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Rechner für die thermische Ausdehnung und Flexibilität von Rohren
Berechnen Sie thermische Ausdehnung, erforderliche Abmessungen von Ausdehnungsschleifen und thermische Spannung für Rohrleitungssysteme mit der Approximation als geführter Kragträger - eine vereinfachte Screening-Methode; eine vollständige Flexibilitätsanalyse nach EN 13480 / ASME B31.3 erfordert Rohrspannungssoftware.
Ergebnisse
Wärmeausdehnung
Die gesamte thermische Ausdehnung einer Rohrleitung beträgt:
- α — Wärmeausdehnungskoeffizient (µm/m/°C)
- L — Rohrlänge (m)
- ΔT — Temperaturänderung (°C)
Dimensionierung der Dehnungsschleife
Die erforderliche Schenkellänge der Dehnungsschleife, um die Dehnung aufzunehmen, ohne die zulässige Spannung zu überschreiten:
- E — Elastizitätsmodul (MPa)
- D — Rohraußendurchmesser (mm)
- Δ — zu absorbierende Wärmeausdehnung (mm)
- SA — zulässiger Spannungsbereich (MPa)
Dies ist die Näherung für einen geführten Kragträger (Biegespannung σ = 3·E·D·Δ/L² gleich SA), wobei angenommen wird, dass ein Schleifenschenkel die gesamte Ausdehnung aufnimmt. Dies ist für eine Vorabschätzung konservativ; es ersetzt keine vollständige Flexibilitätsanalyse nach Regelwerk.
Geführte Kragarmmethode
Die thermische Spannung, wenn das Rohr an beiden Enden starr befestigt ist (vollständig eingespannt):
CTE-Referenztabelle
| Material | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Kohlenstoffstahl | 12.0 | 200 |
| Edelstahl 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Kupfer | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titan Gr.2 | 8.6 | 105 |
Gegeben: L = 30 m, Stahl (α = 12,0, E = 200 GPa = 200.000 MPa), ΔT = 180 °C, OD = 168,3 mm, SA = 138 MPa
Δ = 12,0 × 30 × 180 / 1000 = 64,8 mm
LSchleife = √(3 × 200.000 × 168,3 × 64,8 / 138) = √(4,74 × 10⁷) ≈ 6.886 mm ≈ 6.9 m
⚠️ Hinweis: Dies ist eine vereinfachte Berechnung für einen geführten Kragarm. Die tatsächliche Flexibilitätsanalyse von Rohrleitungen erfordert die Berücksichtigung von Abzweigverbindungen, mehreren Richtungsänderungen und Stützpositionen und sollte für kritische Systeme mit einer Software zur Rohrleitungsspannungsanalyse durchgeführt werden.
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