Thermomètres bimétalliques : principes de fonctionnement et applications

Les thermomètres bimétalliques sont des instruments éprouvés pour mesurer la température dans une large gamme d'applications industrielles, combinant un faible coût et une maintenance réduite avec une installation, une utilisation et un étalonnage faciles.

 

Parfois, une technologie de mesure est si simple et pourtant si efficace qu’elle devient – et reste – la norme pendant des décennies. Tel est le cas du thermomètre bimétallique (également appelé thermomètre bimétallique), breveté à la fin des années 1800.

 

Principe de fonctionnement des thermomètres bimétalliques

Comme son nom l’indique, le fonctionnement des thermomètres bimétalliques repose sur le fait que différents métaux ont des coefficients de dilatation thermique différents.

 

La dilatation thermique est un phénomène physique dans lequel un métal modifie ses dimensions (longueur, surface ou volume) en réponse aux changements de température ; cela se produit parce qu'une augmentation de la température fournit de l'énergie thermique aux particules du métal, les faisant vibrer avec une plus grande intensité. En conséquence, la distance moyenne entre les particules augmente, entraînant une expansion physique du matériau ; de même, une diminution de température entraîne la contraction du matériau. Ce processus est donc réversible, c'est-à-dire que le métal peut reprendre ses dimensions d'origine si la température revient à sa valeur initiale.

 

Le changement de dimensions dû à la température dépend de divers facteurs, notamment le type de métal et son coefficient de dilatation thermique, une mesure numérique qui indique l'ampleur de la dilatation d'un métal particulier pour chaque degré d'augmentation de température ; par exemple, pour une même différence de température et une même longueur initiale, l’aluminium se dilate deux fois plus que le fer.

 

Ce phénomène est exploité dans le bilame, constitué de deux bandes de métaux différents, soudées ensemble : une extrémité de la bande est fixe, et l'autre extrémité est libre. À température ambiante, les deux métaux sont de longueur égale, mais lorsque la bande est chauffée, l'aluminium s'allonge plus que le fer, provoquant la courbure de la bande.

 

En général, un matériau s'allonge lorsqu'il est chauffé et se contracte lorsqu'il est refroidi : le comportement est approximativement symétrique.

 

Le bilame est très sensible aux variations de température ; ainsi, il est possible de construire un thermomètre en utilisant la différence de dilatation des deux métaux.

 

Dans les thermomètres bimétalliques, les deux bandes métalliques, généralement en acier et en cuivre ou en acier et en laiton, selon la plage de mesure, sont soudées ou liées ensemble pour former une spirale ou une bobine hélicoïdale, qui est placée à l'intérieur de l'ampoule du thermomètre. Une extrémité est fixée à la pointe de l'ampoule tandis que l'autre extrémité est reliée à un pointeur, permettant à l'aiguille de se déplacer. Lorsque la température augmente, la spirale se déforme et l'aiguille se déplace le long de l'échelle graduée ; lorsque la température diminue, la spirale revient à son état d'origine, ramenant l'aiguille à sa position initiale.

 

Utilisations des thermomètres bimétalliques

Les thermomètres bimétalliques sont utilisés dans une grande variété d'industries de transformation, fournissant des relevés de température sur site fiables et peu coûteux pour les applications dans :

Pétrole et gaz

Chimie et pétrochimie

Aliments et boissons, tels que fours, chaudières et lignes de traitement

Pharmaceutique et biotechnologie

Traitement de l'eau et des eaux usées

Matériaux de base, comme la pâte à papier et le papier

 

La polyvalence et la simplicité d'utilisation de ces instruments les rendent également idéaux pour :

Chauffage, ventilation et traitement de l'air, y compris les réservoirs d'eau chaude et les systèmes solaires thermiques

Réfrigération industrielle

Machine de construction

Tests et laboratoires

 

Pour une utilisation dans des applications avec des fluides haute pression ou agressifs, placez la tige du thermomètre bimétallique dans un doigt de gant. Un doigt de gant permet également de changer/remplacer facilement le thermomètre sans vider le circuit de chauffage. Dans les situations où les vibrations sont importantes, un remplissage de liquide et des bagues d'amortissement minimisent considérablement les oscillations du pointeur.

 

Ma anshan Exact Instrument Co., Ltd. est une société internationale fabrication de thermomètres bimétalliquesr. Notre société est principalement engagée dans la conception, la production et la vente d'instruments, de tuyaux et de vannes pour instruments et d'autres produits connexes.