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).
نتائج التوسع
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
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
| مادة | α (×10⁻⁶ /درجة مئوية) | E (جيبا) | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| الفولاذ الكربوني | 12.0 | 200 | SA-516، P265GH |
| الفولاذ منخفض السبائك | 12.5 | 200 | 16Mo3، SA-387 |
| فولاذ الكروم والموليبدينوم (2.25 كروم) | 12.0 | 205 | SA-335 P22 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | 17.3 | 193 | 1.4301، 18Cr-8Ni |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 316 | 16.0 | 193 | 1.4401، 16Cr-10Ni-2Mo |
| ستانلس ستيل 321 | 17.0 | 193 | 1.4541، مثبت بالتيتانيوم |
| دوبلكس 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| ألومنيوم 6061 | 23.6 | 69 | درجة حرارة T6 |
| نحاس | 17.0 | 117 | نقي، مُلدّن |
| النحاس الأصفر (CuZn30) | 20.0 | 110 | خرطوشة نحاسية |
| البرونز (CuSn8) | 18.0 | 110 | برونز الفوسفور |
| تيتانيوم من الدرجة الثانية | 8.6 | 103 | نقي تجارياً |
| نيكل 200 | 13.3 | 207 | نيكل نقي |
| إنكونيل 625 | 12.8 | 207 | نيك-كروم-موليبدينوم |
| إنكونيل 718 | 13.0 | 211 | نيكل-كروم-حديد |
| حديد الزهر الرمادي | 10.5 | 110 | GG25 |
| حديد الزهر المطاوع | 11.0 | 170 | GGG40 |
| أسمنت | 12.0 | 30 | يختلف باختلاف المزيج |
| زجاج (صودا-جير) | 9.0 | 72 | زجاج النوافذ |
| PTFE (التفلون) | 120.0 | 0.5 | معدل اعتلال الدماغ الرضحي المزمن مرتفع للغاية |
| البولي إيثيلين عالي الكثافة | 150.0 | 1.0 | البولي إيثيلين |
| مادة PVC | 80.0 | 3.0 | مادة PVC صلبة |
| إنفار 36 | 1.2 | 145 | سبيكة 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.
