موازين الحرارة ثنائية المعدن: مبادئ التشغيل والتطبيقات

تعتبر موازين الحرارة ثنائية المعدن أدوات مجربة وحقيقية لقياس درجة الحرارة في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، وتجمع بين التكلفة المنخفضة والصيانة المنخفضة مع سهولة التركيب والاستخدام والمعايرة.

 

في بعض الأحيان تكون تكنولوجيا القياس بسيطة للغاية ولكنها فعالة حتى أنها تصبح - وتظل - المعيار لعقود من الزمن. وهذا هو الحال مع ميزان الحرارة ثنائي المعدن (يسمى أيضًا مقياس الحرارة ثنائي المعدن)، حصل على براءة اختراع في أواخر القرن التاسع عشر.

 

مبدأ تشغيل موازين الحرارة ثنائية المعدن

كما يوحي الاسم، يعتمد تشغيل موازين الحرارة ثنائية المعدن على حقيقة أن المعادن المختلفة لها معاملات مختلفة للتمدد الحراري.

 

التمدد الحراري هو ظاهرة فيزيائية يتغير فيها المعدن أبعاده (الطول أو المساحة أو الحجم) استجابة لتغيرات درجة الحرارة؛ يحدث هذا لأن الزيادة في درجة الحرارة توفر طاقة حرارية لجزيئات المعدن، مما يجعلها تهتز بكثافة أكبر. ونتيجة لذلك، يزداد متوسط المسافة بين الجزيئات، مما يؤدي إلى التمدد الفيزيائي للمادة؛ وبالمثل، يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انكماش المادة. وبالتالي فإن هذه العملية قابلة للعكس، مما يعني أن المعدن يمكن أن يعود إلى أبعاده الأصلية إذا عادت درجة الحرارة إلى قيمتها الأولية.

 

ويعتمد تغير الأبعاد بسبب درجة الحرارة على عوامل مختلفة، منها نوع المعدن ومعامل التمدد الحراري الخاص به، وهو مقياس رقمي يشير إلى مدى تمدد معدن معين لكل درجة ارتفاع في درجة الحرارة؛ على سبيل المثال، مع وجود نفس الفرق في درجة الحرارة والطول الأولي، يتمدد الألومنيوم ضعف ما يتمدد الحديد.

 

يتم استغلال هذه الظاهرة في الشريط ثنائي المعدن، الذي يتكون من شريطين من معادن مختلفة، ملحومتين معًا: أحد طرفي الشريط ثابت، والطرف الآخر حر. في درجة حرارة الغرفة، يكون المعدنان متساويان في الطول، ولكن عند تسخين الشريط، يستطيل الألومنيوم أكثر من الحديد، مما يؤدي إلى انحناء الشريط.

 

بشكل عام، تطول المادة عند تسخينها وتتقلص عند تبريدها: ويكون السلوك متماثلًا تقريبًا.

 

الشريط ثنائي المعدن حساس للغاية للتغيرات في درجات الحرارة. وبالتالي، من الممكن بناء مقياس حرارة باستخدام الفرق في التمدد بين المعدنين.

 

في موازين الحرارة ثنائية المعدن، يتم لحام الشريطين المعدنيين، عادة الفولاذ والنحاس أو الفولاذ والنحاس، اعتمادًا على نطاق القياس، أو ربطهما معًا لتشكيل ملف حلزوني أو حلزوني، يتم وضعه داخل لمبة مقياس الحرارة. يتم تثبيت أحد الطرفين على طرف المصباح بينما يتم توصيل الطرف الآخر بمؤشر، مما يسمح للإبرة بالتحرك. عندما ترتفع درجة الحرارة، يتشوه الشكل الحلزوني، ويتحرك المؤشر على طول المقياس المتدرج؛ عندما تنخفض درجة الحرارة، يعود اللولب إلى حالته الأصلية، مما يعيد المؤشر إلى موضعه الأولي.

 

استخدامات موازين الحرارة ثنائية المعدن

توجد موازين الحرارة ثنائية المعدن في مجموعة واسعة من الصناعات العملية، مما يوفر قراءات موثوقة وغير مكلفة لدرجة الحرارة في الموقع للتطبيقات في:

النفط والغاز

الكيميائية والبتروكيماوية

الأغذية والمشروبات، مثل الأفران والغلايات وخطوط المعالجة

الصيدلة والتكنولوجيا الحيوية

معالجة المياه ومياه الصرف الصحي

المواد الأساسية مثل اللب والورق

 

كما أن تعدد استخدامات هذه الأدوات وتشغيلها البسيط يجعلها مثالية لما يلي:

التدفئة والتهوية ومعالجة الهواء، بما في ذلك خزانات المياه الساخنة والأنظمة الحرارية الشمسية

التبريد الصناعي

بناء آلة

الاختبارات والمختبرات

 

للاستخدام في التطبيقات ذات الضغط العالي أو الوسائط العدوانية، ضع مقياس الحرارة ثنائي المعدن في وعاء حراري. كما أن البئر الحراري يجعل من السهل تبديل/استبدال مقياس الحرارة دون إفراغ دائرة التسخين. في المواقف ذات الاهتزازات الكبيرة، تعمل تعبئة علبة السائل وبطانات التخميد على تقليل تذبذب المؤشر بشكل كبير.

 

ما آنشان Exact Instrument Co., Ltd. هي شركة دولية تصنيع ميزان الحرارة ثنائي المعدنص. تعمل شركتنا بشكل رئيسي في تصميم وإنتاج وبيع الأدوات وأنابيب الأدوات والصمامات والمنتجات الأخرى ذات الصلة.