Bezplatný inžiniersky nástroj
Kalkulačka tepelnej rozťažnosti a ohybnosti potrubia
Vypočítajte tepelnú rozťažnosť, požadované rozmery kompenzačnej slučky a tepelné napätie pre potrubné systémy pomocou aproximácie vedeného konzolového nosníka — zjednodušenej orientačnej metódy; úplná analýza flexibility podľa EN 13480 / ASME B31.3 vyžaduje softvér na napäťovú analýzu potrubia.
Výsledky
Tepelná rozťažnosť
Celková tepelná rozťažnosť potrubia je:
- α — koeficient tepelnej rozťažnosti (µm/m/°C)
- L — dĺžka potrubia (m)
- ΔT — zmena teploty (°C)
Dimenzovanie expanznej slučky
Požadovaná dĺžka ramena dilatačnej slučky na absorbovanie roztiahnutia bez prekročenia povoleného napätia:
- E — modul pružnosti (MPa)
- D — vonkajší priemer potrubia (mm)
- Δ — absorbovaná tepelná rozťažnosť (mm)
- Sa — povolený rozsah napätia (MPa)
Toto je aproximácia vedeného konzolového nosníka (ohybové napätie σ = 3·E·D·Δ/L² sa rovná Sa), za predpokladu, že jedno rameno slučky absorbuje celú rozťažnosť. Na orientačné posúdenie je to konzervatívne; nejde o úplnú normovú analýzu flexibility.
Metóda riadenej konzoly
The thermal stress if the pipe is rigidly fixed at both ends (fully restrained):
Referenčná tabuľka CTE
| Materiál | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Uhlíková oceľ | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Meď | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titán Gr.2 | 8.6 | 105 |
Vzhľadom na to, že: 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
Lslučka = √(3 × 200 000 × 168,3 × 64,8 / 138) = √(4,74 × 10⁷) ≈ 6 886 mm ≈ 6,9 m
⚠️ Poznámka: Ide o zjednodušený výpočet konzolového nosníka s riadením. Skutočná analýza flexibility potrubia vyžaduje zohľadnenie odbočných spojení, viacerých zmien smeru, umiestnenia podpier a pre kritické systémy by sa mala vykonať pomocou softvéru na analýzu namáhania potrubia.
Profesionálne prístroje na analýzu vibrácií a vyvažovanie v teréne. Používajú sa vo viac ako 50 krajinách.
