Ilmainen suunnittelutyökalu
Putken lämpölaajenemisen & joustavuuden laskuri
Laskee putkistojärjestelmien lämpölaajenemisen, tarvittavat paisuntalenkin mitat ja lämpöjännityksen käyttäen ohjatun ulokepalkin approksimaatiota — yksinkertaistettua esiseulontamenetelmää; täysi joustavuusanalyysi standardien EN 13480 / ASME B31.3 mukaan edellyttää putkijännitysten laskentaohjelmistoa.
Tulokset
Lämpölaajeneminen
Putkilinjan kokonaislämpölaajeneminen on:
- α — lämpölaajenemiskerroin (µm/m/°C)
- L — putken pituus (m)
- ΔT — lämpötilan muutos (°C)
Laajennussilmukan mitoitus
Vaadittava laajenemislenkin haaran pituus laajenemisen vaimentamiseksi ylittämättä sallittua jännitystä:
- E — kimmomoduuli (MPa)
- D — putken ulkohalkaisija (mm)
- Δ — absorboitava lämpölaajeneminen (mm)
- Sa — sallittu jännitysalue (MPa)
Tämä on ohjatun konsolin approksimaatio (taivutusjännitys σ = 3·E·D·Δ/L² asetettu yhtä suureksi kuin Sa), olettaen, että yksi lenkin haara ottaa vastaan koko laajenemisen. Menetelmä on konservatiivinen esiseulontaan; se ei ole täysi standardin mukainen joustavuusanalyysi.
Ohjattu ulokepalkkimenetelmä
Lämpöjännitys, jos putki on jäykästi kiinnitetty molemmista päistä (täysin estetty):
CTE-viitetaulukko
| Materiaali | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Hiiliteräs | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Kupari | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titaani Gr.2 | 8.6 | 105 |
Annettu: L = 30 m, CS (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
Lsilmukka = √(3 × 200 000 × 168,3 × 64,8 / 138) = √(4,74 × 10⁷) ≈ 6 886 mm ≈ 6,9 m
⚠️ Huomautus: Tämä on yksinkertaistettu ohjattu ulokepalkkilaskenta. Todellinen putkiston joustavuusanalyysi edellyttää haaraliitosten, useiden suunnanmuutosten ja tukien sijaintien huomioon ottamista, ja se tulisi suorittaa putkien jännitysanalyysiohjelmistolla kriittisissä järjestelmissä.
The classic guided cantilever formula for expansion loop leg length is:
L_loop = √(3 × E × D × Δ / S_a)
Where E is the elastic modulus (MPa), D is pipe OD (mm), Δ is thermal expansion (mm), and S_a is allowable stress range (MPa). This gives the minimum loop leg length in mm. It comes from the guided-cantilever bending stress σ = 3·E·D·Δ/L².
An expansion loop is needed when the thermal expansion of a straight pipe run would cause stresses exceeding the allowable range. As a rule of thumb, any run over 10 m with ΔT > 50°C should be checked. The fully restrained thermal stress σ = E·α·ΔT must be compared to the allowable stress.
Alternatives include:
- Bellows expansion joints — compact but require maintenance
- Slip joints — for large movements
- Natural flexibility — using existing direction changes (L-bends, Z-bends)
- Flexible pipe sections — braided hose for small sizes
Both are piping design codes. EN 13480 is the European metallic industrial piping standard, ASME B31.3 is the American process piping code. Both require flexibility analysis but use slightly different allowable stress formulations. The expansion loop formula is the same engineering principle in both.
CTE (Coefficient of Thermal Expansion, α) is a material property that defines how much a material expands per unit length per degree of temperature change. Higher CTE means more expansion. Stainless steel (α ≈ 17.3) expands about 44% more than carbon steel (α ≈ 12.0) for the same temperature change.
Tällä sivulla kuvatut menetelmät on kehittänyt ja kenttätestannut Vibromera-tiimi Balanset-1A-laitteella, joka on kannettava kaksikanavainen tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori roottoreiden tasapainotukseen paikan päällä.
Ammattimaiset kenttävärähtelyanalyysi- ja tasapainotuslaitteet. Käytössä yli 50 maassa.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko on värähtelyanalyysi-insinööri sekä Vibromeran perustaja ja toimitusjohtaja. Yli 15 vuoden ajan hän on tasapainottanut pyöriviä koneita kentällä eikä koepenkissä: silppureita, teollisuuspuhaltimia, murskaimia, linkoja, akseleita ja karoja. Juuri tästä työstä Balanset-laitteet ovat syntyneet — ne suunniteltiin työkaluksi, jonka asiantuntija voi kantaa koneen luo ja jota hän voi käyttää yksin paikan päällä, ei laboratoriolaitteiksi. Vibromera perustettiin vuonna 2017, ja vuodesta 2023 lähtien sen kotipaikka on ollut Porto Portugalissa. Balanset-sarjan kehitys, kokoonpano ja tuki tapahtuvat täällä. Lippulaivalaite on Balanset-1A, kannettava analysaattori yhden ja kahden tason tasapainotukseen sekä värähtelydiagnostiikkaan. Nikolai osallistuu henkilökohtaisesti asiakastukeen, vaikeiden tasapainotustapausten ratkaisemiseen ja ohjelmiston kehittämiseen. Hän palvelee asiakkaita ympäri maailmaa, millä tahansa kielellä.
