دماپا

انبساط و انقباض در زتدگی و صنعت کاربردهای زیادی دارند. برای مثال در ساخت دماسنج های طبی و یا معمولی و یا در ساخت دماپا یا همان ترموستات. دماپا وسیله ای است که در صنعت و ماشین که احتیاج به خنک کردن است دما را تنظیم می‌کند. در این بخش به بررسی این وسیله و ذکر انواع آن می‌پردازیم.

قانون انبساط و انقباض کاربردهای فراوانی در صنعت دارد که می‌توان از این قانون در تنظیم دما استفاده کرد.

در اطراف ما مواد گوناگونی وجود دارند. این مواد دارای ویژگی ها و حالت های متفاوتی هستند. حالت ها و ویژگی های هر ماده به ساختار مولكولی و اتمی آن ماده مربوط می شود.

با قرار دادن میله های فلزی با جنس های مختلف در این وسیله می توان تفاوت انبساط آن ها را مشاهده نمود.

با استفاده از این خاصیت یعنی متفاوت بودن مقدار انبساط مواد مختلف ایستگاه هایی برای تنظیم دما ساخته شده اند. مثلاً در بعضی از وسایل خانگی مانند سماور و اتو برقی لازم است دما در درجه دلخواه تنظیم شود، یعنی از آن درجه بیشتر یا كمتر شود. دماپا (ترموستات) وسیله ای است كه برای این كار ساخته شده است. دماپا انواع گوناگونی دارد. در یك نوع دماپا، دو تیغه ی فلزی غیر هم جنس مطابق شكل به یك دیگر متصل شده اند. این دو تیغه در دمای معمولی هم طول هستند.

وقتی كه دماپا گرم شود، مس بیشتر از آهن منبسط می شود، در نتیجه دماپا به سمت آهن خم می شود. این خم شدن می تواند در خاموش و روشن كردن یك دستگاه برقی به ما كمك كند.

کاربرد ترموستات در اتومبیل

وظیفه ترموستات این است که مجرای آب خروجی سیلندر را ببندد و تا آبگرم نشده ترموستات اجازه خروج به آب را نداده و هنگامی که درجه حرارت آب موتور به حالت عادی رسید ترموستات باز شده و اجازه می دهد آب داخل رادیاتور سردشود. هنگامی که یک موتور سرد را روشن می کنند با راندمان حداکثرش کار نمی کند این پدیده به علت تقطیر شدن سوخت روی دیواره سیلندر تبادل حرارت زیاد اتاق احتراق و ویسگوزیته زیاد روغن است برای کم کردن این تأخیر حرارتی یک دستگاه تنظیم حرارتی در دستگاه سرد کننده قرار داده می شود این دماسنج که بین مجرای خروجی آب موتور و رادیاتور وجود دارد در مدتی که موتور گرم می شود مانع از جریان مایع سرد کننده از موتور به رادیاتور می شود در این مدت مایع به وسیله پمپ فقط داخل موتور می گردد.

یک دستگاه تنظیم حرارتی مجهز به دریچه ای است که درست زیر قسمتی است که قطعات فلزی قرار دارد که داخل آن از ماده‌ی فراری پرشده است که به محض گرم شدن در اثر انبساط دریچه را باز می کند و سبب جریان یافتن آب می شود در موقع کار با سرعت زیاد جریان مایع در دستگاه سرد کننده ممکن است سبب ارتعاش دستگاه تنظیم حرارتی شود که موجب کم شدن عمل آن می شود.

دستگاه تنظیم حرارتی یک حذف کننده ارتعاش دارد که به شکل قطعه کلاهی شکل در قسمت پایین دریچه واقع است محدود بودن جریان بین قطعات فلزی و انتهای دریچه لازمه اش وجود حذف ارتعاش است حتی زمانی که دستگاه تنظیم گفته شده کاملا باز شد باز هم مقداری از آب جاری درموتور بدون ورود در رادیاتور به وسیله پمپ دوباره به موتور بر می گردد اگر همه آب از رادیاتور عبور کند تبادل حرارت انجام خواهد شد. بنابراین هنگامی که برای راندمان خوب احتیاج باشد مثلا در موتورهای با نسبت تراکم خیلی بالا که باید حرارت را خوب حذف کرد تا از احتراق خود به خود جلوگیری شود.

انواع ترموستات

ترموستات فانوسی و ترموستات مومی

ترموستات فانوسی در قدیم مورد استفاده قرار می گرفت و در داخل آن الکل بود زمانی که الکل گرم می شد انبساط پیدا می کرد اما در ترموستات مومی کپسولی وجود دارد که درون آن موم یا پودری از کریستال های مخصوص قرار داده اند که در اثر افزایش درجه حرارت منبسط شده و پیستون متصل به آن را حرکت داده و دریچه ترموستات را باز می کند و زمانی که درجه حرارت موتور پایین است آب سرد ناشی از آن، موم یا کریستال ها را منقبض کرده و فنر ترموستات دریچه را می بندد.

