تعرَّف على Vibromera.com — موقعنا الدولي الجديد. زوروا Vibromera.com →

أداة هندسية مجانية

حاسبة التمدد الحراري

احسب التمدد الحراري الخطي والحجمي لأكثر من 20 مادة. تمدد الأنابيب بين نقاط التثبيت، وتحديد حجم حلقة التمدد، والإجهاد الحراري عند التقييد (σ = E·α·ΔT).

خطي وحجميأكثر من 20 مادةالإجهاد الحراريتوسيع الأنابيب
الإعدادات المسبقة السريعة

نتائج التوسع

التمدد الخطي ΔL
—
التمدد بالمليمتر
—
التمدد بالميكرومتر
—
التوسع بالمليمترات
—
نيو تايم
—
الإجهاد ε
—
الإجهاد الحراري (في حالة التقييد)
—
القوة الحرارية (لكل سنتيمتر مربع من المساحة)
—
التمدد الحجمي ΔV
—
حلقة التمدد (أنبوب فولاذي، قاعدة عامة)
—

التوسع الخطي

حيث α هو معامل التمدد الحراري (CTE) بوحدة 1/°C، و L₀ هو الطول الأصلي، و ΔT هو التغير في درجة الحرارة.

التمدد الحجمي

بالنسبة للمواد المتجانسة، يكون معامل التمدد الحراري الحجمي حوالي 3 أضعاف معامل التمدد الحراري الخطي.

الإجهاد الحراري (العنصر المقيد)

عندما يُمنع التمدد تمامًا (مثلًا، أنبوب بين مرساة صلبة)، قد يكون الإجهاد الناتج مرتفعًا جدًا. يكون هذا الإجهاد ضاغطًا عند التسخين وشدًا عند التبريد.

تحديد حجم حلقة التوسعة (قاعدة عامة)

حيث D هو القطر الخارجي للأنبوب (mm) وΔ هو التمدد (mm)؛ وتكون النتيجة L بالـ mm. يأتي العامل 66 من صيغة الكابولي الموجَّه L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) بعد تقييمها للفولاذ الكربوني (E = 200 GPa، Sₐ = 138 MPa). بالنسبة إلى المواد الأخرى أو الإجهادات المسموح بها الأخرى، استخدم الصيغة الكاملة (تتدرج L مع √(E/Sₐ)). هذا تقدير فرز أولي، وليس تحليل مرونة كاملًا وفق الكود.

مثال عملي

مثال - أنبوب فولاذي كربوني بطول 6 أمتار، فرق درجة الحرارة = 80 درجة مئوية

المعطيات: L₀ = 6000 مم، α = 12 × 10⁻⁶ /°C، ΔT = 80°C، E = 200 جيجا باسكال

ΔL = 12×10⁻⁶ × 6000 × 80 = 5.76 مم

الإجهاد الحراري في حالة التقييد: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 ميجا باسكال

حلقة التمدد (DN100/OD 114 مم): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m

قاعدة بيانات المواد CTE

مادةα (×10⁻⁶ /درجة مئوية)E (جيبا)ملاحظات
الفولاذ الكربوني12.0200SA-516، P265GH
الفولاذ منخفض السبائك12.520016Mo3، SA-387
فولاذ الكروم والموليبدينوم (2.25 كروم)12.0205SA-335 P22
الفولاذ المقاوم للصدأ 30417.31931.4301، 18Cr-8Ni
الفولاذ المقاوم للصدأ 31616.01931.4401، 16Cr-10Ni-2Mo
ستانلس ستيل 32117.01931.4541، مثبت بالتيتانيوم
دوبلكس 220513.02001.4462
ألومنيوم 606123.669درجة حرارة T6
نحاس17.0117نقي، مُلدّن
النحاس الأصفر (CuZn30)20.0110خرطوشة نحاسية
البرونز (CuSn8)18.0110برونز الفوسفور
تيتانيوم من الدرجة الثانية8.6103نقي تجارياً
نيكل 20013.3207نيكل نقي
إنكونيل 62512.8207نيك-كروم-موليبدينوم
إنكونيل 71813.0211نيكل-كروم-حديد
حديد الزهر الرمادي10.5110GG25
حديد الزهر المطاوع11.0170GGG40
أسمنت12.030يختلف باختلاف المزيج
زجاج (صودا-جير)9.072زجاج النوافذ
PTFE (التفلون)120.00.5معدل اعتلال الدماغ الرضحي المزمن مرتفع للغاية
البولي إيثيلين عالي الكثافة150.01.0البولي إيثيلين
مادة PVC80.03.0مادة PVC صلبة
إنفار 361.2145سبيكة ذات معامل تمدد حراري منخفض للغاية

💡 ملاحظة: تمثل قيم معامل التمدد الحراري المتوسطات لدرجات حرارة تتراوح بين 20 و100 درجة مئوية. أما بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية أو منخفضة للغاية، فيُرجى استخدام بيانات محددة من معايير المواد.

CTE (α) measures how much a material changes size per degree of temperature change. Units: µm/(m·°C) or equivalently 10⁻⁶/°C.

Example: Steel α ≈ 12 means a 1-meter bar grows 12 µm (0.012 mm) for each 1°C rise. Over 100°C, that's 1.2 mm — significant for precision machinery and piping.

When a member is fully restrained (can't expand freely), the thermal stress is:

σ = E × α × ΔT

For carbon steel at ΔT = 100°C: σ = 200,000 MPa × 12×10⁻⁶ × 100 = 240 MPa. This is close to the yield strength! Always check that constrained thermal stresses don't exceed allowable values.

Linear: Change in one dimension. ΔL = α × L₀ × ΔT

Volumetric: Change in volume. ΔV ≈ 3α × V₀ × ΔT (for isotropic materials).

Volumetric expansion matters for enclosed fluids (tanks, pipes), sealed containers, and precision assemblies.

Guided-cantilever formula: L = √(3 × E × D × Δ / Sₐ) with E in MPa, D and Δ in mm, Sₐ in MPa (L in mm). Rule of thumb for carbon steel (E ≈ 200 GPa, Sₐ ≈ 138 MPa): L ≈ 66 × √(D × Δ) where D = pipe OD (mm) and Δ = expansion (mm).

For DN100 pipe (OD 114 mm) with 6 mm expansion: L ≈ 66 × √(114 × 6) ≈ 1,700 mm ≈ 1.7 m.

Alternatives to loops: bellows expansion joints, sliding supports, changes of direction in routing.

Yes. CTE generally increases with temperature. The values in our database are mean values for the 20–100°C range.

  • Cryogenic: CTE is lower (sometimes much lower)
  • High-temp (>500°C): CTE increases 10–30% above room-temp values
  • Near phase changes: CTE can change dramatically

For critical applications, use specific material data from standards (ASME II-D, EN 13480) for your exact temperature range.

الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.

Vibromera — أجهزة موازنة محمولة وتحليل الاهتزازات. أكثر من 50 دولة.
تعرّف على المزيد حول أجهزة موازنة Vibromera
فئات:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko مهندس تحليل اهتزازات ومؤسس شركة Vibromera ورئيسها التنفيذي. منذ أكثر من 15 عامًا يوازن المعدات الدوارة في الموقع لا على منصة اختبار: آلات التقطيع، والمراوح الصناعية، والكسارات، وأجهزة الطرد المركزي، والأعمدة، ومغازل التشغيل. من هذا العمل وُلدت أجهزة Balanset — فقد صُممت كأداة يستطيع الأخصائي حملها إلى الآلة واستخدامها بمفرده في الموقع، لا كمعدات مختبرية. تأسست Vibromera عام 2017، ومقرها منذ عام 2023 في بورتو بالبرتغال. هنا يجري تطوير سلسلة Balanset وتجميعها ودعمها. الجهاز الرئيسي هو Balanset-1A، وهو محلل محمول للموازنة في مستوى واحد ومستويين ولتشخيص الاهتزازات. يشارك Nikolai شخصيًا في دعم العملاء، وفي معالجة حالات الموازنة الصعبة، وفي تطوير البرنامج. وهو يعمل مع عملاء في جميع أنحاء العالم، وبأي لغة.

واتساب
بالانسيت-1أ - €1975اسأل المهندس