Інструмент вільного інжинірингу
Калькулятор теплового розширення
Розрахуйте лінійне та об'ємне теплове розширення для понад 20 матеріалів. Розширення труби між анкерами, розмір петлі розширення та теплове напруження при обмеженні (σ = E·α·ΔT).
Результати розширення
Лінійне розширення
Де α – коефіцієнт теплового розширення (КТР) у 1/°C, L₀ – початкова довжина, а ΔT – зміна температури.
Об'ємне розширення
Для ізотропних матеріалів об'ємний КТР приблизно в 3 рази перевищує лінійний КТР.
Термічний стрес (зв'язаний елемент)
Коли розширення повністю запобігається (наприклад, труба між двома жорсткими анкерами), результуюче напруження може бути дуже високим. Це стискне напруження при нагріванні та розтягненне напруження при охолодженні.
Розмір петлі розширення (емпіричне правило)
Де D – зовнішній діаметр труби (мм), а Δ – коефіцієнт розширення (мм). Це дає необхідну довжину петлі для сталевої труби. Для інших матеріалів скоригуйте за допомогою √(E_сталь/E_матеріал).
Практичний приклад
Дано: L₀ = 6000 мм, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 ГПа
ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5,76 мм
Термічне напруження за умови обмежень: σ = 200 000 × 12e-6 × 80 = 192 МПа
Розширювальний контур (DN100/ЗД 114 мм): L ≈ 6,2 × √(114 × 5,76) ≈ 159 мм ≈ 160 мм
База даних КТР матеріалів
| Матеріал | α (×10⁻⁶ /°C) | E (ГПа) | Примітки |
|---|---|---|---|
| Вуглецева сталь | 12.0 | 200 | SA-516, P265GH |
| Низьколегована сталь | 12.5 | 200 | 16Mo3, SA-387 |
| Cr-Mo сталь (2.25Cr) | 12.0 | 205 | SA-335 P22 |
| Нержавіюча сталь 304 | 17.3 | 193 | 1.4301, 18Cr-8Ni |
| Нержавіюча сталь 316 | 16.0 | 193 | 1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo |
| Нержавіюча сталь 321 | 17.0 | 193 | 1.4541, стабілізований титаном |
| Дуплекс 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| Алюміній 6061 | 23.6 | 69 | Т6 темпер |
| Мідь | 17.0 | 117 | Чистий, відпалений |
| Латунь (CuZn30) | 20.0 | 110 | Латунний картридж |
| Бронза (CuSn8) | 18.0 | 110 | Фосфорна бронза |
| Титан Gr.2 | 8.6 | 103 | Комерційно чистий |
| Нікель 200 | 13.3 | 207 | Чистий нікель |
| Інконель 625 | 12.8 | 207 | Ni-Cr-Mo |
| Інконель 718 | 13.0 | 211 | Ni-Cr-Fe |
| Сірий чавун | 10.5 | 110 | ГГ25 |
| Ковкий чавун | 11.0 | 170 | ГГГ40 |
| Бетон | 12.0 | 30 | Змінюється залежно від суміші |
| Скло (натронове вапно) | 9.0 | 72 | Віконне скло |
| PTFE (тефлон) | 120.0 | 0.5 | Дуже високий КТЕ |
| HDPE | 150.0 | 1.0 | Поліетилен |
| ПВХ | 80.0 | 3.0 | Жорсткий ПВХ |
| Інвар 36 | 1.2 | 145 | Сплав з наднизьким КТР |
💡 Примітка: Значення КТР – це середні значення для 20–100°C. Для високотемпературних або кріогенних застосувань використовуйте конкретні дані зі стандартів на матеріали.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 