ترموستات قارچی:

سوپاپ این ترموستات مانند قارچ بوده و روی یك فانوس قرار می گیرد. داخل فانوسی، ماده حساس مانند اتر یا الكل ریخته شده كه با افزایش دما حجم آن زیاد می شود كه خود به خود موجب انبساط فانوسی گردیده و لذا سوپاپ را باز می كند. هنگام سرد شدن آب موتور بر عكس حجم مایع داخل فانوسی كاهش یافته و فشار محیط فانوسی را جمع می نماید كه در نتیجه آن سوپاپ ترموستات بسته می شود.

ترموستات پروانه ای

در ترموستات پروانه ای سوپاپ به حالت چرخشی حركت می كند و معمولاً سیستم آن دو فلزی است.

ترموستات كریستالی:

این نوع ترموستات رایج تر از دو نوع قبل و ساختمان آن به این شرح است كه داخل یك كپسول، فلزهای خاص و یا پلاستیك ها ( پایه واكس) كه نسبت به حرارت حساس است به صورت دانه های سا چمه ای شكل پرشده است. در محیط سرد كریستال ها داخل كپسول منقبض شده است و فنر تر موستات سوپاپ را در تكیه كاهش می نشاند.

اما در محیط گرم كریستال ها انبساط شدید پیدا می كنند كه در نتیجه به پیستون ترموستات نیرو وارد كرده و بدنه كپسول حركت می كند و سوپاپ آن از تكیه گاهش بلند شده و آب از سر سیلندر به داخل رادیاتور جاری می شود. مجرای كوچكی روی سوپاپ ترموستات قرار دارد كه مجرای 5/1میلی متر را باز و بسته می كند. این مجرا برای تخلیه بخارات آب در هنگام بسته بودن سوپاپ تر موستات است.

درجه ترموستات در کارخانه سازنده تنظیم می شود و در صورت بروز نقص غیر قابل تنظیم خواهد بود برای مثال اگر درجه باز شدن ترموستاتی 82 درجه سانتیگراد باشد ولی در 71 درجه سانتیگراد باز شود نشان می دهد که ترموستات از تنظیم خارج شده است و اگر ترموستات در درجه حرارت پایین تر از حد مجاز خود باز شود موتور در وضعیت خیلی سرد کار خواهد کرد که موتور سرد معمولا دارای معایب زیر خواهد بود:

• مصرف سوخت افزایش می یابد.
• غلظت روغن کم می شود مصرف آن از حد مجاز زیادتر خواهد بود.
• سائیدگی سیلندر و رینگ ها پیستون زیاد می شود.
• با تشکیل اسید و تراکم رطوبت زیاد روغن را آلوده می کند و موجب سایش قطعات فلزی می شود.

از طرف دیگر اگر ترموستات در درجه حرارتی زیادتر از حد مجاز و تنظیم شده باز شود یا به علت نقص باز نشود، درجه حرارت موتور ناگهانی افزایش می یابد چنانچه در درجه حرارت زیاد کار کند احتمال جوش آمدن آب از دستگاه خنک کننده بسیار زیاد خواهد بود.

جوش آمدن آب ابتدا در فشار کم و درست در ورودی پمپ آب اتفاق می افتد در چنین حالتی مجرای آب در اثر بخار مسدود یا به عبارت دیگر وضعیت قفل بخار در دستگاه خنک کننده موتور ایجاد خواهد شد قطعات فلزی موتور قابلیت تحمل درجه حرارت 138 تا 149 در جه سانتیگراد را دارند در این درجه حرارت، روغن موتور شروع به شل شدن می کند و در وضعیت جوش آمدن درجه حرارت موتور به 371 تا 482 درجه سانتیگراد افزایش می یابد این میزان درجه حرارت می تواند سوپاپ های دود و کاسه نمدها را از وضعیت اصلی خود خارج کند یا ممکن است آنها را بسوزاند، در این حالت انفجار زودرس و  روغن سوزی نیز اتفاق می افتد و گیر پاژ و خرابی کامل موتور دوراز انتظار نخواهد بود به همین دلیل است که ترموستات طراحی و ساخته شده است.

ترموستات دقیق و سالم باید شرایط زیر را داشته باشد:

• در محدوده درجه حرارت تنظیم شده شروع به باز شدن کند.
• در درجه حرارت تنظیم شده کاملا باز شود.
• حداکثر مقدار آب سیستم خنک کننده از طریق آن به رادیاتور جریان یابد.
• پس از بسته شدن جریان آب رادیاتور بیشتر از مقدار مجاز نباشد.

نصب و بازدید ترموستات

ترموستات دستگاهی یک بار مصرف و غیر قابل تعمیر می باشد در موقع نصب باید به علامت فلش روی آن دقت شود و اگر ترموستات در محدوده درجه حرارت مجاز تعیین شده باز و بسته نشود و موتور خیلی داغ و یا سرد باشد باید فوراً آن را تعویض کرد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا