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Calculateur de dilatation thermique et de flexibilité des tuyaux
Calculez la dilatation thermique, les dimensions requises de la boucle de dilatation et la contrainte thermique pour les systèmes de tuyauterie à l'aide de l'approximation de la poutre console guidée — une méthode de vérification simplifiée ; une analyse complète de flexibilité selon EN 13480 / ASME B31.3 nécessite un logiciel de calcul des contraintes de tuyauterie.
Résultats
Dilatation thermique
La dilatation thermique totale d'une canalisation est :
- α — coefficient de dilatation thermique (µm/m/°C)
- L — longueur du tuyau (m)
- ΔT — variation de température (°C)
Dimensionnement de la lyre de dilatation
Longueur requise de la branche de la boucle de dilatation pour absorber la dilatation sans dépasser la contrainte admissible :
- E — module d'élasticité (MPa)
- D — diamètre extérieur du tuyau (mm)
- Δ — dilatation thermique à absorber (mm)
- Sa — plage de contrainte admissible (MPa)
Il s'agit de l'approximation de la poutre console guidée (contrainte de flexion σ = 3·E·D·Δ/L² égalée à Sa), en supposant qu'une branche de la boucle absorbe la totalité de la dilatation. Elle est conservative pour une vérification préliminaire ; il ne s'agit pas d'une analyse complète de flexibilité conforme au code.
Méthode de la console guidée
La contrainte thermique si la tuyauterie est rigidement fixée aux deux extrémités (entièrement retenue) :
Tableau de référence CTE
| Matériau | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Acier au carbone | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Cuivre | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titane Gr.2 | 8.6 | 105 |
Compte tenu de ce qui précède : 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 / 1 000 = 64,8 mm
Lboucle = √(3 × 200 000 × 168,3 × 64,8 / 138) = √(4,74 × 10⁷) ≈ 6 886 mm ≈ 6,9 m
⚠️ Remarque : Il s'agit d'un calcul simplifié de poutre en porte-à-faux guidée. L'analyse réelle de la flexibilité des canalisations nécessite la prise en compte des raccordements, des changements de direction multiples et de l'emplacement des supports ; elle doit être effectuée à l'aide d'un logiciel d'analyse des contraintes pour les systèmes critiques.
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