Nemokamas inžinerinis įrankis
Vamzdžių šiluminio plėtimosi ir lankstumo skaičiuoklė
Apskaičiuokite šiluminį plėtimąsi, reikalingus kompensacinės kilpos matmenis ir šiluminį įtempį vamzdynų sistemoms, naudodami vedamos konsolės aproksimaciją — supaprastintą atrankinį metodą; pilnai lankstumo analizei pagal EN 13480 / ASME B31.3 reikia vamzdžių įtempių programinės įrangos.
Rezultatai
Šiluminis plėtimasis
Bendras vamzdžio šiluminis plėtimasis yra:
- α — šiluminio plėtimosi koeficientas (µm/m/°C)
- L — vamzdžio ilgis (m)
- ΔT — temperatūros pokytis (°C)
Išsiplėtimo kilpos dydžio nustatymas
Reikalingas išsiplėtimo kilpos ilgis, kad sugertų išsiplėtimą neviršijant leistino įtempio:
- E — tamprumo modulis (MPa)
- D — vamzdžio išorinis skersmuo (mm)
- Δ — absorbuojamas šiluminis plėtimasis (mm)
- Sa — leistinas įtempių diapazonas (MPa)
Tai yra kreipiamos konsolės aproksimacija (lenkimo įtempis σ = 3·E·D·Δ/L² prilyginamas Sa), darant prielaidą, kad viena kilpos šaka sugeria visą plėtimąsi. Atrankai tai konservatyvu; tai nėra pilna pagal kodeksą atliekama lankstumo analizė.
Valdomasis konsolinis metodas
Šiluminis įtempis, jei vamzdis standžiai fiksuotas abiejuose galuose (pilnai suvaržytas):
CTE etaloninė lentelė
| Medžiaga | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Anglinis plienas | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Varis | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titanas Gr.2 | 8.6 | 105 |
Atsižvelgiant į tai, kad: 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
Lkilpa = √(3 × 200,000 × 168.3 × 64.8 / 138) = √(4.74 × 10⁷) ≈ 6,886 mm ≈ 6.9 m
⚠️ Pastaba: Tai supaprastintas valdomas konsolinės konstrukcijos skaičiavimas. Atliekant faktinę vamzdynų lankstumo analizę, reikia atsižvelgti į atšakų jungtis, kelis krypties pakeitimus, atramų vietas, o kritinėms sistemoms ji turėtų būti atliekama naudojant vamzdžių įtempių analizės programinę įrangą.
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.
Šiame puslapyje aprašytas procedūras sukūrė ir lauko sąlygomis išbandė Vibromera komanda, naudodama Balanset-1A – nešiojamą dviejų kanalų balansavimo įrenginį ir vibracijų analizatorių rotoriams balansuoti vietoje.
Profesionalūs lauko vibracijos analizės ir balansavimo prietaisai. Naudojami daugiau nei 50 šalių.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko yra vibracijos analizės inžinierius bei „Vibromera“ įkūrėjas ir generalinis direktorius. Daugiau nei 15 metų jis balansavo besisukančią įrangą lauko sąlygomis, o ne bandymų stende: mulčiuotuvus, pramoninius ventiliatorius, smulkintuvus, centrifugas, velenus ir špindelius. Būtent iš šio darbo išaugo „Balanset“ prietaisai — jie buvo sukurti kaip įrankis, kurį specialistas gali atsinešti prie mašinos ir naudoti savarankiškai, vietoje, o ne kaip laboratorinę įrangą. „Vibromera“ įkurta 2017 metais, nuo 2023 metų įsikūrusi Porto mieste, Portugalijoje. Čia vyksta visas „Balanset“ linijos kūrimas, surinkimas ir palaikymas. Pagrindinis prietaisas — „Balanset-1A“, nešiojamas analizatorius vienos ir dviejų plokštumų balansavimui bei vibracijos diagnostikai. Nikolai asmeniškai dalyvauja klientų aptarnavime, sudėtingų balansavimo atvejų sprendime ir programinės įrangos kūrime. Jis dirba su klientais visame pasaulyje, bet kuria kalba.
