تعریف انواع ترموستات در صنایع

تعریف انواع ترموستات در صنایع:
بدون شک امروزه باید برای کنترل دمای خانه از وسیله ای استفاده و دمای مطلوب را روی آن تنظیم کنیم. این وسیله «ترموستات» (Thermostat) یا دماپا نامیده می شود.

ترموستات یک اصطلاح جدید است که از دو واژه قدیمی یونانی «ترمو» (thermo) به معنی گرما و «ستات» (statos) به معنی ایستادن تشکیل شده است.

با توجه به همین موارد و نام ترموستات می توانیم بگوییم که ترموستات «دما را نگه می دارد.» وقتی خانه بسیار سرد باشد، ترموستات سیستم گرمایش را روشن می کند و وقتی دما به سطحی رسید که از قبل آن را تنظیم کرده ایم، ترموستات سیستم گرمایش را قطع خواهد کرد.

بین ترموستات و ترمومتر یا همان دماسنج تفاوت وجود دارد. ترمومتر وسیله ای است که دما را اندازه می گیرد، در حالی که ترموستات دما را در سطح مشخصی نگه می دارد.

شکل زیر یک ترموستات الکترونیکی را نشان می دهد که دما اتاق را روی 22٫9 درجه سانتی گراد تنظیم می کند. این ترموستات متفاوت از ترموستات مکانیکی عمل می کند.

ترموستات چگونه کار می کند؟
اما ترموستات چگونه کار می کند؟ اغلب مواد با گرم شدن بزرگ تر و به عبارت بهتر منبسط می شوند و هنگام سرد شدن دچار انقباض خواهند شد.

ترموستات های مکانیکی از همین ایده بهره می برند (که انبساط حرارتی نامیده می شود) و یک مدار الکتریکی را قطع و وصل می کنند. دو نوع ترموستات رایج ترموستات با نوار بی متال یا نوار دو فلزی (Bimetallic Strip) و ترموستات گازی (Gas-filled Bellows) است.

ترموستات بی متال:
یک ترموستات عادی از دو قطعه فلز مختلف تشکیل شده که به هم چسبانده شده اند و چیزی را تشکیل می دهند که یک نوار دوفلزی یا بی متال نامیده می شود. نوار به عنوان یک کلید یا پل در یک مدار الکتریکی عمل می کند که به سیستم گرمایش خانه متصل شده است.

وقتی کلید وصل می شود، در نوار جریان عبور می کند و گرمایش برقرار خواهد شد. وقتی نوار گرم شود، یکی از فلزها بیشتر از دیگری منبسط می شود و کل نوار اندکی خم خواهد شد. در نتیجه، مدار را باز خواهد کرد و کلید بالا خواهد رفت و در نتیجه آن، برق سریعاً قطع خواهد شد. این قطعی موجب قطع شدن سیستم گرمایش و در نتیجه، خنک شدن اتاق می شود.

اما پس از آن چه چیزی رخ خواهد داد؟ وقتی اتاق سرد شد، نوار نیز سرد می شود و از حالت خم شدگی به شکل قبلی خود باز می گردد. این اتفاق چه زود و چه دیر رخ دهد، نوار در مدار قرار می گیرد و مجدداً موجب برقراری جریان و در نتیجه، وصل شدن سیستم گرمایش می شود.

با تنظیم مقدار دما، می توانیم دمایی را که در آن سیستم گرمایش قطع یا وصل می شود، تعیین کنیم. از آنجا که انبساط و تماس نوار مقداری زمان می برد، گرمایش به صورت مداوم و هر چند ثانیه یک بار قطع و وصل نمی شود.

بسته به اینکه خانه چگونه عایق بندی شده باشد، ممکن است یک ساعت و حتی بیشتر طول بکشد که ترموستات پس از خاموش شدن مجدداً روشن شود.

مراحل عملکرد ترموستاتی بی متال به صورت زیر است:

• با استفاده از دکمه چرخان روی صفحه مدرج می توان دمایی را که در آن ترموستات قطع یا وصل می کند تنظیم کرد.
• دکمه از طریق یک مدار به سنسور دما (یک نوار بی متال که در شکل به صورت آبی و قرمز نشان داده شده) متصل شده است که یک مدار الکتریکی را با خم شدن قطع و وصل می کند.
• نوار بی متال (دو فلز) از دو نوار فلزی جدا تشکیل شده که به هم چسبانده شده اند؛ یک فلز برنجی (آبی) و یک فلز آهنی (قرمز).
• هنگام بالا رفتن دما، آهن کمتر از برنج منبسط می شود، بنایراین، نوار بی متال با افزایش دما دچار انحنا می شود.
• نوار بی متال بخشی از یک مدار الکتریکی (مسیر خاکستری) را تشکیل می دهد. وقتی نوار خنک می شود، انحراف دارد؛ بنابراین، مانند یک کلید در یک مدار الکتریکی عمل می کند که می تواند جریان را از خود عبور دهد. مدار وصل شده و در نتیجه گرمایش برقرار می شود. وقتی نوار گرم تر شود، خم شده و مدار قطع خواهد شد. در نتیجه، جریان الکتریکی وجود نخواهد داشت. اکنون مدار قطع است.

ترموستات گازی:
یکی از معایب ترموستات بی متال این است که فرایند گرم یا سرد شدن مدت زیادی طول می کشد و این ترموستات ها واکنش سریعی نسبت به تغییرات دما ندارند. یک طراحی جایگزین برای ترموستات ها این است که ترموستات تغیییرات دما را با یک جفت دیسک فلزی که گاز بین آن ها پر شده سریع تر حس کند.

این دیسک ها سطح بزرگی دارند و می توانند سریع تر نسبت به گرما پاسخ دهند. این دیسک ها موج دار هستند تا قابل ارتجاع و انعطاف پذیر باشند. وقتی اتاق گرم می شود، گاز درون صفحه ها منبسط شده و موجب جدا شدن دیسک ها از هم می شود.

دیسک داخلی یک میکروسوئیچ را در میانه ترموستات جابه جا می کند. وظیفه این میکروسوئیچ قطع و وصل مدارالکتریکی و تنظیم مجدد دما است.

وقتی اتاق سرد شود، گاز درون صفحات منقبض شده و دیسک های فلزی به سمت هم جابه جا می شوند. دیسک داخلی از میکروسوئیچ دور می شود و مدار را وصل کرده و مجدداً گرمایش را روشن می کند.

این نوع ترموستات ها را می توان در موارد دیگر، مانند خودروهای قدیمی نیز یافت. در برخی موارد این ترموستات ها با یک مایع فرّار (با نقطه جوش پایین) مانند الکل رقیق شده پر می شوند. مواد شیمیایی درون این ترموستات ها به دماهایی بستگی دارد که قرار است در آن عمل کنند.

ترموستات مومی:
طبق آنچه گفتیم، همه ترموستات های مکانیکی (غیر الکتریکی)، از موادی استفاده می کنند که اندازه یا شکل آن ها در اثر گرما تغییر می کند. ترموستات های بی متال مبتنی بر انبساط فلزها در هنگام گرم شدن هستند و ترموستات های گازی به انبساط گازها وابسته اند.

بعضی از ترموستات ها از تغییر حالت ماده از مایع به گاز بهره می برند. ترموستات مومی رایج ترین این نوع ترموستات ها است که در شیرهای رادیاتورهای خانگی، موتور خودروها و میکسرهای دوش آب به کار می رود.

با تغییر دما، موم ذوب می شود (حالت آن از جامد به مایع تغییر می کند)، بسیار منبسط می شود و میله ای را از محفظه به بیرون می راند که چیزی را روشن یا خاموش می کند (عملکرد سیستم خنک کاری موتور خودرو یا تنظیم ترکیب آب سرد و گرم در دوش آب و…). ترموستات مومی در شرایط سخت درون موتور خودرو ماندگارتر و قابل اعتمادتر است.

شیرهای ترموستاتی رادیاتور:
شیرهای دما که معمولاً در رادیاتورهای گرمایش مرکزی به کار می روند از ترموستات های مومی استفاده می کنند.

وقتی رادیاتور گرم می شود و دما به اندازه ای می رسد که آن را از پیش تنظیم کرده ایم، شیر مومی منبسط شده و جریان آب درون رادیاتور را تا جایی کاهش می دهد که مجدداً دما کاهش پیدا کند.

این شیرهای دارای ترموستات اگر در اتاق ها مورد استفاده قرار گیرند، از گرم شدن بیش از حد اتاق جلوگیری می کنند و در نتیجه موجب کاهش مصرف انرژی و کاهش هزینه خواهند شد.

ترموستات های هوشمند مبتنی بر اینترنت:
اغلب انسان ها یک سوم از شبانه روز را در خانه می گذرانند و سایر ساعت شبانه روز بیرون در محل کار یا در حال مسافرت هستند.

به طور معمول، یک پروگرمر یا ترموستات در خانه وجود دارد که سیستم گرمایش را با توجه به زمان روز یا دما روشن یا خاموش کند.

اما این سیستم در زمانی مفید است که در بهترین شرایط باشیم. به طور پیش فرض، برای جلوگیری از سرد شدن خانه، بسیاری از ما فقط گرما را زیاد می کنیم و مقدار زیادی انرژی و پول صرف می کنیم. این مشکل را جدیدترین نسل از ترموستات های هوشمند حل کرده اند.

این ترموستات ها یاد می گیرند که شما درجه حرارت را در ساعات مختلف شبانه روز یا در طول هفته چگونه تغییر می دهید و آن را با دما و رطوبت مورد نظر مقایسه کرده و به طور خودکار در آینده اعمال می کنند.