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तापीय विस्तार कैलकुलेटर
20 से अधिक पदार्थों के लिए रेखीय और आयतनिक तापीय प्रसार की गणना करें। एंकरों के बीच पाइप का प्रसार, प्रसार लूप का आकार निर्धारण और विवश होने पर तापीय तनाव (σ = E·α·ΔT) की गणना करें।
विस्तार के परिणाम
रेखीय विस्तार
जहां α तापीय प्रसार गुणांक (CTE) है, जो 1/°C में व्यक्त किया जाता है, L₀ मूल लंबाई है, और ΔT तापमान परिवर्तन है।
आयतनिक विस्तार
समरूप पदार्थों के लिए, आयतनिक सीटीई लगभग रैखिक सीटीई का 3 गुना होता है।
ऊष्मीय तनाव (बाधित सदस्य)
जब विस्तार पूरी तरह से रुक जाता है (उदाहरण के लिए, दो कठोर एंकरों के बीच पाइप), तो परिणामी तनाव बहुत अधिक हो सकता है। यह गर्म होने पर संपीडन और ठंडा होने पर तन्यता होता है।
एक्सपेंशन लूप साइजिंग (सामान्य नियम)
जहाँ D पाइप का बाह्य व्यास (mm) है और Δ विस्तार (mm) है; परिणाम L mm में है। गुणक 66 गाइडेड-कैंटिलीवर सूत्र L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) से आता है जिसे कार्बन स्टील (E = 200 GPa, Sₐ = 138 MPa) के लिए मूल्यांकित किया गया है। अन्य सामग्रियों या अनुमति प्राप्त प्रतिबलों के लिए पूर्ण सूत्र का उपयोग करें (L, √(E/Sₐ) के रूप में स्केल होता है)। यह एक स्क्रीनिंग अनुमान है, पूर्ण कोड लचीलापन विश्लेषण नहीं।
व्यावहारिक उदाहरण
दिया गया: L₀ = 6000 मिमी, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa
ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76 मिमी
यदि विवश हो तो तापीय तनाव: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 एमपीए
विस्तार लूप (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m
सामग्री सीटीई डेटाबेस
| सामग्री | अल्फा (×10⁻⁶ /°C) | ई (जीपीए) | टिप्पणियाँ |
|---|---|---|---|
| कार्बन स्टील | 12.0 | 200 | एसए-516, पी265जीएच |
| निम्न मिश्रधातु इस्पात | 12.5 | 200 | 16Mo3, SA-387 |
| Cr-Mo स्टील (2.25Cr) | 12.0 | 205 | एसए-335 पी22 |
| स्टेनलेस 304 | 17.3 | 193 | 1.4301, 18Cr-8Ni |
| स्टेनलेस 316 | 16.0 | 193 | 1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo |
| स्टेनलेस 321 | 17.0 | 193 | 1.4541, टीआई-स्थिर |
| डुप्लेक्स 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| एल्युमिनियम 6061 | 23.6 | 69 | T6 स्वभाव |
| ताँबा | 17.0 | 117 | शुद्ध, एनील्ड |
| पीतल (CuZn30) | 20.0 | 110 | कारतूस पीतल |
| कांस्य (CuSn8) | 18.0 | 110 | फॉस्फोर कांस्य |
| टाइटेनियम जी.आर.2 | 8.6 | 103 | व्यावसायिक रूप से शुद्ध |
| निकेल 200 | 13.3 | 207 | शुद्ध निकल |
| इनकोनेल 625 | 12.8 | 207 | निकेल-क्रोम-मोलिब्डेनम |
| इनकोनेल 718 | 13.0 | 211 | निकेल-क्रोम-लोहा |
| ग्रे कच्चा लोहा | 10.5 | 110 | जीजी25 |
| तन्य कच्चा लोहा | 11.0 | 170 | जीजीजी40 |
| ठोस | 12.0 | 30 | मिश्रण के अनुसार भिन्न होता है |
| ग्लास (सोडा-लाइम) | 9.0 | 72 | खिड़की का शीशा |
| पीटीएफई (टेफ्लॉन) | 120.0 | 0.5 | बहुत उच्च सीटीई |
| एचडीपीई | 150.0 | 1.0 | पॉलीएथिलीन |
| पीवीसी | 80.0 | 3.0 | कठोर पीवीसी |
| इनवर 36 | 1.2 | 145 | अति निम्न सीटीई मिश्र धातु |
💡 नोट: CTE मान 20–100°C के लिए औसत मान हैं। उच्च तापमान या क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों के लिए, सामग्री मानकों से विशिष्ट डेटा का उपयोग करें।
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.
इस पृष्ठ पर वर्णित प्रक्रियाओं को Vibromera टीम द्वारा Balanset-1A का उपयोग करके विकसित और फील्ड में परीक्षित किया गया है, जो ऑन-साइट रोटर बैलेंसिंग के लिए एक पोर्टेबल डुअल-चैनल बैलेंसर और वाइब्रेशन एनालाइज़र है।
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko एक वाइब्रेशन एनालिसिस इंजीनियर हैं और Vibromera के फाउंडर व सीईओ हैं। पिछले 15 साल से अधिक समय से वे घूमने वाले उपकरणों को टेस्ट बेंच पर नहीं, बल्कि सीधे फील्ड में बैलेंस करते आ रहे हैं: मल्चर, औद्योगिक पंखे, क्रशर, सेंट्रीफ्यूज, शाफ्ट और स्पिंडल। इसी काम से Balanset इंस्ट्रूमेंट्स की शुरुआत हुई — इन्हें ऐसे टूल के रूप में डिज़ाइन किया गया था जिसे कोई विशेषज्ञ मशीन तक ले जाकर मौके पर अकेले इस्तेमाल कर सके, न कि लैबोरेटरी उपकरण के रूप में। Vibromera की स्थापना 2017 में हुई थी और 2023 से इसका मुख्यालय Porto, Portugal में है। Balanset लाइन का डेवलपमेंट, असेंबली और सपोर्ट — सब कुछ यहीं होता है। इसका फ्लैगशिप इंस्ट्रूमेंट Balanset-1A है, जो सिंगल- और टू-प्लेन बैलेंसिंग तथा वाइब्रेशन डायग्नोस्टिक्स के लिए एक पोर्टेबल एनालाइज़र है। Nikolai खुद कस्टमर सपोर्ट में, मुश्किल बैलेंसिंग मामलों को सुलझाने में और सॉफ्टवेयर के डेवलपमेंट में शामिल रहते हैं। वे दुनिया भर के ग्राहकों के साथ, किसी भी भाषा में काम करते हैं।