Descoperiți Vibromera.com — noul nostru site internațional. Vizitați Vibromera.com →

Instrument de inginerie gratuit

Calculator de dilatare termică

Calculați dilatarea termică liniară și volumetrică pentru peste 20 de materiale. Dilatarea țevii între ancore, dimensionarea buclei de dilatare și tensiunea termică atunci când este constrânsă (σ = E·α·ΔT).

Liniar & volumetricPeste 20 de materialeTensiune termicăExpansiunea conductelor
Presetări rapide

Rezultate de extindere

Expansiune liniară ΔL
—
Expansiune în mm
—
Expansiune în µm
—
Expansiune în mils
—
Lungime nouă
—
Deformație specifică ε
—
Tensiune termică (dacă este constrânsă)
—
Forță termică (pe cm² de suprafață)
—
Expansiune volumetrică ΔV
—
Bucla de expansiune (țeavă de oțel, regulă generală)
—

Expansiune liniară

Unde α este coeficientul de dilatare termică (CTE) în 1/°C, L₀ este lungimea inițială, iar ΔT este schimbarea de temperatură.

Expansiune volumetrică

Pentru materialele izotrope, CTE volumetric este de aproximativ 3 ori CTE liniar.

Stres termic (element constrâns)

Când expansiunea este complet împiedicată (de exemplu, în cazul unei țevi între două ancore rigide), tensiunea rezultată poate fi foarte mare. Aceasta este de compresiune pentru încălzire și de tracțiune pentru răcire.

Dimensionarea buclei de expansiune (regulă generală)

Unde D este diametrul exterior al țevii (mm) și Δ este dilatarea (mm); rezultatul L este în mm. Factorul 66 provine din formula consolei ghidate L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) evaluată pentru oțel carbon (E = 200 GPa, Sₐ = 138 MPa). Pentru alte materiale sau tensiuni admisibile, utilizați formula completă (L se scalează ca √(E/Sₐ)). Aceasta este o estimare de screening, nu o analiză completă de flexibilitate conform codului.

Exemplu practic

Exemplu — Țeavă din oțel carbon de 6 m, ΔT = 80°C

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

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5,76 mm

Tensiune termică dacă este constrânsă: σ = 200.000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa

Bucle de dilatare (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1690 mm ≈ 1,7 m

Baza de date CTE a materialelor

Materialα (×10⁻⁶ /°C)E (GPa)Note
Oțel carbon12.0200SA-516, P265GH
Oțel slab aliat12.520016Mo3, SA-387
Oțel Cr-Mo (2.25Cr)12.0205SA-335 P22
Oțel inoxidabil 30417.31931.4301, 18Cr-8Ni
Oțel inoxidabil 31616.01931.4401, 16Cr-10Ni-2Mo
Oțel inoxidabil 32117.01931.4541, stabilizat cu Ti
Duplex 220513.02001.4462
Aluminiu 606123.669Stare T6
Cupru17.0117Pur, recopt
Alamă (CuZn30)20.0110Alamă cartuș
Bronz (CuSn8)18.0110Bronz fosforos
Titan Gr.28.6103Pur din punct de vedere comercial
Nichel 20013.3207Nichel pur
Inconel 62512.8207Ni-Cr-Mo
Inconel 71813.0211Ni-Cr-Fe
Fontă gri10.5110GG25
Fontă ductilă11.0170GGG40
Beton12.030Variază în funcție de amestec
Sticlă (sodocalcică)9.072Geam
PTFE (teflon)120.00.5CTE foarte ridicat
HDPE150.01.0Polietilenă
PVC80.03.0PVC rigid
Invar 361.2145Aliaj cu CTE ultra-scăzut

💡 Notă: Valorile CTE sunt valori medii pentru 20–100°C. Pentru aplicații la temperaturi înalte sau criogenice, utilizați date specifice din standardele de materiale.

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.

Procedurile descrise în această pagină au fost dezvoltate și testate pe teren de echipa Vibromera cu ajutorul Balanset-1A, un balansor portabil cu două canale și analizor de vibrații pentru echilibrarea rotoarelor la fața locului.

Vibromera — Echilibrare portabilă și analiză a vibrațiilor. Peste 50 de țări.
Aflați mai multe despre instrumentele de echilibrare Vibromera
Categorii:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko este inginer în analiza vibrațiilor, fondator și director general al Vibromera. De peste 15 ani echilibrează echipamente rotative pe teren, nu pe un stand de probă: tocătoare, ventilatoare industriale, concasoare, centrifuge, arbori și axe portsculă. Din această muncă s-au născut instrumentele Balanset — au fost concepute ca o unealtă pe care specialistul o poate duce la mașină și o poate folosi singur, la fața locului, nu ca echipament de laborator. Vibromera a fost fondată în 2017 și, din 2023, are sediul în Porto, Portugalia. Aici au loc dezvoltarea, asamblarea și asistența pentru gama Balanset. Instrumentul de vârf este Balanset-1A, un analizor portabil pentru echilibrarea într-un plan și în două plane și pentru diagnosticarea vibrațiilor. Nikolai se implică personal în asistența pentru clienți, în rezolvarea cazurilor dificile de echilibrare și în dezvoltarea software-ului. Lucrează cu clienți din întreaga lume, în orice limbă.

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Întrebați inginerul