 / م * ن]} / 6 (α 'إلى- α 'ب) (تاثنين1) (1 + م)اثنين…… 1

أين،

R = نصف قطر الانحناء عند درجة الحرارة 'T2'

ر = (t1 + t2) = مجموع سمك الشريط المعدنين

ن = هإلى/ يكونب = نسبة مرونة معدنين

م = t1 / t2 = (سمك أقل - تمدد المعدن) / (سماكة أعلى - تمدد المعدن)

أ'إلى، أ 'ب = المعامل الحراري لمعدن التمدد A و B

تي1 = درجة الحرارة الأولية

تياثنين = درجة الحرارة النهائية.

تُعطى معادلة انحناء الشريط المعدني تجاه المعدن بمعامل درجة حرارة منخفضة كـ

ص = 2 طن / [6 * (αإلى- αب) (تاثنين1)] ……………(اثنين)

في عالم عملي ، يجب الحفاظ على نسبة معامِلات المرونة وسمكها متساوية بحيث يعود المعدن إلى وضعه الطبيعي عندما تتغير درجة الحرارة المطبقة. إذا كان سمك المعدن t / 2 ثم

[r + (t / 2)] / r = الطول الموسع للشريط الموسع A / الطول الموسع للشريط الموسع B

= L [1 + αإلىاثنين1)] / L [1 + αباثنين1)]

= ر / 2 [[1 + αباثنين1)] / [(أإلى- αب) (تاثنين1)]]

ص = ر / [2 αإلىاثنين1)] ………… .. (3)

من المعادلة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا تم إصلاح أحد طرفي الشريط المعدني ، فإن الطرف الآخر من الشريط يتوسع أو يتقلص بدرجات حرارة متفاوتة. عادة ما يتم ملاحظة هذا النوع من المبادئ في موازين الحرارة منخفضة الحساسية.

أنواع الشرائط ثنائية المعدن

الشرائط ثنائية المعدن متوفرة في نوعين ، هم

نوع الشريط الحلزوني

يتكون من هيكل يشبه اللولب ويتم إرفاق مؤشر به ، والذي يستخدم لقياس درجة الحرارة. عندما يتم تسخين هيكل الزنبرك هذا ، فإن المعادن تظهر خاصية التمدد الحراري وتتشوه عندما يكون هناك انخفاض في درجة الحرارة. في هذه المرحلة ، يسجل المؤشر درجة الحرارة على المقياس. عادة ما تستخدم هذه الأنواع من موازين الحرارة في تسجيل درجة الحرارة المحيطة.

نوع الشريط الحلزوني

نوع الشريط الحلزوني

نوع حلزوني

يتكون من هيكل يشبه الحلزوني يشبه تشغيله الشريط ثنائي المعدن. حيث يتم توصيل الطرف الحر للشريط بمؤشر. عندما يتم تسخين الشريط ، فإنه يتعرض لخاصية التمدد الحراري ويتعاقد مع التبريد. في هذه المرحلة ، يسجل المؤشر قراءة درجة الحرارة. عادة ، يتم استخدام هذه الأنواع من موازين الحرارة في التطبيقات الصناعية.

نوع حلزوني

نوع حلزوني

مزايا

فيما يلي مزايا الشريط المعدنين

  • لا حاجة لمصدر طاقة خارجي
  • سهل الاستخدام وقوي
  • اقل تكلفة
  • يعطي دقة تتراوح بين ± 2 إلى 5٪

سلبيات

فيما يلي عيوب الشريط المعدنين

  • يمكنها قياس ما يصل إلى 4000 درجة مئوية
  • سيكون هناك تغيير في جودة المعدن عند الاستخدام المنتظم مما قد يؤدي إلى حدوث خطأ أثناء القياس.
  • في درجات الحرارة المنخفضة ، لا تصل الحساسية والدقة إلى المستوى المطلوب.

تطبيقات قطاع المعدنين

فيما يلي تطبيقات الشريط المعدنين

أسئلة وأجوبة

1). ما هي الأجهزة التي تستخدم شريط ثنائي المعدن؟

يتم استخدام شريط ثنائي المعدن في أجهزة مثل إنذار الحريق ، والمراوح ، إلخ.

2). ماذا يحدث عند تسخين شريط ثنائي المعدن؟

  • عندما يتم تسخين شريط ثنائي المعدن ، فإن المعادن إما تتوسع أو تتشوه بناءً على خصائص معاملها الحراري.
  • الحالة 1: مع زيادة درجة الحرارة ، يتمدد الشريط باتجاه المعدن مع انخفاض قيمة معامل درجة الحرارة ، والذي يمكن ملاحظته في الشكل أدناه و
  • الحالة 2: عندما تنخفض درجة الحرارة ، يتمدد الشريط باتجاه المعدن بقيمة أعلى من معامل درجة الحرارة ، كما هو موضح أدناه.

3). هل الشريط ثنائي المعدن مستخدم في المراوح؟

نعم ، يتم استخدامها في المراوح لتحويل درجة الحرارة إلى إزاحة ميكانيكية.

4). لماذا تنحني الشرائط ثنائية المعدن؟

تنحني الشرائط ثنائية المعدن بسبب خاصية التمدد الحراري للمعادن.

5). هل يمكن استخدام شريط ثنائي المعدن مصنوع من النحاس والفضة في الترموستات؟

لا ، الشريط المعدني المصنوع من النحاس والفضة لا يمكن استخدامه في الترموستات. نظرًا لأن لديهم فرقًا ضئيلًا في خاصية التمدد الحراري.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن شريط معدنين الذي يعمل على اثنين من أهم عوامل التمدد الحراري ومعامل درجة الحرارة. عادة ما يكون ملف جهاز ميزان الحرارة يقيس درجة الحرارة. يتكون من شريطين معدنيين مختلفين ، حيث يتم لحام كلاهما معًا ويتم تثبيت أحد طرفيه وطرف آخر مجاني. تتمدد هذه المعادن أو تتشوه في درجات حرارة متفاوتة. وهي متوفرة في شكلين حلزوني ولولبي. حيث يتم استخدام مقياس الحرارة الشريطي الحلزوني ثنائي المعدن في المناطق الصناعية ، ويستخدم مقياس الحرارة الحلزوني ثنائي المعدن في المناطق الأقل حساسية. الميزة الرئيسية هي أنها توفر دقة تتراوح بين ± 2 إلى 5٪. إليك سؤال لك ، ما هي وظيفة الشريط المعدنين؟