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管道熱膨脹與柔性計算器

使用導向懸臂樑近似法計算管線系統的熱膨脹、所需膨脹彎尺寸及熱應力——此為簡化的篩選方法；符合 EN 13480 / ASME B31.3 的完整柔度分析需使用管線應力軟體。

EN 13480 ASME B31.3 膨脹彎

管段長度 (m)

材料

溫差 ΔT (°C)

管徑 OD (mm)

壁厚 (mm)

允許應力 (MPa)

快速預設

結果

總熱膨脹量

—

所需彎管長度 (L_loop)

—

彎管寬度 (垂直方向)

—

完全約束熱應力

—

應力校核

—

管段之總熱膨脹量為：

為吸收膨脹量且不超過允許應力，所需之膨脹彎臂長為：

此為導向懸臂樑近似法（彎曲應力 σ = 3·E·D·Δ/L² 設為等於 S_a），假設單一膨脹彎臂吸收全部膨脹量。此方法保守，適用於篩選；並非完整的法規柔度分析。

若管線兩端剛性固定（完全約束）時的熱應力：

範例 — 6″ 碳鋼於 180°C

已知： L = 30 m, CS (α = 12.0, E = 200 GPa = 200,000 MPa), ΔT = 180°C, OD = 168.3 mm, S_a = 138 MPa

Δ = 12.0 × 30 × 180 / 1000 = 64.8 mm

L_迴圈 = √(3 × 200,000 × 168.3 × 64.8 / 138) = √(4.74 × 10⁷) ≈ 6,886 mm ≈ 6.9 m

⚠️ 注意： 此為簡化的導向懸臂樑計算。實際管線柔度分析需考量分支連接、多方向彎折、支撐位置，且關鍵系統應使用管線應力分析軟體進行。