ترمومتر بی متال (دماسنج بی متال)

یک نوار بی متال از دو فلز A و B به هم چسبیده ساخته می شود که دارای ضریب انبساط حرارتی متفاوتی هستند.

این ترمومتر ها از دو اصل زیر پیروی می کنند:

1. همه فلزات در اثر تغییرات دما منبسط یا منقبض می شوند.
2. میزان انبساط و انقباض در فلزات به ضریب انبساط حرارتی آن ها بستگی دارد. و این ضریب انبساط حرارتی برای فلزات مختلف با هم فرق دارد. از این تفاوت در میزان انبساط فلزات که متناسب با تغییرات دمایی است برای ایجاد انحراف در عقربه ها استفاده می شود.

ترمومتر بی متالی یک نوار بی متالی دارد. این نوار از دو نوار نازک فلزی که ضریب انبساط متفاوتی دارند تشکیل شده. این دو نوار فلزی با لحیم کاری، جوشکاری یا روکش به یکدیگر متصل می شوند تا حرکت نسبی بین آنها متوقف شود.

ویدئوی مقایسه عملکرد ترمومتر بی متال و گازی

در زمینه مقایسه عملکرد ترمومتر بی متال و گازی یک ویدئوی زبان انگلیسی داریم که در موسسه موتور درایو ترجمه و به صورت حرفه ای ویرایش و زیرنویس شده است. (مدت زمان ویدئو 2:45 دقیقه و حجم آن در کیفیت 480P تقریبا 6 مگابایت می باشد) این ویدئوی جذاب را از دست ندهید.

شکل بالا، یک پیچه ی بی متالی از یک ترمومتر بی متال را نشان می دهد که به گرمای شعله واکنش نشان می دهد.

نوار بیمتال به شکل یک میله کانتیلوری است. افزایش دما منجر به انحراف سر آزاد نوار می شود (به تصاویر دقت کنید) این انحرافات به صورت خطی می باشد و می تواند نمایانگر تغییرات دما باشد.

شعاع انحنای نوار بی متال که در ابتدا مسطح بود با استفاده از رابطه زیر تعیین می شود.

که  در آن:

R: شعاع انحنا در دمای T2.

T: ضخامت کل نوار بی متال

m=t1/t2 : ضخامت فلز با انبساط کمتر/ ضخامت فلز با انبساط بیشتر

άl: ضریب انبساط فلزی که انبساط آن کمتر است

άh: ضریب انبساط فلزی که انبساط آن بیشتر است

T1: دمای اولیه

T2: دما

بیایید حالتی را در نظر بگیریم که نوار بی متال به شکل کانتیلور با طول L است. (به تصویر دقت کنید). α_A, α_B  ضریب انبساط حرارتی فلز A و B هستند.

فرض بر این است که نوار وقتی در معرض تغییر دما قرار می گیرد از طریق یک قوس دایره ای خم می شود. ضخامت هر فلز تشکیل دهنده نوار t/2 است.

بنابر این:

در صورتی که یکی از فلزات دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین باشد، مثلاً در فلز B، αB≈ 0 باشد.

از این رو؛

از رابطه بالا مشخص می شود که اگر یک انتهای نوار بی متال ثابت باشد، انحراف انتهای آزاد نشان دهنده مستقیم دمای نوار است.

1. ضریب انبساط
2. مدول الاستیسیته
3. حد الاستیک بعد از نورد سرد.
4. رسانایی الکتریکی.
5. شکل پذیری.
6. قابلیت متالورژیکالی.

شکل های رایج سنسورهای ترمومتر بی متال را لیست کرده ایم.

• مدل پیچه ای
• مدل حلزونی
• مدل کانتیلور
• مدل تخت

فلزات مورد استفاده در نوارهای بی متال عبارتند از:

 فلزات با انبساط زیاد:

• برنج
• آلیاژ نیکل آهن با کروم و منگنز.

 فلزات با انبساط کم:

• اینوار (آلیاژ نیکل و آهن).

کاربرد های بی متال و ترمومتر بی متال:

• نوار بی متال در دستگاه های کنترل استفاده می شود.
• نوار مارپیچ در ترموستات های تهویه مطبوع استفاده می شود.
• نوار مارپیچ برای کاربردهای فرآیندی مانند پالایشگاه ها، مشعل های نفتی، ولکانیزکننده تایر و غیره استفاده می شود.

مزایای ترمومتر بی متال:

• آن ها ساده، قوی و ارزان هستند.
• دقت آنها بین +یا- 2% تا 5% مقیاس است.
• آن ها می توانند تا 50٪ بیش از محدوده دمایی را تحمل کنند.
• آن ها را می توان در جایی که از دماسنج جیوه ای در شیشه استفاده می شود استفاده کرد.

محدودیت های ترمومتر بی متال

برای دمای بالای 400 درجه سانتیگراد توصیه نمی شوند.

هنگامی که به طور منظم استفاده می شود، بی متال ممکن است برای همیشه تغییر شکل دهد، که به نوبه خود باعث ایجاد خطا می شود.

منبع؛  instrumentationtools.com