Vibromera.com را بشناسید — وب‌سایت بین‌المللی جدید ما. از Vibromera.com بازدید کنید →

ابزار مهندسی رایگان

ماشین حساب انبساط حرارتی

محاسبه انبساط حرارتی خطی و حجمی برای بیش از ۲۰ ماده. انبساط لوله بین لنگرها، اندازه حلقه انبساط و تنش حرارتی هنگام محدود شدن (σ = E·α·ΔT).

خطی و حجمیبیش از ۲۰ متریالتنش حرارتیانبساط لوله
پیش‌تنظیم‌های سریع

نتایج انبساط

انبساط خطی ΔL
—
انبساط (میلی‌متر)
—
انبساط بر حسب میکرومتر
—
انبساط بر حسب mil
—
طول جدید
—
کرنش ε
—
تنش حرارتی (در صورت محدود بودن)
—
نیروی حرارتی (در هر سانتی‌متر مربع مساحت)
—
انبساط حجمی ΔV
—
حلقه انبساط (لوله فولادی، قاعده کلی)
—

انبساط خطی

که در آن α ضریب انبساط حرارتی (CTE) بر حسب 1/°C، L₀ طول اولیه و ΔT تغییر دما است.

انبساط حجمی

برای مواد ایزوتروپیک، ضریب انبساط حجمی (CTE) تقریباً 3 برابر ضریب انبساط خطی (CTE) است.

تنش حرارتی (عضو مقید)

وقتی از انبساط کاملاً جلوگیری شود (مثلاً لوله بین دو لنگر صلب)، تنش حاصل می‌تواند بسیار زیاد باشد. این تنش برای گرمایش فشاری و برای سرمایش کششی است.

تعیین اندازه حلقه انبساط (قاعده سرانگشتی)

جایی که D قطر خارجی لوله (میلی‌متر) و Δ گسترش (میلی‌متر) است؛ نتیجه L به میلی‌متر است. ضریب 66 از فرمول تیر راهنما L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) برای فولاد کربنی (E = 200 گیاپا، Sₐ = 138 مگاپا) به دست آمده است. برای مواد دیگر یا تنش‌های مجاز، از فرمول کامل استفاده کنید (L به صورت √(E/Sₐ) مقیاس‌بندی می‌شود). این یک برآورد اولیه است، نه تحلیل کامل انعطاف‌پذیری کد.

مثال عملی

مثال - لوله فولادی کربنی ۶ متری، ΔT = ۸۰ درجه سانتیگراد

با توجه به: L₀ = 6000 میلی‌متر، α = 12 × 10⁻⁶ /°C، ΔT = 80°C، E = 200 گیگا پاسکال

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = ۵.۷۶ میلی‌متر

تنش حرارتی در صورت محدود شدن: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = ۱۹۲ مگاپاسکال

حلقه گسترش (DN100/OD 114 میلی‌متر): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m

پایگاه داده CTE مواد

موادآلفا (×۱۰⁻⁶ بر درجهٔ سلسیوس)E (گیگاپاسکال)یادداشت‌ها
فولاد کربنی12.0200SA-516، P265GH
فولاد کم آلیاژ12.520016Mo3، SA-387
فولاد کروم-مولیبدن (2.25Cr)12.0205SA-335 P22
فولاد ضد زنگ 30417.3193۱.۴۳۰۱، ۱۸Cr-۸Ni
فولاد ضد زنگ ۳۱۶16.0193۱.۴۴۰۱، ۱۶Cr-۱۰Ni-۲Mo
استیل ضد زنگ ۳۲۱17.0193۱.۴۵۴۱، پایدار شده با تیتانیوم
دوبلکس ۲۲۰۵13.02001.4462
آلومینیوم ۶۰۶۱23.669حالت T6
مس17.0117خالص، آنیل شده
برنج (CuZn30)20.0110برنج کارتریجی
برنز (CuSn8)18.0110فسفر برنز
تیتانیوم Gr.28.6103از نظر تجاری خالص
نیکل ۲۰۰13.3207نیکل خالص
اینکونل ۶۲۵12.8207نیکل-کروم-مولیبدن
اینکونل ۷۱۸13.0211نیکل-کروم-آهن
چدن خاکستری10.5110جی‌جی۲۵
چدن داکتیل11.0170جی‌جی‌جی۴۰
بتن12.030با ترکیب متفاوت است
شیشه (سودا-لایم)9.072شیشه پنجره
PTFE (تفلون)120.00.5CTE بسیار بالا
پلی اتیلن سنگین150.01.0پلی اتیلن
پی وی سی80.03.0پی وی سی سفت و سخت
اینوار ۳۶1.2145آلیاژ با CTE بسیار پایین

💡 توجه: مقادیر CTE مقادیر میانگین برای دمای ۲۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد هستند. برای کاربردهای دما بالا یا برودتی، از داده‌های خاص استانداردهای مواد استفاده کنید.

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.

روش‌های شرح داده‌شده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شده‌اند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابل‌حمل برای بالانس کردن روتور در محل است.

Vibromera — بالانس و آنالیز ارتعاشات قابل حمل. بیش از ۵۰ کشور.
اطلاعات بیشتر درباره دستگاه‌های بالانس Vibromera
دسته‌ها:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیان‌گذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس می‌کند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فن‌های صنعتی، سنگ‌شکن‌ها، سانتریفیوژها، شفت‌ها و اسپیندل‌ها. دستگاه‌های Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آن‌ها به‌عنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و به‌تنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه به‌عنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همین‌جا انجام می‌شود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تک‌صفحه‌ای و دوصفحه‌ای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرم‌افزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار می‌کند.

واتساپ
بالانسنت-۱A · ۱۹۷۵ یورواز مهندس بپرسید