Apakah pekali pengembangan haba (CTE)?

CTE (α) ialah perubahan pecahan panjang bagi setiap darjah perubahan suhu. Unit: µm/(m·°C) atau 10⁻⁶/°C. Contoh: keluli α ≈ 12 µm/(m·°C) bermaksud bar 1m tumbuh 12 µm bagi setiap kenaikan 1°C.

Bagaimanakah saya mengira tegasan haba dalam anggota yang dikekang?

Apabila pengembangan dihalang sepenuhnya: σ = E × α × ΔT. Untuk keluli pada ΔT = 100°C: σ = 200,000 × 12e-6 × 100 = 240 MPa — hampir tegasan alah!

Apakah pengembangan volumetrik?

Untuk bahan isotropik, CTE volumetrik ≈ 3 × CTE linear. Perubahan isipadu: ΔV = V₀ × 3α × ΔT. Penting untuk tangki, paip dan sistem bendalir tertutup.

Bagaimanakah saya boleh menentukan saiz gelung pengembangan untuk perpaipan?

Guided-cantilever formula: loop leg length L = √(3 × E × D × Δ / Sₐ), where E = elastic modulus (MPa), D = pipe OD (mm), Δ = expansion (mm), Sₐ = allowable stress range (MPa); L in mm. Rule of thumb for carbon steel (E ≈ 200 GPa, Sₐ ≈ 138 MPa): L ≈ 66 × √(D × Δ) in mm.

Adakah CTE berubah mengikut suhu?

Ya. CTE biasanya meningkat sedikit dengan suhu. Nilai yang diberikan adalah nilai min dalam julat (biasanya 20–100°C). Untuk kerja kriogenik atau suhu tinggi, gunakan data khusus untuk julat suhu sebenar.

Alat Kejuruteraan Percuma

Kalkulator Pengembangan Terma

Kira pengembangan haba linear dan isipadu untuk 20+ bahan. Pengembangan paip antara sauh, saiz gelung pengembangan dan tegasan haba apabila dikekang (σ = E·α·ΔT).

Linear & Isipadu20+ BahanTekanan TermaPengembangan Paip

bahan

CTE alfa (×10⁻⁶ /°C)

Panjang Asal (mm)

Perubahan Suhu ΔT (darjah Celsius)

Jilid Asal (cm³ — pilihan, untuk isipadu)

Modulus Elastik E (GPa — untuk pengiraan tekanan)

Pratetap pantas

Keputusan Pengembangan

Pengembangan Linear ΔL

—

Pengembangan dalam mm

—

Pengembangan dalam µm

—

Pengembangan dalam mil

—

Panjang Baharu

—

Strain ε

—

Tekanan Terma (jika dikekang)

—

Daya Terma (setiap cm² luas)

—

Pengembangan Isipadu ΔV

—

Gelung Pengembangan (paip keluli, peraturan praktikal)

—

Pengembangan Linear

Dengan α ialah pekali pengembangan haba (CTE) dalam 1/°C, L₀ ialah panjang asal dan ΔT ialah perubahan suhu.

Pengembangan Volumetrik

Bagi bahan isotropik, CTE volumetrik adalah lebih kurang 3× CTE linear.

Tekanan Terma (Anggota Terkendali)

Apabila pengembangan dihalang sepenuhnya (contohnya, paip di antara dua sauh tegar), tegasan yang terhasil boleh menjadi sangat tinggi. Ini bersifat mampatan untuk pemanasan dan tegangan untuk penyejukan.

Saiz Gelung Pengembangan (Peraturan Ibu Jari)

Where D is the pipe outer diameter (mm) and Δ is the expansion (mm); the result L is in mm. The factor 66 comes from the guided-cantilever formula L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) evaluated for carbon steel (E = 200 GPa, Sₐ = 138 MPa). For other materials or allowable stresses use the full formula (L scales as √(E/Sₐ)). This is a screening estimate, not a full code flexibility analysis.

Contoh Praktikal

Contoh — Paip Keluli Karbon 6m, ΔT = 80°C

Diberi: L₀ = 6000 mm, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76 mm

Tegasan haba jika dikekang: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa

Expansion loop (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m

Pangkalan Data CTE Bahan

bahan	α (×10⁻⁶ /°C)	E (GPa)	Nota
Keluli karbon	12.0	200	SA-516, P265GH
Keluli aloi rendah	12.5	200	16Mo3, SA-387
Keluli Cr-Mo (2.25Cr)	12.0	205	SA-335 P22
Keluli tahan karat 304	17.3	193	1.4301, 18Cr-8Ni
Keluli tahan karat 316	16.0	193	1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo
Keluli tahan karat 321	17.0	193	1.4541, Distabilkan Ti
Dupleks 2205	13.0	200	1.4462
Aluminium 6061	23.6	69	T6 temperamen
Tembaga	17.0	117	Tulen, disepuh
Loyang (CuZn30)	20.0	110	Kartrij tembaga
Gangsa (CuSn8)	18.0	110	Gangsa fosforus
Titanium Kelas 2	8.6	103	Tulen secara komersial
Nikel 200	13.3	207	Nikel tulen
Inconel 625	12.8	207	Ni-Cr-Mo
Inconel 718	13.0	211	Ni-Cr-Fe
Besi tuang kelabu	10.5	110	GG25
Besi tuang mulur	11.0	170	GGG40
Konkrit	12.0	30	Berbeza dengan campuran
Kaca (soda-limau)	9.0	72	Kaca tingkap
PTFE (Teflon)	120.0	0.5	CTE yang sangat tinggi
HDPE	150.0	1.0	Polietilena
PVC	80.0	3.0	PVC tegar
Invar 36	1.2	145	Aloi CTE ultra rendah

💡 Nota: Nilai CTE ialah nilai min untuk 20–100°C. Untuk aplikasi suhu tinggi atau kriogenik, gunakan data khusus daripada piawaian bahan.