Ücretsiz Mühendislik Aracı
Termal Genleşme Hesaplayıcısı
20+ malzeme için doğrusal ve hacimsel termal genleşmeyi hesaplayın. Ankrajlar arasındaki boru genleşmesi, genleşme halkası boyutlandırması ve kısıtlandığında termal gerilme (σ = E·α·ΔT).
Genleşme Sonuçları
Doğrusal Genleşme
Burada α, 1/°C cinsinden termal genleşme katsayısı (CTE), L₀ orijinal uzunluk ve ΔT sıcaklık değişimidir.
Hacimsel Genleşme
İzotropik malzemeler için hacimsel termal genleşme katsayısı (CTE), doğrusal termal genleşme katsayısının yaklaşık 3 katıdır.
Termal Gerilim (Sınırlandırılmış Eleman)
Genleşme tamamen engellendiğinde (örneğin, iki rijit ankraj arasında bulunan boru), ortaya çıkan gerilim çok yüksek olabilir. Bu, ısıtma için basma, soğutma için ise çekme gerilimidir.
Genleşme Halkası Boyutlandırması (Pratik Kural)
Burada D boru dış çapı (mm), Δ ise genleşmedir (mm); sonuç L mm cinsindendir. 66 katsayısı, karbon çeliği için (E = 200 GPa, Sₐ = 138 MPa) hesaplanan kılavuzlu konsol formülü L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ)'den gelir. Diğer malzemeler veya izin verilen gerilmeler için tam formülü kullanın (L, √(E/Sₐ) ile ölçeklenir). Bu bir ön tarama tahminidir, tam bir kod esneklik analizi değildir.
Pratik Örnek
Verildi: L₀ = 6000 mm, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa
ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5,76 mm
Kısıtlıysa termal gerilme: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa
Genleşme kangalı (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m
Malzeme CTE Veritabanı
| Malzeme | α (×10⁻⁶ /°C) | E (GPa) | Notlar |
|---|---|---|---|
| Karbon çelik | 12.0 | 200 | SA-516, P265GH |
| Düşük alaşımlı çelik | 12.5 | 200 | 16Mo3, SA-387 |
| Cr-Mo çeliği (2.25Cr) | 12.0 | 205 | SA-335 P22 |
| Paslanmaz Çelik 304 | 17.3 | 193 | 1.4301, 18Cr-8Ni |
| Paslanmaz Çelik 316 | 16.0 | 193 | 1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo |
| Paslanmaz Çelik 321 | 17.0 | 193 | 1.4541, Ti-stabilize edilmiş |
| Dubleks 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| Alüminyum 6061 | 23.6 | 69 | T6 sertlik derecesi |
| Bakır | 17.0 | 117 | Saf, tavlanmış |
| Pirinç (CuZn30) | 20.0 | 110 | Kartuş pirinci |
| Bronz (CuSn8) | 18.0 | 110 | Fosfor bronzu |
| Titanyum Gr.2 | 8.6 | 103 | Ticari olarak saf |
| Nikel 200 | 13.3 | 207 | Saf nikel |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 | Ni-Cr-Mo |
| Inconel 718 | 13.0 | 211 | Ni-Cr-Fe |
| Gri dökme demir | 10.5 | 110 | GG25 |
| Sünek dökme demir | 11.0 | 170 | GGG40 |
| Beton | 12.0 | 30 | Karışıma göre değişir. |
| Cam (soda-kireç) | 9.0 | 72 | Pencere camı |
| PTFE (Teflon) | 120.0 | 0.5 | Çok yüksek CTE |
| HDPE | 150.0 | 1.0 | Polietilen |
| PVC | 80.0 | 3.0 | Sert PVC |
| Invar 36 | 1.2 | 145 | Ultra düşük CTE alaşımı |
💡 Not: CTE değerleri 20–100°C için ortalama değerlerdir. Yüksek sıcaklık veya kriyojenik uygulamalar için malzeme standartlarından elde edilen özel verileri kullanın.
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.
Bu sayfada açıklanan prosedürler, Vibromera ekibi tarafından taşınabilir çift kanallı balans ve titreşim analizörü olan Balanset-1A kullanılarak, sahada rotor dengeleme amacıyla geliştirilmiş ve saha testlerinden geçirilmiştir.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko, titreşim analizi mühendisi ve Vibromera şirketinin kurucusu ile genel müdürüdür. 15 yılı aşkın süredir dönen ekipmanları test tezgâhında değil, sahada balanslıyor: malçlayıcılar, endüstriyel fanlar, kırıcılar, santrifüjler, miller ve iş milleri. Balanset cihazları işte bu çalışmadan doğdu — bir uzmanın makinenin yanına götürüp sahada tek başına kullanabileceği bir alet olarak tasarlandılar, laboratuvar ekipmanı olarak değil. Vibromera 2017 yılında kuruldu ve 2023 yılından bu yana Portekiz'in Porto şehrinde faaliyet gösteriyor. Balanset serisinin geliştirilmesi, montajı ve desteği burada yapılıyor. Amiral gemisi cihaz, tek ve iki düzlemli balanslama ile titreşim teşhisi için taşınabilir bir analizör olan Balanset-1A'dır. Nikolai müşteri desteğine, zor balanslama vakalarının çözülmesine ve yazılımın geliştirilmesine bizzat katılıyor. Dünyanın her yerinden müşterilerle, her dilde çalışıyor.
