Công cụ kỹ thuật miễn phí
Máy tính giãn nở nhiệt
Tính toán hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính và thể tích cho hơn 20 loại vật liệu. Sự giãn nở của ống giữa các điểm neo, kích thước vòng giãn nở và ứng suất nhiệt khi bị hạn chế (σ = E·α·ΔT).
Kết quả mở rộng
Mở rộng tuyến tính
Trong đó α là hệ số giãn nở nhiệt (CTE) tính bằng 1/°C, L₀ là chiều dài ban đầu và ΔT là sự thay đổi nhiệt độ.
Sự mở rộng thể tích
Đối với vật liệu đẳng hướng, hệ số giãn nở thể tích xấp xỉ gấp 3 lần hệ số giãn nở tuyến tính.
Ứng suất nhiệt (Thành phần bị hạn chế)
Khi sự giãn nở bị ngăn chặn hoàn toàn (ví dụ: ống nằm giữa hai điểm neo cứng), ứng suất sinh ra có thể rất cao. Ứng suất này là ứng suất nén khi nóng lên và ứng suất kéo khi nguội đi.
Kích thước vòng lặp mở rộng (Nguyên tắc chung)
Trong đó D là đường kính ngoài của ống (mm) và Δ là độ giãn nở (mm); kết quả L tính bằng mm. Hệ số 66 xuất phát từ công thức dầm công-xôn dẫn hướng L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) được tính cho thép carbon (E = 200 GPa, Sₐ = 138 MPa). Đối với các vật liệu hoặc ứng suất cho phép khác, hãy dùng công thức đầy đủ (L tỷ lệ theo √(E/Sₐ)). Đây là ước tính sơ bộ, không phải phân tích độ linh hoạt đầy đủ theo tiêu chuẩn.
Ví dụ thực tế
Được cho: L₀ = 6000 mm, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa
ΔL = 12e⁻⁶ × 6000 × 80 = 5,76 mm
Ứng suất nhiệt nếu bị hạn chế: σ = 200.000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa
Vòng giãn nở (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m
Cơ sở dữ liệu CTE vật liệu
| Vật liệu | α (×10⁻⁶ /°C) | E (GPa) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Thép cacbon | 12.0 | 200 | SA-516, P265GH |
| Thép hợp kim thấp | 12.5 | 200 | 16Mo3, SA-387 |
| Thép Cr-Mo (2,25Cr) | 12.0 | 205 | SA-335 P22 |
| Thép không gỉ 304 | 17.3 | 193 | 1.4301, 18Cr-8Ni |
| Thép không gỉ 316 | 16.0 | 193 | 1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo |
| Thép không gỉ 321 | 17.0 | 193 | 1,4541, ổn định bằng Ti |
| Căn hộ hai tầng 2205 | 13.0 | 200 | 1.4462 |
| Nhôm 6061 | 23.6 | 69 | Tôi luyện T6 |
| Đồng | 17.0 | 117 | Nguyên chất, đã được ủ |
| Đồng thau (CuZn30) | 20.0 | 110 | Vỏ đạn bằng đồng thau |
| Đồng (CuSn8) | 18.0 | 110 | Đồng phosphor |
| Titan Gr.2 | 8.6 | 103 | Tinh khiết về mặt thương mại |
| Niken 200 | 13.3 | 207 | Niken nguyên chất |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 | Niken-Crom-Molypden |
| Inconel 718 | 13.0 | 211 | Ni-Cr-Fe |
| Gang xám | 10.5 | 110 | GG25 |
| Gang dẻo | 11.0 | 170 | GGG40 |
| Bê tông | 12.0 | 30 | Tùy thuộc vào hỗn hợp |
| Thủy tinh (natri cacbonat-vôi) | 9.0 | 72 | Kính cửa sổ |
| PTFE (Teflon) | 120.0 | 0.5 | Hệ số giãn nở nhiệt rất cao |
| HDPE | 150.0 | 1.0 | Polyethylene |
| PVC | 80.0 | 3.0 | PVC cứng |
| Invar 36 | 1.2 | 145 | Hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp |
💡 Lưu ý: Các giá trị CTE là giá trị trung bình trong khoảng nhiệt độ 20–100°C. Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ cực thấp, hãy sử dụng dữ liệu cụ thể từ các tiêu chuẩn vật liệu.
