Darmowe narzędzie inżynieryjne
Kalkulator rozszerzalności cieplnej & elastyczności rur
Oblicz rozszerzalność cieplną, wymagane wymiary pętli kompensacyjnej oraz naprężenia termiczne dla systemów rurociągowych przy użyciu przybliżenia wspornika prowadzonego — uproszczonej metody przesiewowej; pełna analiza elastyczności zgodna z EN 13480 / ASME B31.3 wymaga oprogramowania do obliczeń naprężeń rurociągów.
Wyniki
Rozszerzalność cieplna
Całkowita rozszerzalność cieplna rurociągu wynosi:
- α — współczynnik rozszerzalności cieplnej (µm/m/°C)
- L — długość rury (m)
- ΔT — zmiana temperatury (°C)
Rozmiar pętli rozszerzającej
Wymagana długość ramienia pętli rozprężnej, aby absorbować rozszerzanie się, nie przekraczając dopuszczalnego naprężenia:
- E — moduł sprężystości (MPa)
- D — średnica zewnętrzna rury (mm)
- Δ — rozszerzalność cieplna do pochłonięcia (mm)
- S — dopuszczalny zakres naprężeń (MPa)
Jest to przybliżenie wspornika prowadzonego (naprężenie zginające σ = 3·E·D·Δ/L² przyrównane do S), zakładając, że jedno ramię pętli przejmuje całe wydłużenie. Jest to konserwatywne dla oceny przesiewowej; nie jest to pełna analiza elastyczności zgodna z normą.
Metoda wspornika prowadzonego
Naprężenie termiczne, jeśli rura jest sztywno zamocowana na obu końcach (pełnie ograniczona):
Tabela referencyjna CTE
| Materiał | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Stal węglowa | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Miedź | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Tytan Gr.2 | 8.6 | 105 |
Biorąc pod uwagę: L = 30 m, CS (α = 12.0, E = 200 GPa = 200,000 MPa), ΔT = 180°C, OD = 168.3 mm, S = 138 MPa
Δ = 12,0 × 30 × 180 / 1000 = 64,8 mm
Lpętla = √(3 × 200,000 × 168.3 × 64.8 / 138) = √(4.74 × 10⁷) ≈ 6,886 mm ≈ 6.9 m
⚠️ Uwaga: To uproszczone obliczenie metodą wspornika prowadzonego. Rzeczywista analiza elastyczności rurociągów wymaga uwzględnienia przyłączy odgałęzień, wielokrotnych zmian kierunku, lokalizacji podpór i powinna być przeprowadzona za pomocą oprogramowania do analizy naprężeń rurociągów w systemach krytycznych.
Profesjonalne urządzenia do analizy i wyważania drgań w terenie. Używane w ponad 50 krajach.
