ఉచిత ఇంజనీరింగ్ సాధనం
థర్మల్ ఎక్స్పాన్షన్ కాలిక్యులేటర్
20+ పదార్థాలకు రేఖీయ మరియు వాల్యూమెట్రిక్ థర్మల్ విస్తరణను లెక్కించండి. యాంకర్ల మధ్య పైపు విస్తరణ, విస్తరణ లూప్ పరిమాణం మరియు నిరోధింపు సమయంలో థర్మల్ ఒత్తిడి (σ = E·α·ΔT).
వ్యాకోచ ఫలితాలు
రేఖీయ వ్యాకోచం
ఇక్కడ α అనేది 1/°C లో థర్మల్ విస్తరణ గుణకం (CTE), L₀ అనేది అసలు పొడవు, మరియు ΔT అనేది ఉష్ణోగ్రత మార్పు.
ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం
ఐసోట్రోపిక్ పదార్థాలకు, వాల్యూమెట్రిక్ CTE సుమారుగా రేఖీయ CTE కంటే 3× ఉంటుంది.
ఉష్ణ ఒత్తిడి (నిరోధిత భాగం)
విస్తరణ పూర్తిగా నిరోధించబడినప్పుడు (ఉదా., రెండు దృఢమైన యాంకర్ల మధ్య పైపు), ఫలితంగా వచ్చే ఒత్తిడి చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. వేడి చేయడంలో ఇది సంపీడన రూపంలో మరియు చల్లారడంలో తన్య రూపంలో ఉంటుంది.
విస్తరణ లూప్ పరిమాణం (సాధారణ నియమం)
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.
ఆచరణాత్మక ఉదాహరణ
Given: L₀ = 6000 mm, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa
ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76 mm
Thermal stress if constrained: 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
మెటీరియల్ CTE డేటాబేస్
| Material | α (×10⁻⁶ /°C) | E (GPa) | Notes |
|---|---|---|---|
| Carbon steel | 12.0 | 200 | SA-516, P265GH |
| తక్కువ మిశ్రమ స్టీల్ | 12.5 | 200 | 16Mo3, SA-387 |
| Cr-Mo స్టీల్ (2.25Cr) | 12.0 | 205 | SA-335 P22 |
| Stainless 304 | 17.3 | 193 | 1.4301, 18Cr-8Ni |
| Stainless 316 | 16.0 | 193 | 1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo |
| Stainless 321 | 17.0 | 193 | 1.4541, Ti-స్థిరీకరించబడినది |
| Duplex 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| అల్యూమినియం 6061 | 23.6 | 69 | T6 temper |
| Copper | 17.0 | 117 | స్వచ్ఛమైన, అనీల్డ్ చేయబడిన |
| Brass (CuZn30) | 20.0 | 110 | కార్ట్రిడ్జ్ బ్రాస్ |
| Bronze (CuSn8) | 18.0 | 110 | ఫాస్ఫర్ బ్రాంజ్ |
| టైటానియం Gr.2 | 8.6 | 103 | వాణిజ్యికంగా స్వచ్ఛమైనది |
| Nickel 200 | 13.3 | 207 | Pure nickel |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 | Ni-Cr-Mo |
| Inconel 718 | 13.0 | 211 | Ni-Cr-Fe |
| Grey cast iron | 10.5 | 110 | GG25 |
| డక్టైల్ కాస్ట్ ఐరన్ | 11.0 | 170 | GGG40 |
| Concrete | 12.0 | 30 | మిశ్రమంతో మారుతుంది |
| గ్లాస్ (సోడా-లైమ్) | 9.0 | 72 | Window glass |
| PTFE (టెఫ్లాన్) | 120.0 | 0.5 | Very high CTE |
| HDPE | 150.0 | 1.0 | Polyethylene |
| PVC | 80.0 | 3.0 | Rigid PVC |
| Invar 36 | 1.2 | 145 | అతి-తక్కువ CTE మిశ్రమం |
💡 Note: CTE విలువలు 20–100°C కోసం సగటు విలువలు. అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా క్రయోజెనిక్ అనువర్తనాలకు, పదార్థ ప్రమాణాల నుండి నిర్దిష్ట డేటాను ఉపయోగించండి.
